非金属超声检测仪测定桩身完整性试验
一、实验目的：
1.掌握超声检测仪的基本使用方法；
2.掌握非金属超声波检测仪的基本使用方法；
3.掌握超声检测试验桩完整性的使用方法；
二、实验内容：
用超声检测仪检测检测试验桩完整性。
三、实验仪器：
1.检测采用武汉岩海生产的RS-ST01D(P)非金属超声检测仪；
2.试验桩；
4.钢板尺、卷尺等；
四、检测依据及评定标准
《公路工程基桩动测技术规程》JTG/T F81-01-2004
五、检测技术与方法原理
图1 桩基础超声波试验示意图
超声波透射法检测桩身结构完整性的基本原理是：由超声脉冲发射源在砼内激发高频弹性脉冲波，并用高精度的接收系统记录该脉冲波在砼内传播过程中表现的波动特征；当砼内存在不连续或破损界面时，缺陷面形成波阻抗界面，波到达该界面时，产生波的透射和反射，使接收到的透射能量明显降低；当砼内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时，将产生波的散射和绕射；根据波的初至到达时间和波的能量衰减特征、频率变化及波形畸变程度等特性，可以获得测区范围内砼的密实度参数。
测试记录不同侧面、不同高度上的超声波动特征，经过处理分析就能判别测区内砼的参考强度和内部存在缺陷的性质、大小及空间位置。
在基桩施工前，根据桩直径的大小预埋一定数量的声测管，作为换能器的通道。
测试时每两根声测管为一组，通过水的耦合，超声脉冲信号从一根声测管中的换能器发射出去，在另一根声测管中的声测管接收信号，超声仪测定有关参数并采集记录储存。
换能器由桩底同时往上依次检测，遍及各个截面。
六、判断依据
1．声时、声速和声速平均值应按下列公式计算，并绘制声速-深度曲线、波幅-深度曲线。
t t t t o i '--=
(1-1) t l
v i =
(1-2) ∑==n i i
m n v v 1
(1-3) 式中t ——声时值（s μ）； i t ——超声波第i 测点声时值（s μ）；
o t ——声波检测系统延迟时间（s μ）；
t '——声时修正值（s μ）；
i v ——第i 个测点声速值（km/s ）；
l ——两根检测管外壁间的距离（㎜）；
m v ——混凝土声速平均值（km/s ）；
n ——测点数。
2．单孔折射法的声时、声速值应按下列公式计算：
12t t t -=∆
(2-1) t h
v i ∆=
（2-2） 式中t ∆——两个接收换能器间的声时差（s μ）；
1t ——近道接收换能器声时（s μ）；
2t ——远道接收换能器声时（s μ）；
i v ——第i 测点的声速值（km/s ）；
h ——两个接收换能器间的距离（㎜）。
3．桩身混凝土缺陷应根据下列方法综合判定：
⑴ 声速判据
当实测混凝土声速值低于声速临界值时应将其作为可疑缺陷区。
D i v v <
(3-1) 式中i v ——第i 个测点声速值（km/s ）；
D v ——声速临界值（km/s ）。
声速临界值采用正常混凝土声速平均值与2倍声速标准差之差，即：
v D v v σ2-= (3-2) ∑==n i i n v v 1 (3-3)
()∑=--=n i i v n v v 12
1σ (3-4) 式中v ——正常混凝土声速平均值（km/s ）；
v σ——正常混凝土声速标准差；
i v v ——第i 个测点声速值（km/s ）；
n ——测点数。
当检测剖面n 个测点的声速值普遍偏低且离散性很小时，宜采用声速低限值判据。
即实测混凝土声速值低于声速低限值时，可直接判定为异常。
L i v v < (3-5)
式中i v ——第i 个测点声速值（km/s ）；
L v ——声速低限值（km/s ）
； 声速低限值应由预留同条件混凝土试件的抗压强度与声速对比试验结果，结合本地区实际经验确定。
⑵ 波幅判据
用波幅平均值减6dB 作为波幅临界值，当实测波幅低于波幅临界值时，应将其作为可疑缺陷区。
6-=m D A A (3-6) ∑==n i i m n
A A 1 (3-7) 式中D A ——波幅临界值（d
B ）； m A ——波幅平均值（dB ）；
i A ——第i 个测点相对波幅值（dB ）；
n ——测点数。
⑶ PSD 判据
采用斜率法作为辅助异常判据，当PSD 值在某测点附近变化明显时，应将其作为可疑缺陷区。
()12
1----=i i i i z z t t PSD (3-8) 式中i t ——第i 个测点声时值（s μ）；
1-i t ——第1-i 个测点声时值（s μ）；
i z ——第i 个测点深度（m ）；
1-i z ——第1-i 个测点深度(m)。
4．对于混凝土声速和波幅值出现异常并判为可疑缺陷区的部位，应采用水平加密、等差同步或扇形扫测等方法进行细测，结合波形分析确定桩身混凝土缺陷的位置及其严重程度。
5．对支承桩或嵌岩桩，宜同时采用低应变反射波法检测桩段的支承情况。
6．桩身完整性类别判定：
⑴ Ⅰ类桩：各声测剖面每个测点的声速、波幅均大于临界值，波形正常。
⑵ Ⅱ类桩：某一声测剖面个别测点的声速、波幅略小于临界值，但波形基本正常。
⑶ Ⅲ类桩：某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值小于临界值，PSD 值变大，波形畸变。
⑷ Ⅳ类桩：某一声测剖面连续多个测点或某一深度桩截面处的声速、波幅值明显小于临界值，PSD 值突变，波形严重畸变。