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声测管在长江大桥桩基工程中的应用
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  • 更新时间:2018/11/29 13:16:50
在被测桩内预埋若干根竖向相互平行的声测管作为检测通道,管中注满清水作为耦合剂,将超声脉冲发射换能器与接收换能器置于声测管中,由非金属超声检测分析仪发出一系列电脉冲信号,施加在发射换能器的压电体上,转换为超声振动,该超声波穿过待测的桩体混凝土,被接收换能器所接收再转换成电信号,仪器的数字信号采集系统(A/D)将声信号转换成离散化数字信号送到仪器的中央处理系统。由仪器的数据处理与分析软件对接收信号的各种声参量进行综合分析,即可对桩身内部缺陷性质、位置做出判断,完成检测工作。检测系统图注:H0____桩身测点离声测管口距离Lp____声测管外壁间的小间距,即声波测距(mm)Ln____测点间距(mm)2.超声波检测混凝土缺陷原理当混凝土无缺陷时,混凝土是连续体,超声波在其中正常传播。但当换能器正对着缺陷时,情况就不一样了。由于缺陷(空洞、蜂窝区)的存在,混凝土连续性中断,缺陷区与混凝土之间成为界面(空气与混凝土)。在这界面上,超声波传播情况发生变化。这些变化是:超声波传播到缺陷处将产生反射、散射与绕射。超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生如下变化:(1)声时(波速)的变化超声波绕过或穿过缺陷,声时延长,计算波速降低。(2)接收波振幅的变化超声波能量经缺陷反射、吸收后能量减小,接收波振幅明显降低。如果传播路径中遇到裂缝,由于裂缝的强烈反射,只有很少的声波通过裂缝,接收波振幅将大大降低。
由于缺陷(空洞、蜂窝区)的存在,混凝土连续性中断,缺陷区与混凝土之间成为界面(空气与混凝土)。在这界面上,超声波传播情况发生变化。这些变化是:超声波传播到缺陷处将产生反射、散射与绕射。
超声波经过缺陷后接收波声学参数将发生如下变化:
(1)声时(波速)的变化超声波绕过或穿过缺陷,声时延长,计算波速降低。
(2)接收波振幅的变化超声波能量经缺陷反射、吸收后能量减小,接收波振幅明显降低。如果传播路径中遇到裂缝,由于裂缝的强烈反射,只有很少的声波通过裂缝,接收波振幅将大大降低。
(3)土更剧烈,接收波频率下降更明显。
(4)接收波波形的变化有时接收波、二周期会出现波形畸变;正常混凝土接收波形包络线呈半圆形,有缺陷混凝土包络线呈喇叭形。

声测管包沙案例分析场区位于长江一级阶地,砂层较厚,桩基施工容易导致塌孔问题。项目组改进钻孔施工工艺,利用先进的钻孔技术,克服了砂层厚容易塌孔的问题,保证了总体工程质量,取得了良好的工程效果,该工程改进的施工工艺对类似工程具有良好的适用性和一定的可推广性。典型完整桩声测波形根据相关规范,本工程桩基一般设置3个声测管,检测时将声测管编号为A、B、C,三个测线分别为AB、AC、BC。在超声波检测过程中,存在这样一种特殊的情况,超声波检测波形初判为缺陷桩,为进一步查明问题,项目组采用混凝土钻芯技术,对混凝土桩基进行取芯,初判为缺陷位置对应的芯样为完整芯样,且混凝土质量较好,为详细查明该问题,项目组对桩基进行内部凿洞或外部开挖,凿洞或开挖至问题所在位置,挖开后发现声测管附近包裹沙团、泥块。经过判定,包裹的沙团、泥块为影响超声波检测的问题所在,现对典型问题桩进行分析,E17-4初判为缺陷的波形AC面(7.4~8.2m)AB面(7.6~8.2m)E17-4声测波形AB、AC面存在缺陷波形,BC面波形密实,波形特点:波幅变化较大,个别点波速变化较大,波形不密实。经初判AB、AC面在7.4~8.2m处存在缺陷,项目组对该桩基进行钻芯E17-4号桩钻芯芯样钻芯芯样灰白色,岩芯呈柱状、长柱状,混凝土均匀,敲击声脆不易碎,采取率,项目组破除桩头后对该桩进行内部凿洞, E17-4号桩位置。

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