桩基声波检测作业指导书详解

基桩检测作业指导书

声波透射法

2016—10—18发布 2016—11-01实施

＊****＊*有限公司 作业指导书 审核页 共 18 页 第 1 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号： 文件编号： 版本号：第B版 编 制： 审 核: 批 准： 受控状态： 受控 不受控 现行有效:√ 是 否 发放序号： 发布单位： 发布日期：2016年10月18日 实施日期：2016年11月1日

作业指导书 声波透射法 1 检测依据 共 18 页 第 2 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号:JYZJ/ZZ-地基—001 中华人民共和国行业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）。 2 适用范围 本方法适用已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测。 3 检测目的 判定桩身缺陷的位置、范围和程度，对桩身完整性进行判定。 4 检测原理 声波是弹性波的一种，若视混凝土介质为弹性体，则声波在混凝土中的传播服从弹性波传播规律，由发射探头发射的声波经水的耦合传到测管，再在桩身混凝土介质中传播后，到接收端的测管,再经水耦合,最后到达接收探头。由于液体或气体没有剪切弹性，只能传播纵波，因此超声波测桩技术采用的是纵波分量.探头发射的声波会在发射点和接收点之间形成复杂的声场，声波将分别沿不同的路径传播，最终到达接收点，其走时都不尽相同。但在所有的传播路径中总有一条路径，声波走时最短，接收探头接收到该声波时，形成信号波形的初始起跳,一般称为“初至”,当桩身完好时，可认为这条路径就是发射探头和接收探头的直线距离,是已知量；而初至对应的声时扣去声波在测管、水之间的传播时间以及仪器系统延迟时间，可得声波在两测管间混凝土介质中传播的实际声时，并由此可计算出所对应的声速。当桩身存在断裂、离析等缺陷时，破坏了混凝土介质的连续性，使声波的传播路径复杂化，声波将透过或绕过缺陷传播，其传播路径大于直线距离，引起声时的延长，而由此算出的波速将降低。另外，由于空气和水的声阻抗远小于混凝土的声阻抗，声波在混凝土中传播过程中,遇到蜂窝、空洞或裂缝等缺陷时，在缺陷界面发生反射和散射，声能衰减，因此接收信 号的波幅明显降低，频率明显减小.再者，透过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。综上所述，当桩身某一段存在

作业指导书 声波透射法 共 18 页 第 3 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ—地基—001 缺陷时,接收到的声波信号会出现波速降低、振幅减少、波形畸变、接收信号 主频发生变化等特征。 超声波透射法桩基检测就是根据混凝土声学参数测量值的相对变化， 分析、 判别其缺陷的位置和范围，评定桩基混凝土质量类别。 5 试验仪器设备 5.1 声波发射与接收换能器符合下列规定： （1)圆柱状径向换能器沿径向振动应无指向性； （2）外径应小于声测管内径，有效工作段长度不得大于150mm； （3）揩振频率应为30kHz～60kHz； （4）水密性应满足1MPa水压不渗水。 5。2 声波检测仪应具有下列功能 (1）实时显示和记录接收信号时程曲线以及频率测量或频谱分析； （2）最小采样时间间隔应小于等于 0。5 μ s，系统频带宽度应为 10kHz ～ 200kHz,声波幅值测量相对误差应小于 5% ，系统最大动态范围不得小于 100dB ; （3)声波发射脉冲为阶跃或矩形脉冲，电压幅值为 200 V ～ 1000V； （4)首波实时显示 （5）自动记录声波发射与接收换能器位置。 5。3 本公司用于检测的仪器为 ZBL—U520 型非金属超声检测分析仪，使用时必须在检定/校准有效周期内； 5.4 仪器设备的管理执行《设备、标准物质管理》 (JYZJ/CX-009) 、《设施和环境条件控制》（JYZJ/CX—005). 6 人员资格及素质要求 工程项目负责人及检测人员要经过培训并持证上岗，检测工作至少应有 2 人参加。其它操作人员应经过相应的技能培训，并具有熟练的操作经验。

