【文章內容簡介】 證。 5．資料處理 13 1) 樁身完整性分析宜以時域曲線為主，輔以頻域分析，并結合地質資料、施工 資料和波形特征等因素進行綜合分析判定。 2) 樁身波速平均值的確定： ? 當樁長已知、樁底反射信號明顯時，選取相同條件下不少于 5 根Ⅰ類樁的樁身波速按下式計算樁身平均波速： ???ni im c 11 21 TLci ??? 10002 22 fLci ???2 23 式中 mc — 樁身波速的平均值 (m/s)； ic — 參與統(tǒng)計的第 i 根樁的樁身波速值 (m/s)； L — 測點下樁長 (m)； T? — 時域信號第一峰與樁底反射波峰間的時間差 (ms)； f? — 幅頻曲線上樁底相鄰諧振峰間的頻差 (Hz)，計算時不宜取 第一與第二峰； n — 參與波速平均值計算的基樁數(shù)量 (n ? 5)。 ? 當樁身波速平均值無法按上述方法確定時，可根據(jù)本地區(qū)相同樁型及施工工藝的其它基樁工程的測試結果，并結合樁身混凝土強度等級與實踐經(jīng)驗綜合確定。 ? 如具備條件，可制作同混凝土強度等級的模型樁測定波速，也可根據(jù)鉆取芯樣測定波速，確定基樁檢測波速時應考慮土阻力及其它因素的影響。 3) 樁身缺陷位置應按下列公式計算： cTL ???? 39。20 00139。 24 39。2139。 fcL ??? 25 式中 39。L — 測點至樁身缺陷的距離 (m)； 39。T? — 時域信號第一峰與缺陷反射波峰間的時間差 (ms)； 39。f? — 幅頻曲線上缺陷相鄰諧振峰間的頻差 (Hz)； c — 樁身波速 (m/s)，無法確定時用 mc 值替代。 4) 樁身完整性類別應結合缺陷出現(xiàn)的深度、測試信號衰減特性以及設計樁 14 型、成樁工藝、地質條件、施工情況，按規(guī)定和表 2－ 1 所列實測時域或幅頻信號特征進行綜合判定。 表 2－ 1 樁身完整性判定 類別 時域信號特征 幅頻信號特征 Ⅰ 2L/c 時刻前無缺陷反射波，有樁底反射波 樁底諧振峰排列基本等間距，其相鄰頻差Lcf 2/?? Ⅱ 2L/c 時刻前出現(xiàn)輕微缺陷反射波， 有樁底反射波 樁底諧振峰排列基本等間距，輕微缺 陷 產(chǎn) 生 的 諧 振 峰 之 間 的 頻 差Lcf 2/39。 ?? Ⅲ 有明顯缺陷反射波，其它特征介于Ⅱ類和Ⅳ類之間 Ⅳ 2L/c 時刻前出現(xiàn)嚴重缺陷反射波或周期性反射波，無樁底反射波； 或因樁身淺部嚴重缺陷使波形呈現(xiàn)低頻大振幅衰減振動，無樁底反射波； 或按平均波速計算的樁長明顯短于設計樁長 樁底諧振峰排列基本等間距，相鄰頻差 Lcf 2/39。 ?? ，無樁底諧振峰； 或因樁身淺部嚴重缺陷只出現(xiàn)單一諧振峰，無樁底諧振峰 注： 1 對同一場 地、地質條件相近、樁型和成樁工藝相同的基樁，因樁端部分樁身阻抗與持力層阻抗相匹配導致實測信號無樁底反射波時，可按本場地同條件下有樁底反射波的其它樁實測信號判定樁身完整性類別。 2 對于混凝土預制樁和預應力管樁，若缺陷明顯且缺陷位置在接樁位置處，宜結合其它檢測方法進行評價。 3 不同地質條件下的樁身缺陷檢測深度和樁長的檢測長度應根據(jù)試驗確定。 5) 對于混凝土灌注樁，采用時域信號分析時，應結合有關施工和地質資料，正確區(qū)分混凝土灌注樁樁身截面漸擴后陡降恢復至原樁徑產(chǎn)生的一次同相反射，或由擴徑突變 處產(chǎn)生的二次同相反射，以避免對樁身完整性的誤判。 6) 對于嵌巖樁，當樁底時域反射信號為單一反射波且與錘擊脈沖信號同相時，應結合地質和設計等有關資料以及樁底同相反射波幅的相對高低來判斷嵌巖質量，必要時采取鉆芯法核驗樁端嵌巖情況。 7) 應正確區(qū)分淺部缺陷反射和大頭樁大頭部分恢復至原樁徑產(chǎn)生的同相反射，以避免對樁身完整性的誤判，必要時可采取開挖方法查驗。 8) 出現(xiàn)下列情況之一，樁身完整性判定宜結合其他檢測方法進行： ? 實測信號復雜，無規(guī)律，無法對其進行準確分析和評價。 15 ? 當樁長的推算值與實際樁長明顯不符，且又 缺乏相關資料加以解釋或驗證。 ? 樁身截面漸變或多變，且變化幅度較大的混凝土灌注樁。 9) 對采用低應變反射波法檢測有疑問的樁，應進行驗證檢測： ? 