钻孔灌注桩超声波检测.pptx

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1、钻孔灌注桩超声波检测第一页I.I.超超声波声波透透射法检测射法检测II.II.成孔（成槽）质量检测成孔（成槽）质量检测第二页1.1声波的基本知识：声波的基本知识： 波动是物质的一种运动形式，波动可分为两大类：一类是机械波，它由于机械振动在弹性介质中引起的波动过程。例如；水波、声波、超声波等；另一类是电磁波，它是由于电磁振荡所产生的变化电场和变化磁场在空间的转播过程，例如无线电波、红外线、紫外线、可见光、雷达波等。 振动：质点运动的往复机械运动，周期性，持续性，内源性。（震动：非周期性，瞬时性，外源性）一、超声波的基本知一、超声波的基本知识识及基本参数及基本参数第三页1.1声波的基本知识：声波的

2、基本知识：纵波（纵波（P波）：波）：介质中质点振动方向与波传播方向一致，即介质受拉伸压缩的交变应力。固体、液体、气体具有容变弹性，所以纵波能在固、液、汽介质中传播。横波（横波（S波）：波）：质质点的振动方向与波的传播方向相垂直，横波使介质产生剪切变形，液体、气体无一定形状。形变时不产生切变应力。故液、气中不能传播横向。表面波（表面波（R波）：波）：固体介质表面受交变涨力，使介质表面发生相应的纵向和横向合成振动，围绕平衡位置作椭圆振动，表面波只能在固体中传播。 一、超声波的基本知一、超声波的基本知识识及基本参数及基本参数第四页1.1声波的基本知识：声波的基本知识：1.纵波：质点运动方向平行与波的

3、传播方向。纵波：质点运动方向平行与波的传播方向。一、超声波的基本知一、超声波的基本知识识及基本参数及基本参数第五页1.1声波的基本知识：声波的基本知识：2. 横波：质点运动方向垂直于波的传播方向。横波：质点运动方向垂直于波的传播方向。一、超声波的基本知一、超声波的基本知识识及基本参数及基本参数第六页1.1声波的基本知识：声波的基本知识：3. 表面波：固体介质表面受到交替变化的表面张力作用，介质表面质点发生相应的纵向振动和横向振动，结果使质点做这两种振动的合成运动，即绕其平衡位置作椭圆运动，该质点的运动又波及相邻质点，而在介质表面传播，这种波称为表面波，又称R波。表面波传播时，运动又质点振动的振

4、幅随深度的增加迅速减少，当深度超过2倍的波长时，振幅已很小了。可认为仅存于固体介质表面二倍波长深度之内。一、超声波的基本知一、超声波的基本知识识及基本参数及基本参数第七页第八页1.1声波的基本知识：声波的基本知识：目前超声脉冲技术中广泛应用的是纵波，如：综合法测强、测缺（不密实区、裂缝深度、结合面质量、匀质性、损伤层厚度等）、基桩完整性检测，岩土工程单孔或跨孔纵波波速测试。声波是在介质中传播的机械波，依据波动频率的不同，声波可分为次声波、可闻声波、超声波、特超声波。如下表所示。一、超声波的基本知一、超声波的基本知识识及基本参数及基本参数第九页 名称频率范围次声波02101 Hz可闻声波2101

5、2104 Hz超声波21041010 Hz特超声波1010Hz 用于混凝土声波透射法检测的声波主频率一般为20KHz200KHz。声波是在介质中传播的机械波第十页1.2 声波的基本参数声波的基本参数声波的四个基本物理量：周期T、频率f、声速C、波幅A、波长。周期T：质点完成依次完整的振动所需的时间；频率f：单位时间内完成质点振动的次数；波长：一个周期内声波在介质中的传播距离；声速C：声波在介质中的传播速度；波幅A：声波的振幅，用仪器读取的电压值换算成分贝数来表示波幅的大小。一、超声波的基本知一、超声波的基本知识识及基本参数及基本参数第十一页1.2 声波的基本参数声波的基本参数声波的周期与频率取

6、决于振源（换能器）； T=1/f =vT=v/f一、超声波的基本知一、超声波的基本知识识及基本参数及基本参数第十二页1.1 检测原理检测原理超声脉冲波在混凝土中传播速度的快慢，与混凝土的密实度有直接关系，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然偏长或声速降低。另外，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，脉冲波在混凝土中传播时，遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷，便在缺陷界面发生反射和散射，声能被衰减，其中频率较高的成分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小或频率

