声波透射法声测管管距修正的方法的研究.doc

声波透射法声测管管距修正的方法的研究 　　摘 要：声波透射法是混凝土桩完整性检测的重要方法之一。声测管安装质量直接影响到声波透射法检测结果的可靠性。由于各种原因造成声测管弯斜而使检测结果失真现象时有发生。现场测试结果表明，声测管弯斜引起管间距变化，导致声速异常，使声速标准差增大。当声速标准差过大时，会造成声速临界值偏低而造成完整性判定失误。因此对于由声测管弯斜造成的声速异常进行修正是必要的。针对声测管弯斜特征，采用不同修正公式进行修正，取得了较好效果，声速标准差减小，由修正前0.572km/s减小到0.1356km/s。声速临界值趋于合理范围，由修正前3.137km/s增大到3.847km/s。并对声测管弯斜变形机理进行了分析，指出声测管与钢筋笼焊接质量是影响管间距的主要因素。提出了改进声测管安装质量的有效措施，其焊接间距不应大于1m，焊缝长度不小于2cm。该方法可供类似工程参考应用。 　　关键词：混凝土桩；声波透射法；基桩检测；管距修正；变形机理；防范措施 　　声波透射法是桥梁基桩质量检测最常用的方法之一[1，11]。声测管是声波透射法的测试通道。一般混凝土桩在施工过程中设置2至4根声测管，每2根管作为一对测试剖面，管间距即为声波传播的距离，其间距由桩顶管间距确定。因此要求在声测管埋设过程中保证声测管平行而畅通，才能保证所测结果真实反映混凝土质量特性。其管间距平行与否，直接影响到测试结果的可靠性。由于声测管在混凝土桩浇注过程中受到混凝土自重压力，安装固定不牢等因素，造成声测管弯斜（整体弯曲、倾斜或局部弯曲、倾斜）现象时有发生，导致测距变化而造成声速异常，误差可达40%以上。当声速标准差达到0.2km/s时，将不满足以概率法为基础的声速正态分布要求，而使声速临界值判据偏低，导致桩身完整性误判。为此，部分学者[7-9]对声测管弯斜造成管距变化引起的声速异常进行了研究。如金元采用幂级数最小二乘法对声时――深度曲线进行拟合来消除声速异常。张维国对声测管弯斜的原因及类型进行了分析，提出了异常值消除法，对声速声幅修正。吴慧敏提出斜率法（PSD）消除声测管不平行对声速的影响。文章结合工程实例，结合声测管类型分别采用线性拟合，二次曲线拟合法修正。对声测管弯斜变形机理进行了分析，提出了防范措施。 　　1 管距修正原理 　　检测数据包含管距变化及波速变化。波速的大小直接反映混凝土质量的优劣。一般认为桩身混凝土质量是一随机变量，而管距在桩深度范围内应是连续变量。声速拟合法是对声速――深度曲线进行线性或二次曲线拟合，如不考虑混凝土质量渐变的影响。可认为拟合曲线即为管距变化的趋势线。若设该曲线中某测点对应的声速较外露桩口对应值增加量△V，以△V修正原始声速值后，该值即为该测点处的实际声速值。在此基础上采用概率法进行分析判定桩身完整性。 　　2 工程应用实例 　　如图1至图3为某大桥22-3号桩1-2、1-3、2-3三个测试剖面实测的声速――深度曲线。表1为实测有关参数。由图1可看出，1-3测试剖面声速――深度曲线正常，声速平均值为4.485km/s。其标准差小于0.2km/s，为0.1908km/s，声速临界值在4.0km/s以上，为4.103km/s。而1-2和2-3两个测试剖面声速――深度曲线出现异常，说明2号管出现弯曲与弯折现象。导致管距变化，使1-2剖面声速明显降低，2-3剖面声速明显增大。其标准差偏大，分别达到0.38km/s和0.57km/s，临界声速值明显偏低，分别为3.137km/s和3.695km/s，据此判定桩身完整性将导致误判。由该桩斜率法和声幅――深度曲线表明桩身混凝土质量无明显缺陷，声速异常完全是管距变化所致，故需对声速进行修正。根据2-3剖面声速――深度曲线特征，采用分段线性拟合法修正，拟和曲线方程分别为 　　Y=0.05736x+0.14406 （0.25m？燮x？燮39.0m） 　　相关系数R=0.98275 　　Y=-0.18536x+9.53794 （39.25m？燮x？燮51.25m） 　　相关系数R=0.98094 　　根据1-2剖面声速――深度曲线特征，也采用分段线性拟合法修正，拟和曲线方程分别为 　　Y=-0.0135621x+0（0.25m？燮x？燮37.0m） 　　相关系数R=0.7981801 　　Y=-0-2.7695627 （37.25m？燮x？燮51.25m） 　　相关系数R=0 　　比较表1、表2和图1、图2数据和曲线，采用拟合曲线法修正后的曲线消除了管距变化的影响，其声速临界值达到合理值范围。 　　3 弯管形成机理分析及应对措施[12] 　　声测管一般通过焊接方式与钢筋笼固定，当焊接不牢或出现虚