作业指导书 声波透射法 7 现场检测 7。1 环境要求 共 18 页 第 4 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号:JYZJ/ZZ—地基-001 7。1 。1检测环境应符合有关人身健康和环保要求。 7.1。2 检测现场在检测需要时，应配置220V照明电源，以免影响检测工作。 7。1.3检测时附近无干扰振源. 7.2 调查、收集资料 按《建筑基桩检测技术规范》 （ JGJ 106—2014 ）3.2。2条要求及基桩检测业务联系单表式收集项目资料，并制定检测方案。 7。3 受检桩要求 7.3。1 受检桩混凝土强度不应低于设计强度的70％，且不小于15MPa； 7。3.2 桩径不小于0.6m。 7。4 声测管埋设 7。4.1声测管埋设符合下列规定： （1）声测管内径大于换能器外径； （2）声测管应有足够的径向刚度，声测管材料的温度系数应与混凝土接近; (3）声测管下端封闭、上端加盖、管内无异物；声测管连接处应光顺过渡，管口高出混凝土顶面100mm以上； (4）声测管之间要保持平行，浇灌混凝土前将声测管有效固定。 7.4.2 声测管沿钢筋笼内侧呈对称形状布置，并沿箭头所指方向开始顺时针依次编号。（如图一） 2根管 3根管 4根管 图一 声测管布置示意图 注：检测剖面编组（检测剖面序号j)分别为:2根管时，AB剖面（j=1）；3根管时,AB剖面（j=1）， BC剖面(j=2）,CA剖面（j=3）;4根管进，AB剖面（j=1）；BC剖面（j=2）,CD剖面（j=3）; DA剖面（j=4）,AC剖面（j=5）， BD剖面（j=6）。

作业指导书 声波透射法 7.4.3 声测管埋设数量要求： 共 18 页 第 5 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ—地基-001 （1）600 mm≤桩径≤800mm，不少于2根；（2）800 mm＜桩径≤1600mm，不少于3根；（3)1600 mm＜桩径,不少于4根。(4）2500 mm＜桩径，增加声测管数量。 7.5现场检测前准备工作： (1)同工地监理、桩基施工单位现场确定检测桩的位置、桩号、桩顶标高,并现场标示. （2）采用率定法确定仪器系统延迟时间①. (3)计算声测管及耦合水层声时修正值②. （4）在桩顶测量各声测管外壁间净距离。 （5)将各声测管内注满清水，检查声测管畅通情况；换能器应能在声测管全程范围内正常升降. 7.6现场检测步骤 7.6。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。 7.6。2发射与接收声波换能器以相同标高或保持固定高差从桩底同步提升,测点间距不大于100mm；提升过程中，校核换能器的深度和校正换能器高差，并确保测试波形的稳定性，提升速度不大于0。5m/s； 7。6.3实时显示和记录每条声测线的信号时程曲线,读取首波声时、幅值；同时显示频谱曲线及主频值；保存检测数据及波列图信息； 7。6.3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。 7.6。4先进行平测，声波发射与接收换能器始终保持相同深度。(如图二所示） 7。6。5在桩身质量可疑的声测线附近,采用增加声测线或采用交叉斜测、扇形扫测进行复测和加密测试，确定缺陷的位置和空间分布范围.斜测时，两个换能器始终保持固定高差，且两个换能器中点连线的水平夹角不大于30°;扇形扫测时，

作业指导书 声波透射法 共 18 页 第 6 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ—地基-001 两个换能器中点连线的水平夹角不大于40°。 7.6.6，检测时，应注意观察声测管内的水位情况，及时向管内加注清水。 平测 斜测 扇形扫测 图二 测点示意图 8 原始记录 现场检测人员认真填写“基桩声波透射法检测现场记录\"及设备使用记录。 现场检测工作结束后,及时将检测数据拷贝到计算机中备档。检查原始记录无误后在原始记录上签字,交审核人员审核.校核人员对原始记录全面校核的基础上重点对有否漏、差错和不规范之处进行检查（如有，应退还检测人改正） ，确认无误后在原始记录上签字，以示负责. 9 数据分析与判定 9。1进入检测软件，导入检测数据，对声速数据进行分析，因声测管倾斜导致声速数据有规律地偏高或偏低变化时，先对管距进行修正;当检测数据明显偏离正常值而又无法进行合理修正时，检测数据不得作为评价桩身完整性的依据。 9.2平测时，各声测线的声时、声速、波幅及主频,应根据现场检测数据，分别按下列公式计算（由检测软件自动完成），并绘制声速 - 深度( v—z )曲线和波幅 — 深度（ Ap—z )曲线，需要时可绘制辅助的主频 - 深度（ f—z ）曲线和能量 – 深度曲线。 （9.2—1） （9。2-2)

