声测管生产厂家对声波透射法的检测应用

一、声测管的桩基声波透射法检测

1、声测管检测法的基本原理及方法：混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体

对于正常的混凝土，声波在其中传播的速度是有一定范围的，当传播路径遇到混凝土有缺陷时，如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等，声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过，声波将发生衰减，造成传播时间延长，使声时增大，计算声速降低，波幅减小，波形畸变，利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化，来分析判断桩身混凝土质量。声波透射法检测桩身混凝土质量，是在桩身中预埋2～4根声测管。将超声波发射、接收探头分别置于2根导管中，进行声波发射和接收，使超声波在桩身混凝土中传播，用超声仪测出超声波的传播时间t、波幅A及频率f等物理量，就可判断桩身结构完整性。

2、声测管生产厂家的产品检测法适用范围

声波透射法适用于检测桩径大于0.6m混凝土灌注桩的完整性，因为桩径较小时，声波换能器与检测管的声耦合会引起较大的相对测试误差。其桩长不受限制。

3、声测管生产厂家的检测仪器设备

(1)试验装置声波透射法试验装置包括超声检测仪、超声波发射及接收换能器(亦称探头)、预埋测管等，也有加上换能器标高控制绞车和数据处理计算机。

(2)超声检测仪的技术性能应符合下列规定：接收放大系统的频带宽度宜为5～50kHz，增益应大于100dB，并带有0～60(或80)dB的衰减器，其分辨率应为1dB，衰减器的误差应小于1dB，其档间误差应小于1％。发射系统应输出250～1000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩发射系统应输出250～1000V的脉冲电压，其波形可为阶跃脉冲或矩形脉冲。显示系统应同时显示接收波形和声波传播时间，其显示时间范围宜大于300μs，计时精度应大于1μs，仪器必须稳定可行，2h中声时漂移不得大于±0.2μs。

(3)换能器应采用柱状径向振动的换能器，将超声仪发出的电脉冲信号转换成机械振动信号，其共振频率宜为25～50kHz，外形为圆柱形，外径Φ30mm，长度200mm。换能器宜装有前置放大器，前置放大器的频带宽度宜为5～50kHz。绝缘电阻应达5MΩ，其水密性应满足在1MPa水压下不漏水。桩径较大时，宜采用增压式柱状探头。

(4)声测管是声波透射法检测装置的重要组成部分，宜采用钢管、塑料管或钢质波纹管，其内径宜为50～60m。

4、声测管生产厂家的检测测试技术

(1)预埋声测管应符合下列规定：桩径0.6～1.0m应埋设双管；1.0～2.5m应埋设三根管；桩径2.5m以上应埋设四根。 声测管底端及接头应严格密封，保证管外泥冰在1MPa压力下不会渗入管内。上端应加盖。声测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，检测管之间应互相平行。 在检测管内应注满清水。

(2)现场检测前应测定声波检测仪发射至接收系统的延迟时间t0，并应按下式计算声时修正值tˊ：tˊ=(D-d)/Vt+(d-dˊ)/Vw (37-52)式中 D――检测管外径(mm)； dˊ――检测管内径(mm)；d――换能器外径(mm)； Vt――检测管壁厚度方向声速(km／s)；Vw――水的声速(km／s)； T――声时修正值(μs)。将发、收换能器置于水中，间距0.5m左右，接收信号波幅调节到二或三格，改变发、收换能器间距，测量不同距离的声时值，按时距曲线求出t0值。

(3)检测步骤应符合下列要求：接收及发射换能器应在装设扶正器后置于检测管内，并能顺利提升及下降。测量时上述发射与接收换能器可置于同一标高，当发射与接收换能器置于不同标高时，其水平测角可取30°～40°。测量点距20～40cm。当发现读数异常时，应加密测量点距，以保证测点间声场可以覆盖而不至漏测。发射与接收换能器应同步升降。各测点发射与接收换能器累计相对高差不应大于2cm，并应随时校正。检测宜由检测管底部开始，发射电压值应固定，并应始终保持不变，放大器增益值也应始终固定不变。调节衰减器的衰减量，使接收信号初至波幅度在荧光屏上为2或3格。由光标确定首波初至，读取声波传播时间及衰减器衰减量，依次测取各测点的声时及波幅并进行记录。