7、谱中高频成分明显减少。再者经过缺陷反射或绕过缺陷传播的脉冲波信号与直达波信号之间存在声程和相位差，叠加后互相干扰，致使接收信号的波形发生畸变。二、超声波二、超声波检测检测第十三页1.2 检测方法检测方法（桩内跨孔透射法 ）此法是一种成熟可靠的方法，是超声波透射法检测桩身质量的最主要形式，其方法是在桩内预埋两根或两根以上的声测管，在管中注满清水，把发射、接收换能器分别置于两管道中。检测时超声波由发射换能器出发穿透两管间混凝土后被接收换能器接收，实际有效检测范围为声波脉冲从发射换能器到接收换能器所扫过的面积。根据不同的情况，采用一种或多种测试方法，采集声学参数，根据波形的变化，来判定桩身混凝土强度

8、，判断桩身混凝土质量，跨孔法检测根据两换能器相对高程的变化，又可分为平测、斜测、交叉斜测、扇形扫描测等方式，在检测时视实际需要灵活运用。二、超声波二、超声波检测检测第十四页1.2 检测方法检测方法平测法：桩长30m，宜采用200测点间距，桩长30m，宜采用250mm点距，发射及接受换能器以相同的标高同步升降，完成整桩长度范围内的测量。二、超声波二、超声波检测检测第十五页说说明：明：1声声测测管管2发发射射换换能器能器 3接收接收换换能器能器 4声波声波检测仪检测仪第十六页1.2 检测方法检测方法斜测：将发射换能器和接受换能器置于不同高度上同步提升，分析两次测试的声学参数异常的测线，来进一步更精

9、确的确定缺陷范围。两探头的水平夹角一般控制在3040。二、超声波二、超声波检测检测第十七页第十八页1.2 检测方法检测方法扇形扫测：一只换能器固定在某高程不动，另一只换能器逐点移动，测线呈扇形分布。要注意的是，扇形测量中各测点测距是各不相同的，虽然波速可以换算，相互比较，但振幅测值却没有相互可比性（波幅除与测距有关，还与方位角有关，且不是线性变化），只能根据相邻测点测值的突变来发现测线是否遇到缺陷。二、超声波二、超声波检测检测第十九页第二十页1.3 检测仪器及换能器要求（略）见检测仪器及换能器要求（略）见DGJ08-218-2003 9.2章节章节1.4 监测数量规定：监测数量规定：1）建筑工

10、程：根据实际工程量确定，若有监测要求，检测数量不宜少于总桩数的10%；2）市政、公路工程：重要工程检测数量不应少于50%。3）DGJ08-11-2010中要求：对大直径水上灌注桩、桩端后注浆灌注桩，采用声波投射法检测数量不宜少于总桩数的20%二、超声波二、超声波检测检测第二十一页1.5 声测管的埋设要求：声测管的埋设要求：对灌注桩，当桩径对灌注桩，当桩径800mm时，对称埋设两根管，时，对称埋设两根管，当当800mm桩径桩径2000mm时，按等边三角形埋设三时，按等边三角形埋设三跟管，当桩径跟管，当桩径2000mm时按正方形埋设四跟管。对地时按正方形埋设四跟管。对地下连续墙，沿墙身厚度方向对称

11、埋设两根管。下连续墙，沿墙身厚度方向对称埋设两根管。二、超声波二、超声波检测检测第二十二页第二十三页第二十四页1.5 声测管的埋深要求：声测管的埋深要求：声测管宜采用金属管，其内径宜比换能器外径大15mm以上，采用螺纹外套管连接，应保证不漏水。应保证成桩之后相互平行。下端埋设至桩端或槽底。用作声测管的管材一般都不长（钢管为6m长一根）当受检桩较长时，需把管材一段一段地联结，接口必须满足下列要求：有足够的强度和刚度，保证声测管不致因受力而弯折、脱开；有足够的水密性，在较高的静水压力下，不漏浆；接口内壁保持平整通畅，不应有焊渣、毛刺等凸出物，以免妨碍接头的上、下移动。通常有两种联结方式：螺纹联结和