作业指导书 声波透射法 共 18 页 第 7 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ—地基—001 （9。2—3) (9.2—4） 9.3采用平测或斜测,第j检测剖面的声速异常判断概率统计值应按下列方法确定(检测软件自动完成）： （1）将第j检测剖面各声测线的声速值 由大至少依次排序： ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ ≥ (9.3—1） 式中： --第j检测剖面第i声测线声速，i=1，2，……，n； n——第j检测剖面的声速线总数；

作业指导书 声波透射法 共 18 页 第 8 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001 k-—拟去掉的低声速值的数据个数，k=0，1，2,……； k-—拟去掉的高声速值的数据个数，k'=0,1，2,……。 /（2）对逐一去掉 中k个最小数值和k个最大数值后的其余数据，按下列/公式进行统计计算（检测软件完成）： （9.3-2） (9。3—3） (9。3—4） nk12(v(j)v(j)) (9.3-5） imnkk'1ik'1sx(j)Cv(j) sx(j) (9。3—6） vm(j)式中：v01(j)—-第j剖面的声速异常小值判断值； v02(j)——第j剖面的声速异常大值判断值; vm(j)-—(nkk'）个数的平均值； sx(j)——（nkk'）个数的标准差； Cv(j)——（nkk'）个数的变异系数; λ——由表9。3查得的与（nkk）相对应的系数. ' (3）采用“双边剔除法”，按k=0、k'=0、k=1、k'=1、k=2、k'=2……的顺序,将参加统计的数列最小数据vnk(j)与异常小值判断值v01(j)进行比较，当vnk(j)≤v01(j)时剔除最小数据;将最大vk'1(j)与异常大值判断值v02(j)进行比较,当vk'1(j)≥对剩余数据构成的数列，重复式（9.3-2）～（9.3-5）v02(j)时,剔除最大数据;每次剔除一个数据，计算步骤,直到下列两式成立（由检测软件完成）： vnk(j)＞v01(j) (9.3—7） vk'1(j)＜v02(j) （9。3-8） (4）第j检测剖面的声速异常判断概率统计值，按下式计算（由检测软件完成）：

作业指导书 声波透射法 '共 18 页 第 9 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ—地基-001 12 13 14 15 16 17 18 20 表9.3 （nkk)相对应的值 nkk'  nkk'  nkk'  nkk'  nkk'  nkk'  nkk'  nkk'  nkk'  nkk'  nkk'  10 11 )vm(j)(10.015v0(j)v01(j)v(j(10.045)m当Cv(j)＜0.015时当0.015Cv(j)0.045时 当Cv(j)＜0.045时 （9。3-9） 断概率统计值。 式中：v0(j)——第j检测剖面的声速异常判9.4声速异常判断临界值按下列方法确定: （1)根据本地区及预留混凝土同条件试件或钻芯试件的抗压强度与声速对比试验,确定桩身混凝土声速低限值vL和混凝土试件的声速平均值vp。 （2)当v0(j)大于vL且小于vp时 vc(j)v0(j) （9。4-1）

作业指导书 声波透射法 共 18 页 第 10 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号:JYZJ/ZZ-地基-001 式中：vc(j)——第j检测剖面的声速异常判 断临界值；v0(j)——第j检测剖面的声速异常判断概率统计值。 （3）当v0(j)大于vL或v0(j)大于vp时,应分析原因；第j检测剖面的声速异常判断临界值可按下列情况的声速异常判断临界值综合确定： ①同一根桩的其他检测剖面的声速异常判断临界值; ②与受检桩属同一工程、相同桩型且混凝土质量较稳定的其他桩的声速异常判断 临界值。 （4）单个检测剖面的桩，声速异常判断临界值等于检测剖面声速异常判断临界值；三个及以上检测剖面的桩，取各个检测剖面声速异常判断临界值的算术平均值，作为该桩各声速测线的声速异常判断临界值. 9.5声速vi(j)异常按下式判断： vi(j)≤vc (9.5—1) 9.6波幅异常判断的临界值，按下式计算(由软件计算完成）： 1n Am(j)Apj(j) （9。6-1） nj1Ac(j)Am(j)6 （9。6—2） 式中：Am(j)——第j检测剖面各声测线的波幅平均值(dB）； Api(j)—-第j检测剖面第i声测线的波幅值(dB）； Ac(j)--第j检测剖面波幅异常判断的临界值（dB）; n——第j检测剖面的声测线总数。 9.7当采用信号主频值作为辅助异常声测线判据时,主频-深度曲线上主频值明显降低的声测线可判断为异常。 9。8当采用接收信号的能量作为辅助异常声测线判断依据时，能量—深度曲线上接收信号能量明显降低可判定为异常。 9.10采用斜率法作为辅助异常声测线判断时，声时—深度贡线上相邻两点的斜率与声时差的乘积PSD值 应按下式计算（软件计算完成)。当PSD值在某深度处突变时