一根桩有多根检测管时，应将每2根检测管编为一组，分组进行测试。每组检测管测试完成后，测试点应随机重复抽测10％～20％。其声时相对标准差不应大于5％；波幅相对标准差不应大于10％。并对声时及波幅异常的部位应重复抽测。珠相对标准差可按下式计算：式中σtˊ――声时相对标准差；σAˊ――波幅相对标准差； tˊ――第i个测点声时原始测试值(μs)；Aˊ――第i个测点波幅原始测试值(dB)；tji的第i个测点第j次抽测声时值(μs)；Aji的第i个测点第j次抽测波幅值(dB)。

5、声测管生产厂家的检测检测数据的处理与判定

(1)由现场所测的数据应绘制声时－深度曲线及波幅(衰减值)－深度曲线。其声时tc及声速VP应按下列公式计算：tc=t-to-tˊ (37-55)Vp=l/tc (37-56)式中 tc――混凝土中声波传播时间(μs)；t――声时原始测试值(μs)；t0――声波检测仪发射至接收系统的延迟时间(μs)；tˊ――声时修正值(μs)；l――两个检测管外壁间的距离(mm)；VP-混凝土声速(km／s)。

(2)桩身完整性应按下列规定判定：应采用声时平均值μt与声时2倍标准差σt之和作为判定桩身有无缺陷的临界值；并应按下列公式计算：式中 n――测点数； tci――混凝土中第i测点声波传播时间(μs)；μt――声时平均值(μs)； σt――声时标准差。亦可按声时－深度曲线相邻测点的斜率Ktz及相邻两点声时差值Δt的乘积Ktz·Δt作为缺陷的判据：Ktz=(tci-tci-1)/(Zi- Zi-1) (37-59)△t=tci-tci-1 (37-60)Ktz·Δt=( tci-tci-1)2/( Zi- Zi-1) (37-61)式中 tci――第i测点的声时(μs)； tci-1――第i－1测点的声时(μs)；Zi――第i测点的深度(m)； Zi－1――第i－1测点的深度(m)。Ktz·Δt值能在声时－深度曲线上明显地反映出缺陷的位置及性能，可结合μt＋2σt值进行综合判定。波幅(衰减量)比声速对缺陷反应更灵敏，可采用接收信号能量平均值的一半作为判断缺陷临界值。波幅值以衰减器的衰减量q表示。波幅判断的临界值qD有下列关系：qD=μq-6 式中 μq――衰减量平均值(dB)；qi――第i测点的衰减量(dB)；n――测点数。对超越临界值的测区应进行缺陷分析与判断。

桩的完整性宜采用上述判据，并辅以接收波形的视频率做进一步的综合判定。在作出缺陷判定后，如需判定桩身缺陷尺寸及空间分布，宜进一步采用多点发射，不同深度接收的扇形测量法，用多条交会的声线所测取的波速及波幅的异常加以判定。

二、声测管桩身检测出新法

声测管厂家较近研发一点新型的声测管桩身检测方法，研发成果如下：

1、声测管低应变动测法：用力锤击桩顶，检测分析传播过程，分析基桩完整性；

2、声测管反射波法：给波一定力量，使桩基产生反应波；

3、声测管水电效应法：给桩顶一个冲击力量，判断桩基的力量和承载力；

4、声测管机械阻抗法：分析导纳曲线，确定缺陷类型；

5、声测管动力参数法：敲击桩头处，换成单桩竖向承载力;  

6、声测管声波透射法：根据电信号，判断其质量。