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声波透射校正灌注桩声测管弯斜问题

2020-03-09

    声波透射法是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。它要求声测管之间应相互平行、管距一致,这样才能保证同对声测管中各点的声时、波幅的明显变化仅由混凝土的质量,即桩身的缺陷引起。但由于种种原因,在实际工作中声测管常常发生歪斜和弯曲,因此实测的声时、波幅中大都含有声测管弯斜的影响,有的还非常严重。如果不对这一影响进行校正,必然会出现轻判、重判、漏判或误判。因此,进行声测管弯斜影响及其校正方法的研究,对于正确评定灌注桩桩身混凝土质量意义重大。

斜,导致按(1)式推算的声速与测点处的实际声速存在较大差别,致使在灌注桩混凝土质量评定中出现漏判、轻判、重判和误判等问题,大大影响了声波透射法的应用效果。导致声测管出现弯斜的原因、类型及其异常特征如下。

1、声测管不平行的原因、类型:
    (1)由于设计和施工方面的间题,使钢筋笼横截面上两个用于固定声测管的三角形或四边形从一开始就不是相等且平行的等边三角形或正方形,最终导致固定在相应顶点上的声测管在同节钢筋笼中不平行。
    (2)在钢筋笼吊装焊接时没有将声测管对准,致使声测管连接时发生歪斜。
    (3)钻孔弯曲,使钢筋笼吊装在内弯处受侧压力的作用产生内凹,并使该边的声测管产生向心移动或内弯,失去平行关系。
    (4)当声测管为塑料管时,因绑扎不牢,在浇灌混凝土时将声测管挤弯斜。

2、声测管歪斜、弯曲在声速、波幅曲线上的异常特征
    (1)声测管周向偏移引起的声速、波幅异常特征:所谓周向偏移是指某根声测管在该桩3根或4根声测管所处的圆周上偏移。这就使靠近的一对声测管距离缩短,导致声时变小,声速和波幅变大;而另一对声测管管距必然增加,并导致声时延长,声速和波幅变小。因此,根据两对声测管的声速、波幅异常的互补关系,就可以确定哪一根声测管发生偏移,向何方偏移。
    (2)声测管径向偏移的声速、波幅异常特征:声测管的径向偏移是指一根或多根声测管向桩心靠近或离开,并引起2对或3对以上声测管对的声时变小或增大、声速和波幅增大或变小。
    上述两种偏移若出现在基桩的底端,其声速、波幅曲线为单斜变化;若出现在基桩中部,则声速、波幅曲线出现上弯或下弯。
    (3)声测管弯曲引起的声速、波幅异常特征:由于钻孔弯曲,钢筋笼除了跟着弯曲以外,还在下放过程中对内弯处的井壁产生摩擦、切割,并使部分钢筋,乃至一根声测管陷人井壁泥土之中,此时若声测管仍旧固定在钢筋笼上,则必有2对声测管(三管桩)或3对(四管桩)声测管的声时突然变小;若人土的那根声测管发生向心移动,则其声时异常曲线将出现两边逐渐变小,中间逐渐增大的复杂形状。
    总而言之,声测管弯斜引起的异常,是一种“假异常”,它对声波透射法资料的解释构成了干扰。

    声侧管通常采用内径为50-60的钢管,采用套管接头连接,焊接在钢筋笼内侧,所以,声测管弯曲的曲率半径较大,其异常长度通常为10-30m,甚至更长,是一种渐变性异常,它具有范围较宽、变化较缓特征,俗称“宽缓异常”;而桩身缺陷所产生的异常,具有突变性质,一般为范围较小、变化剧烈特征,可称为“尖锐异常”。据此即可通过数据处理方法消除声测管弯斜对检测数据的影响,突出和纯化桩身缺陷异常.