作业指导书 声波透射法 宜结合波幅变化情况进行异常声测线判定. 2tci(j)tci1(j)PSD(j,i)共 18 页 第 11 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号:JYZJ/ZZ-地基-001 zizi1 （9。10-1） 2(s/m)； PSD式中:—-声时-深度曲线上相邻两点连线的斜率与声时并的乘积 tci(j)——第j检测剖面第i声测线的声时（s） tci1(j)——第j检测剖面第i—1声测线的声时(s） zi--第i声测线深度（m） zi1-—第i—1声测线深度(m） 9.11桩身缺陷的空间分布范围，根据以下情况判定： （1)桩身同一深度上各检测剖面桩身的分布； (2)复测和加密测试的结果。 9.9桩身完整性类别应结合桩身缺陷处声测线的声学特征、缺陷的空间分布范围，按表9。9.1（JGJ106—2014 表3.5.1）和表9.9.2（JGJ106-2014 表10.5。11）所列特征进行综合判定。 表9.9。1桩身完整性分类表（JGJ106-2014 表3。5。1） 桩身完整性类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 分类原则 桩身完整 桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥 桩身有明显缺陷,对桩身结构承载力有影响 桩身存在严重缺陷

作业指导书 声波透射法 共 18 页 第 12 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001 表9。9。2桩身完整性判定（JGJ106-2014 表10.5.11)

作业指导书 声波透射法 10 检测报告 检测报告包含下列内容： 共 18 页 第 13 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001 1) 委托方名称，工程名称、地点，建设、勘察、设计、监理和施工单位，基础、结构形式，层数，设计要求，检测目的，检测依据，检测数量，检测日期； 2) 地基条件描述； 3) 受检桩的桩型、尺寸、桩号、桩位、桩顶标高和相关施工记录； 4) 检测方法，检测仪器设备，检测过程叙述； 5) 受检桩的检测数据，实测与计算分析曲线、表格和汇总结果； 6) 与检测内容相应的检测结论； 7) 声测管布置图及声测剖面编号； 8) 受检桩每个检测剖面声速-尝试曲线、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； 9) 当采用主频值、PSD值或接收信号能量进行辅助分析判定时，应绘制相应的主频—深度曲线、PSD曲线或能量—深度曲线； 10) 11) 12) 各检测剖面实测波列图; 对加密测试、扇形扫测的有关情况说明； 当对管距进行修正时,应注明进行管距修正的范围及方法 。

作业指导书 声波透射法 附A：测量零声时的确定 共 18 页 第 14 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ—地基—001 t1测试系统延时0的标定方法（时距法) 将收发换能器平行悬于清水中，逐次改变两换能器的间距，并测定相应声时和两换t能器间距，做若干点的声时-间距线性回归曲线，(见图注①），求得0 tt0bl 式中：b—-回归直线斜率； l-—发、收换能器辐射面边缘的间距; t——仪器各次测读的声时； t0——时间轴上的载距（s），即测试系统的延时. 2声波在耦合介质（水)及声测管壁中的传播延迟 （1） 在耦合介质（水）中的延迟： twd1d2 w 式中：d1——声测管内径（声测管中）或声测孔直径（钻孔中）； d2-—径向换能器外径; w—-耦合介质的声速，通常以水作耦合介质w1480/s。 （2） 声测管壁延时： tp式中:d3d1p d3——声测管外径； d1——声测管内径； p——耦合介质的声速，通常以钢管作声测管p5940/s;PVC管,p2350/s。

