5.3　聲波透射法

5.3.1　本方法適用于已預(yù)埋聲測(cè)管的混凝土灌注樁樁身完整性檢測(cè)，判定樁身缺陷的位置、范圍和程度。

5.3.2　聲測(cè)管埋設(shè)應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)附錄E的規(guī)定執(zhí)行。

5.3.3　現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)前準(zhǔn)備工作應(yīng)符合以下規(guī)定：

1　收集相關(guān)技術(shù)資料和施工資料，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)開始的時(shí)間應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第3.3.5條的規(guī)定；

2　檢查測(cè)試系統(tǒng)的工作狀態(tài)可采用率定法確定儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間；

3　應(yīng)計(jì)算幾何因素聲時(shí)修正值；

4　應(yīng)在樁頂測(cè)量相應(yīng)聲測(cè)管外壁間凈距；

5　向聲測(cè)管注滿清水，檢查聲測(cè)管暢通情況；換能器應(yīng)能在聲測(cè)管全程范圍內(nèi)正常升降。

5.3.4　現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)過程應(yīng)符合以下規(guī)定：

1　應(yīng)合理設(shè)置測(cè)點(diǎn)間距、聲波發(fā)射電壓和儀器設(shè)置參數(shù)，并在同一根樁的檢測(cè)過程中保持一致；

2　將發(fā)射與接收聲波換能器通過深度標(biāo)志分別置于兩個(gè)聲測(cè)管道中。平測(cè)時(shí)，發(fā)射與接收聲波換能器應(yīng)始終保持相同深度［圖5.3.4（a）］；斜測(cè)時(shí)，發(fā)射與接收聲波換能器應(yīng)始終保持固定高差［圖5.3.4（b）］，且兩個(gè)換能器中點(diǎn)連線的水平夾角不應(yīng)大于30°；

3　檢測(cè)過程中，應(yīng)將發(fā)射與接收聲波換能器同步升降，測(cè)點(diǎn)間距不應(yīng)大于250mm，并應(yīng)及時(shí)校核換能器的深度。檢測(cè)時(shí)應(yīng)從樁底開始向上同步提升聲波發(fā)射與接收換能器進(jìn)行檢測(cè)，提升過程中應(yīng)根據(jù)樁的長(zhǎng)短進(jìn)行1次～3次換能器高差校正，提升過程中應(yīng)確保測(cè)試波形的穩(wěn)定性，同步提升聲波發(fā)射與接收換能器的提升速度不宜超過0.5m/s；

4　對(duì)于每個(gè)測(cè)點(diǎn)，應(yīng)實(shí)時(shí)顯示和記錄接收信號(hào)的時(shí)程曲線，讀取首波聲時(shí)、幅值，保存檢測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)同時(shí)保存波列圖信息，當(dāng)需要采用信號(hào)主頻值作為異常點(diǎn)輔助判據(jù)時(shí)，還應(yīng)讀取信號(hào)主頻值；

5　以兩個(gè)聲測(cè)管組成一個(gè)測(cè)面，應(yīng)分別對(duì)所有測(cè)面進(jìn)行檢測(cè)；

6　在樁身質(zhì)量可疑的測(cè)點(diǎn)附近，應(yīng)采用增加測(cè)點(diǎn)或采用扇形掃測(cè)［圖5.3.4（c）］、交叉斜測(cè)、CT影像技術(shù)等方式進(jìn)行復(fù)測(cè)和加密測(cè)試，進(jìn)一步確定缺陷的位置和空間分布范圍。采用扇形掃測(cè)時(shí)，兩個(gè)換能器中點(diǎn)連線的水平夾角不應(yīng)大于40°。