12、套筒联结 。二、超声波二、超声波检测检测第二十五页1.5 声测管的埋深要求：声测管的埋深要求：二、超声波二、超声波检测检测第二十六页1.5 声测管的埋深要求：声测管的埋深要求：声测管一般用焊接或绑扎的方式固定在钢筋笼内侧，在成孔后，灌注混凝土之前随钢筋笼一起放置于桩孔中， 声测管应一直埋到桩底，声测管底部应密封，如果受检桩不是通长配筋，则在无钢筋笼处的声测管间应设加强箍，以保证声测管的平行度。 安装完毕后，声测管的上端应用螺纹盖或木塞封口，以免落入异物，阻塞管道。 声测管的连接和埋设质量是保证现场检测工作顺利进行的关键，也是决定检测数据的可靠性以及试验成败的关键环节，应引起高度重视。二、超声波

13、二、超声波检测检测第二十七页第二十八页1.6 现场检测：现场检测：1） 了解有关技术资料及施工资料；2）打开声测管塞子，向管内注满清水；3）检查声测管的畅通情况及实际深度；4）量测声测管的净距；二、超声波二、超声波检测检测第二十九页1.6 现场检测：现场检测：5）测量声时初读数t00A 仪器系统延迟：仪器系统延迟：仪器系统延迟的原因：电延迟时间:发出触发电脉冲并开始计时的瞬间到电脉冲开始作用到压电体的时刻,电路的触发、转换。电声转换时间：电脉冲加到压电体瞬间到产生振动发出声波瞬间有电声转换的延迟。二、超声波二、超声波检测检测第三十页1.6 现场检测：现场检测：5）测量声时初读数t00A 仪器系

14、统延迟：仪器系统延迟：仪器系统延迟的原因：电延迟时间:发出触发电脉冲并开始计时的瞬间到电脉冲开始作用到压电体的时刻,电路的触发、转换。电声转换时间：电脉冲加到压电体瞬间到产生振动发出声波瞬间有电声转换的延迟。声延迟：声波要通过换能器壳体或辐射体。二、超声波二、超声波检测检测第三十一页1.6 现场检测：现场检测：5）测量声时初读数t00A 仪器系统延迟：仪器系统延迟：径向发射探头的 值可按下列方法测量： 将两个径向振动式换能器置于静止的清水中，使两换能器轴线平行，并置于同一水平高度，将两换能器内侧边缘间距先后调节在L1 (如200mm)，L2 (如100mm)，分别读取相应声时值t1、t2。则该

15、系统的声时初读数t0可按下式计算： t0=（L1*t2-L2*t1）/(L1-L2)二、超声波二、超声波检测检测第三十二页1.6 现场检测：现场检测：5）测量声时初读数t00B 检测前的测量声时初读数检测前的测量声时初读数t00测定：测定：DGJ08-218-2003 9.3.5条规定，检测前测量声时初读数t00二、超声波二、超声波检测检测第三十三页测定方法：t00=t0+（d1-d2）/Cg+（d2-d）/Cw式中：t0-仪器设备的声时初读数（us） d-径向振动式换能器直径（mm） d1-预埋声测管的外径（mm） d2-预埋声测管的内径（mm） Cw水的声速（km/s）,按水温关系表取值。

16、 Cg-预埋声测管所用材料的声速（km/s），钢管取5.90（km/s）注意：两根声测管规格不同的情况。B 检测检测前的前的测测量声量声时时初初读读数数t00测测定：定：DGJ08-218-2003 9.3.5条规定，检测前测量声时初读数t00第三十四页1.6 现场检测：现场检测：5）测量声时初读数t00B 检测前的测量声时初读数检测前的测量声时初读数t00测定：测定： 水温与水声波速关系表水温与水声波速关系表二、超声波二、超声波检测检测水温度（水温度（）51015202530水声速水声速（km/s）1.451.461.471.481.491.50第三十五页1.6 现场检测：现场检测：6）选择合适的换能器（桩径小于1.5m宜选择60kHz换能器，桩径大于1.5m宜选择20-40kHz的换能器），设定合理仪器参数，一经选定，在同批桩的检测过程中不得随意改变。7）换能器放到管底后检查管口深度是否一致，与设计深度是否一致。发射和接收换能器应同步移动，逐点检测，当相邻测点的检测数据存在明显差异时，应及时检查换能器的高度。每个测点的两个探头高差变化不应超过20mm。二、超声波二、超声波检测检测第