作业指导书 声波透射法 共 18 页 第 15 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ-地基—001 3在使用径向换能器进行测量时，还应加上上述时间才是总的零读数值。总的零读t数0为: 在钻孔中测 在声测管中测 t0at0tw t0at0twtpt0a测得后，从仪器测读声时中扣除t0a就是声波在被测介质(混凝土)中的传播时间. 测试系统的延时与声波仪、换能器、信号线均有关系，这些设备和配件更换时,应对t系统延时0重新标定。

作业指导书 声波透射法 附B:ZBL-U520操作说明 共 18 页 第 16 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ—地基—001 一、现场检测 1在受检桩附近架设三角架。深度较深的基坑，三角架可架设在基坑上.安装深度计算轮,导向杆朝向桩基一侧. 2用深度计数线将计数轮与超声仪连接（黑色塑料头与深度计数轮连接，小口径接头与超声仪连接。 3收发传感器放入声测管，并放好导向轮，借助导向轮将收发传感器放到桩底,确认收发传感器导线电缆垂直拉紧，观测记录收发传感器导线标高在同一标高处. 4压紧电缆，扣下深度计数轮.把发射和接收传感器端头分别连接到超声仪上. 5开机,打开超声仪,进入测桩软件，输入受检桩工程信息并保存；进入检测桩界面，选择接收通道、检测剖面，并输入管距（声测管外壁间净距离）、点距（测点间距不大于100mm）. 6按测试进入测试界面，按采样键，仪器自动搜索首波;按“← →”键调整首波至图型区1/3处,按“+ —\"调整首波高度至图型区1/2高度。 7根据深测管管口上读取的声测管高度值，计算第一个测点的高度位置，在动态采样下按存储键，在弹出的对话框中输入后按存储. 8匀速等距提升传感器，同时保持屏幕上首波清晰可见(可适时调整首波位置),传感器临近桩顶时,适当放慢提升速度，避免传感器与管口导向轮碰撞，损坏传感器;到达桩顶后，仪器给出提示信息，按采样键，结束当前检测。 9继续测试完成各剖面的检测。所有桩测试完成后，将传感器放入声测管底，重新收回导线。 二、数据处理 1声测仪关机，插入U盘，开机进入桩界面,选择已完成检测的工程，按存储导入数据到U盘.（返回主界面后再拔出U盘，否则数据可能丟失）；

作业指导书 声波透射法 共 20 页 第 17 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ—地基—001 2打开检测软件，打开U盘存储文件，点“工”输入工程信息参数；点“桩”输入桩参数；数据导入检测软件，对数据进行分析处理。 (1）观察剖面曲线，对异常声参数修正首波位置，确定各测点首波判定准确； (2）对由于声测管倾斜造成的测点距离发生变化，进行纠偏处理； 3打印数据列表及相应曲线，对桩身完整性进行评价，生成检测报告。

作业指导书 声波透射法 附C：记录 1、 测试系统延时t0的标定方法记录 2、 桩基声波透射法检测记录 共 20 页 第 18 页 第 B 版 第 0 次 修 订 文件编号：JYZJ/ZZ-地基-001

测试系统延时t0标定记录 ZJ/JL—025—02/地基—005 第 页共 页 标定方法 时距法 换能器外径(mm） 测试环境 测试设备 测读次数 声时t（s） 换能器边缘间距l（mm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 声时-间距线性回归曲线： tt0bl 声时t（s） t0 l(mm) t0= （s） b= 测试: 审核： 测试时间：

桩基声波透射法检测记录 ZJ/JL-025-02/地基—06 第 页共 页 工程名称 检测依据 名称 仪器设备 材质 声测管 桩号 受检桩信息 声测管平面布置图 北 型号 编号 任务单编号 环境条件 使用状态 使用前 使用后 测试系统延时t0(s） 管中延时tp(s） 桩顶标高m 内径d1(mm） 桩径 （mm） 桩长 (m） 声测管外壁净距(mm） 外径d3（mm) 设计强度 换能器外径水中延时d2（mm） tw（s） 浇筑时间 试件强度 （MPa） 备 注 测区剖面 备注 检测员: 审核: 检测日期：