声波透射法

建筑学术语

声波透射法（crosshole sonic logging）指在预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。

适用范围

本方法适用于已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测，判定桩身缺陷的程度并确定其位置。

优点

准确性高，可定量分析出桩身缺陷的大小和确切部位。

缺点

需埋声测管，既给施工带来的不便，又增加的成本，另外现场检测费时，检测效率较低。

检测目的

检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。

仪器设备

声波发射与接收换能器应符合下列要求：

1 圆柱状径向振动，沿径向无指向性；

2 外径小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于150mm；

3 谐振频率宜为30～50kHz；

4 水密性满足1MPa水压不渗水。

声波检测仪应符合下列要求：

1 具有实时显示和记录接收信号的时程曲线以及频率测量或频谱分析功能。

2 最小采样间隔时间小于或等于0.5μs，系统频带宽度为1～200kHz，声波幅值测量相对误差小于5%，系统最大动态范围不小于100dB。

3 声波发射脉冲宜为阶跃或矩形脉冲，电压幅值为200～1000V。

准备工作

1 采用标定法确定仪器系统延迟时间。

2 计算声测管及耦合水层声时修正值。

3 在桩顶测量相应声测管外壁间净距离。

4 将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况；换能器应能在全程范围内升降顺畅。

检测步骤

1 将发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两根声测管中的测点处。

2 发射与接收声波换能器应以相同标高（图10.3.3a）或保持固定高差（图10.3.3b）同步升降，测点间距不宜大于250mm。

3 实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取声时、首波峰值和周期值，宜同时显示频谱曲线及主频值。

4 将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合，分别对所有检测剖面完成检测。

5 在桩身质量可疑的测点周围，应采用加密测点，或采用斜测（图10.3.3b）、扇形扫测（图10.3.3c）进行复测，进一步确定桩身缺陷的位置和范围。

6 在同一根桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。

检测报告

1 声测管布置图；

2 受检桩每个检测剖面声速-深度曲线、波幅-深度曲线，并将相应判据临界值所对应的标志线绘制于同一个坐标系；

3 当采用主频值或PSD值进行辅助分析判定时，绘制主频-深度曲线或PSD曲线；

4 缺陷分布图示。

检测方法

按照超声波换能器通道在桩体中的不同的布置方式，超声波透射法基桩检测主要有三种方法：

桩内单孔透射法

在特殊情况下只有一个孔道可供检测使用，例如在钻孔取芯后，需进一步了解芯样周围混凝土质量，作为钻芯检测的补充手段，这时可采用单孔检测法，此时，换能器放置于一个孔中，换能器间用隔声材料隔离（或采用专用的一发双收换能器）。超声波从发射换能器出发经耦合水进入孔壁混凝土表层，并沿混凝土表层滑行一段距离后，再经耦合水分别到达两个接收换能器上，从而测出超声波沿孔壁混凝土传播时的各项声学参数。需要注意的是，运用这一检测方式时，必须运用信号分析技术，排除管中的影响干扰，当孔道中有钢质套管时，由于钢管影响超声波在孔壁混凝土中的绕行，故不能用此法。

桩外孔透射法

当桩的上部结构已施工或桩内没有换能器通道时，可在桩外紧贴桩边的土层中钻一孔作为检测通道，检测时在桩顶面放置一发射功率较大的平面换能器，接收换能器从桩外孔中自上而下慢慢放下，超声波沿桩身混凝土向下传播，并穿过桩与孔之间的土层，通过孔中耦合水进入接收换能器，逐点测出透射超声波的声学参数，根据信号的变化情况大致判定桩身质量。由于超声波在土中衰减很快，这种方法的可测桩长十分有限，且只能判断夹层、断桩、缩颈等。

桩内跨孔透射法

此法是一种较成熟可靠的方法，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，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。

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