大范围的声测管弯斜异常,往往使声速的平均值远高于(管距变小)或低于(管距变大)混凝土的正常值,并具有较大标准差。如果采用上述判据判断缺陷性质,必将发生轻判、重判、漏判或误判等错误.
    (1)漏判:当缺陷处于声测管附近时,由于管距减小引起的声速增大可能大于或等于桩身缺陷产生的声速降低,使得声速实测值可能大于或等于声速平均值而搜索不到,导致漏判。
    (2)误判:当声测管外弯时,由于其弯曲中心部位的声速低于临界值,可能被当成缺陷搜索出来,产生误判。
    (3)轻判:当桩身中的夹泥、断裂以及较大的孔洞类缺陷出现在声测管内弯处的非中心部位时,由缺陷引起的声速减小,可能被声测管靠近引起的声速增加抵消一部分;在中心部位时,由缺陷引起的声速减小,可能被声测管靠近引起的声速增加抵消一大部分。虽然根据判据可以确定为异常,但是由于在变化幅度上比该缺陷实际引起的声速降低小了很多,因而可能被判为较轻的缺陷。
    (4)重判:当桩身缺陷发生在声测管外弯部位时,缺陷引起的声速降低与声测管距增大引起的声速降低合在一起,使声速在幅度上大于缺陷实际引起的声速降低,从而在缺陷性质自动判断时,就有可能重判。

    目前,人们常用拟合法消除声测管弯斜的影响[}z7z虽然也取得了一些效果,但是由于声速曲线复杂多变,很难用一条曲线来拟合,如果以曲线转折点为分界线按段拟合,则工作量较大,人为误差也大。另外,当桩身存在渐变型缺陷时,其曲线特征与声测管弯斜影响的曲线特征极为相似,较难区别,致使其存在一定的局限性。作者提出的异常特征推理消除法则在一定程度上弥补了上述不足。

首先对整条声速曲线进行分析,若有较大范围的逐渐变化的弧形或单斜异常,则表明可能有声测管弯斜的影响,可对整条曲线的数据进行统计,求得其声速、波幅平均值、标准离差。然后从中剔除大于平均值A倍标准离差的数据,再进行二次统计,算出平均值标准离差、离差系数。在声测管弯斜不太严重的情况下,后一平均值比较接近混凝土的正常值,可以此值做为混凝土的声速、波幅标准值(VB、AB)。由于波幅对各类缺陷异常都有明显的反映,声速对蜂窝类缺陷不敏感,所以,应以波幅的缺陷下限值来区分桩身质量正常测点与桩身质量存在缺陷的测点。当某点波幅和声速满足各自判据时,即可判为缺陷点,并根据它的声速增量以及前一点经过声测管弯斜影响校正后的声速值n(卜一1),计算出该点的校正后值%(D值。当声测管弯斜较为严重时,第二次得到的声速、波幅平均值已与正常混凝土的声速、波幅值相差较大,因而不能用此平均值做为混凝土的标准值VB;同样其波幅也明显的受到声测管弯斜的影响,因而也不能用波幅平均值减6dB做为判定缺陷的临界值。因此,必须对上述方法加以改进。由于检测中是在桩顶量取各声测管之间距离作为管距,所以当桩头处的混凝土为正常时,在此处测得的声速和波幅值就是各对声测管的声速和波幅的标准值VB和AB。若桩头处的混凝土有缺陷,则可在桩顶下2----4m范围内选取波幅离差的绝对值小于6dB的几个测点的声速和波幅的平均值做为VB和AB。当缺陷出现在声测管有严重弯斜的部位,即使混凝土正常,其波幅值也高于或低于AB值。所以也不能以AB值减6dB做为该处的缺陷临界值,而应以该处缺陷前一点的波幅值做为相对标准波幅,并以它减6dB作为缺陷临界值去搜索缺陷点。因此,在声测管弯斜的管对中用x做为判定缺陷点的条件。

    此外,在声测管弯斜影响校正时,还必须考虑在缺陷处声测管的进一步靠近或远离产生的声速增大或降低所引起异常幅度的降低或增高,并设法加以消除,以恢复桩身缺陷原有异常值。
    以上各点,均在自编的声测管弯斜影响的自动校正程序中采取了有效措施,做到了既消除声测管弯斜的影响,又保留桩身缺陷异常原有数值,确保缺陷定性、定量推断的正确无误。


来源:http://www.57269.net/news/202039401.html
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