5.3.5　當(dāng)采用平測(cè)時(shí)，各測(cè)點(diǎn)聲時(shí)tci、聲速vi、聲波波幅值Api及主頻f應(yīng)分別按式（5.3.5-1）、式（5.3.5-2）、式（5.3.5-3）及式（5.3.5-4）計(jì)算，并繪制聲速-深度（v-z）曲線，波幅-深度（Ap-z）曲線，必要時(shí)繪制輔助的主頻-深度（f-z）曲線。

式中：tci——第i測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)（μs）；

ti——第i測(cè)點(diǎn)聲時(shí)測(cè)量值（μs）；

t0——儀器系統(tǒng)延遲時(shí)間（μs）；

t′——幾何因素聲時(shí)修正值（μs）；

l′——檢測(cè)剖面相應(yīng)兩聲測(cè)管的外壁間凈距離（mm）；

vi——第i測(cè)點(diǎn)聲速（km/s）；

Api——第i測(cè)點(diǎn)首波幅值（dB）；

ai——第i測(cè)點(diǎn)信號(hào)首波峰值（V）；

a0——零分貝信號(hào)幅值（V）；

fi——第i測(cè)點(diǎn)信號(hào)主頻值（kHz），也可由信號(hào)頻譜的主頻求得；

Ti——第i測(cè)點(diǎn)首波周期（μs）。

當(dāng)采用斜測(cè)時(shí)，取聲波發(fā)射換能器中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聲測(cè)管外壁處與聲波接受換能器中點(diǎn)對(duì)應(yīng)的聲測(cè)管外壁處之間的凈距離，由樁頂面兩聲測(cè)管的外壁間凈距離和發(fā)射接收聲波換能器的高差計(jì)算得到。

5.3.6　樁身混凝土缺陷應(yīng)根據(jù)采用下列方法綜合判定：

1　采用概率法對(duì)聲速進(jìn)行計(jì)算，采用臨界值法進(jìn)行異常值判別，當(dāng)滿足式（5.3.6-1）時(shí)，測(cè)點(diǎn)聲速應(yīng)判定為異常值。

式中：vi——第i測(cè)點(diǎn)聲速（km/s）；

vc——聲速的異常判斷臨界值（km/s）。

當(dāng)檢測(cè)剖面n個(gè)測(cè)點(diǎn)的聲速值普遍偏低且離散性很小時(shí)，宜采用聲速低限值判別，當(dāng)滿足式（5.3.6-2）時(shí)，測(cè)點(diǎn)聲速判定為異常值。

式中：vL——聲速低限值（km/s），由預(yù)留同條件混凝土試件的抗壓強(qiáng)度與聲速對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。

2　采用臨界值法進(jìn)行異常值判別，當(dāng)滿足式（5.3.6-3）、式（5.3.6-4）時(shí)，測(cè)點(diǎn)波幅應(yīng)判定為異常值。

式中：Am——波幅平均值（dB）；

n——檢測(cè)剖面測(cè)點(diǎn)數(shù)。

3　采用斜率法的PSD值作為輔助異常點(diǎn)判據(jù)，根據(jù)PSD值在某深度處的突變，結(jié)合波幅變化情況進(jìn)行異常點(diǎn)判定。PSD值可按下列公式計(jì)算：

式中：tci——第i測(cè)點(diǎn)的聲時(shí)（μs）；

tci-1——第i-1測(cè)點(diǎn)聲時(shí)測(cè)量值（μs）；

zi——第i測(cè)點(diǎn)深度（m）；

zi-1——第i-1測(cè)點(diǎn)深度（m）。

4　主頻判據(jù)作為輔助異常點(diǎn)判據(jù)，主頻-深度曲線上主頻值明顯降低宜判定為異常。

5.3.7　樁身完整性類別應(yīng)結(jié)合樁身混凝土各聲學(xué)參數(shù)臨界值、PSD判據(jù)、混凝土聲速低限值以及樁身質(zhì)量可疑點(diǎn)加密測(cè)試，包括斜測(cè)或扇形掃側(cè)后確定的缺陷范圍，按表5.3.7的特征進(jìn)行綜合判定。