樁身淺部存在缺陷可開挖驗證； ? 樁身深部或樁底存在缺陷時可采用鉆芯法進行驗證； ? 根據(jù)實際情況采用靜載試驗、鉆芯法、高應變法或開挖進行驗證。 (二 ) 聲波透射法檢測 1．概述 聲波透射法檢測樁身結構完整性的基本原理是：由超聲脈沖發(fā)射源在混凝土內激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在混凝土內傳播過程中表現(xiàn)的波動特征；當混凝土內存在不連續(xù)或破損界面時，缺陷面 形成波阻抗界面，波到達該界面時，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收到的透射能量明顯降低；當混凝土內存在松散、蜂窩、孔洞等缺陷時，將產(chǎn)生波的散射和繞射；根據(jù)波的初至到達時間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得測區(qū)范圍內混凝土的聲學參數(shù)。測試記錄不同測試剖面對面和斜面的超聲波動特征，經(jīng)過處理分析就能判別測區(qū)內混凝土的參考強度和內部存在缺陷的性質、大小及空間位置。 在基樁施工前，根據(jù)樁直徑的大小預埋一定數(shù)量的聲測管，作為換能器的通道。測試時每兩根聲測管為一組，通過水的耦合，超聲脈沖信號從一根聲測管中的換能器發(fā)射出去，在另一根聲測管中的換能器接收信號，聲波檢測儀測定有關參數(shù)并采集記錄儲存。換能器由樁底同時從下往上依次檢測，遍及各個截面。 樁周土打印機計算機數(shù)據(jù)處理 信號輸出信號輸入?yún)?shù)設定非金屬超聲波檢測儀聲測管樁換能器測試系統(tǒng)被測系統(tǒng)電纜 圖 2－ 4 基樁聲波透射法檢測系統(tǒng)框圖 16 聲波透射法測樁的特點：檢測全面、細致，現(xiàn)場操作簡便，迅速，不受樁長、長徑比的限制，一般也不受場地限制。 2．檢測儀器 1) 聲波發(fā)射與接收換能器應符合下列要求： ? 圓柱狀徑向振動，沿徑向無指向性； ? 外徑小于聲測管內徑，有效工作面軸向長度不大于 150mm； ? 諧振頻率宜為 30～ 60kHz； ? 水密性滿足 1MPa 水壓不滲水。 2) 聲波檢測儀應符合下列要求： ? 具有實時顯示和記錄接收信號的時程曲線以及頻率測量或頻譜分析功能； ? 聲時測量分辨力優(yōu)于或等于 ,聲波幅值測量相對誤差小于 5％，系統(tǒng)頻帶寬度為 1～ 200kHz，系統(tǒng)最大動態(tài)范圍不小于 100dB。 ? 聲波發(fā)射脈沖宜為階躍或矩形脈沖，電壓幅值不宜小于 500V。 ? 聲波檢測儀應采用具有自動記錄功能的儀器。 3． 聲測管埋設 基樁施工單位必須高度重視和嚴格聲測管埋設工作，監(jiān)理要加強事前提醒和過程檢查，檢測單位要向施工單位進行事先提示，確 保聲測管埋設一次合格。杜絕聲測管堵塞現(xiàn)象。 1) 材質與埋設 ? 聲測管應采用金屬管，內徑不宜小于 40mm，管壁厚不應小于 。 ? 聲測管應下端封閉，上端加蓋，管內無異物； 聲測管采用綁扎方式與鋼筋籠連接牢固（不得焊接）； 聲測管連接應積極采用外加套筒 焊接方式進行，杜絕連接處斷裂和堵管現(xiàn)象；連接處應光滑過渡，不漏水； 管口應高出樁頂 100mm 以上，且各聲測管管口高度應一致。 2) 保證聲測管在成樁后相互平行。 聲測管應沿樁截面外測呈對稱形狀布置，如圖 2－ 5 布置并編號： 17 沿 直徑布置 呈三角形布置 呈四方形布置 D≤ 800mm 800mm＜ D≤ 2020mm D＞ 2020mm 圖 2－ 5 聲測管布置示意圖 (注：圖中陰影為聲波的有效檢測范圍示意 ) 檢測剖面編組分別為： 12； 12， 13， 23； 12， 13， 14， 23， 24， 34。 4. 現(xiàn)場檢測前準備工作應符合如下規(guī)定： ? 調查、收集待檢工程及受檢樁的 相關技術資料和施工記錄。包括：樁的類型、尺寸、標高、施工工藝、地質狀況、設計參數(shù)、樁身混凝土參數(shù)、施工過程及異常情況記錄等信息 )。 ? 檢查測試系統(tǒng)的工作狀況，采用標定法確定儀器系統(tǒng)延遲時間 (參考《建筑基樁檢測技術規(guī)范》 JGJ2020 條文說明 )，計算聲測管及耦合水層聲時修正值； ? 將伸出樁頂?shù)穆暅y管切割到同一標高，測量管口標高，作為計算各測點高程的基準； ? 將各聲測管內注滿清水，封口待檢； ? 在放置換能器前，檢查聲測管暢通情況，以免換能器卡住或換能器電纜被拉斷，造成損失； ? 準確測量樁頂面相應聲測管之間外壁凈距離，作 為相應的兩聲測管間管距精確至 1mm； ? 測試時徑向換能器宜配置扶正器，保證換能器在管中居中，又保護換能器在上下提升中不致與管壁碰撞，損壞換能器。 ? 樁身強度應達到混凝土設計強度的 70％或混凝土齡期不少于 14 天。 5．現(xiàn)場檢測 現(xiàn)場檢測過程宜分兩個步驟進行，首先是采用平測法對全樁各個檢測剖面進行普查，找出聲學參數(shù)異常測點。然后，對聲學參數(shù)異常的測點采用加密測試， 18 必要時采用斜測或扇形掃測等細測方法進一步檢測，這樣一方面可以驗證普查結果，另一方面可以進一步確定異常部位的范圍，為樁身完整性類別的判定提供可靠依據(jù)。 1) 將發(fā)射與接收聲波換能器通過深度標志分別置于兩根聲測管中同一高度的測點處。 2) 設置好儀器參數(shù)，進行檢測。 3) 發(fā)射與接收聲波換能器應以相同標高或保持固定高差同步升降，測點間距不宜大于 250mm。 4) 實時顯示和記錄接收信號的時程曲線，讀取聲時、首波峰值和周期值，宜同時顯示頻譜曲線及主頻值。 5) 將多根聲測管以兩根為一個檢測剖面進行全組合，分別對所有檢測剖面完成檢測。 6) 在樁身質量可疑的測點周圍，應加密測點，或采用斜測、扇形掃測進行復測，進一步確定樁身缺陷的位置和范圍。 7) 在同一根樁的各檢測 剖面的檢測過程中，聲波發(fā)射電壓和儀器設置參數(shù)應保持不變。 8) 當聲測管出現(xiàn)堵管情況時，按以下規(guī)定執(zhí)行： ? 埋有兩根或三根聲測管，當某一根聲測管樁底堵管 采用斜測法 時 ，兩個換能器中點連線的水平夾角不應大于 40o。 ? 埋有四根聲測管，當對角線上兩根聲測管堵管 采用斜測法 時 ，兩個換能器中點連線的水平夾角不應大于 40o，可采用斜測法檢測。 ? 其它情況下，在所堵聲測管附近鉆芯，檢測樁身混凝土完整性，并用鉆芯孔作為通道進行聲波透射法檢測。此時應注意鉆芯孔垂直度變化使發(fā)射和接受換能器間距變化對檢測信號的影響。 6．資料處理 1) 聲學參數(shù)的計算和波形記錄 各測點的聲時 ct 、聲速 v、波幅 pA 及主頻 f 應根據(jù)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，按下列各式計算，并繪制聲速－深度 (vz)曲線和波幅－深度 ( pA － z)曲線，需要時可繪制輔助的主頻－深度 (fz)曲線： 39。0 tttt ici ??? 2－ 6 19 cii tlv 39。? 2－ 7 0lg20 aaA ipi ? 2－ 8 ii Tf1000? 2－ 9 式中 cit —— 第 i 測點聲時 ( s? )； it —— 第 i 測點聲時測量值 ( s? )； 0t —— 儀器系統(tǒng)延遲時間 ( s? )； 39。t —— 聲測管及耦合水層聲時修正值 ( s? )； 39。l —— 每檢測剖面相應兩聲測管的外壁間凈距離 (mm)； iv —— 第 i 測點 聲速 (km/s)； piA —— 第 i 測點波幅值 (dB)； ia —— 第 i 測點信號首波峰值 (v)； 0a —— 零分貝信號幅值 (v)； if —— 第 i 測點信號主頻值 (kHz),也可由信號頻譜的主頻求得； iT —— 第 i 測點信號周 期 ( s? )。 2) 判定依據(jù) 樁身混凝土缺陷應根據(jù)下列方法綜合判定： ? 聲速低限值判據(jù) 當實測混凝土聲速值低于聲速臨界值時應將其視為可疑缺陷區(qū)。 Di vv? 2－ 10 式中 iv —— 第 i 個測點聲速值 (km/s)； Dv —— 聲速臨界值 (km/s)。 聲速臨界值采用正?；炷谅曀倨骄?值與 2 倍聲速標準差之差，即： vD vv ?2??