5.3　声波透射法

5.3.1　本方法适用于已预埋声测管的混凝土灌注桩桩身完整性检测，判定桩身缺陷的位置、范围和程度。

5.3.2　声测管埋设应按本标准附录E的规定执行。

5.3.3　现场检测前准备工作应符合以下规定：

1　收集相关技术资料和施工资料，现场检测开始的时间应符合本标准第3.3.5条的规定；

2　检查测试系统的工作状态可采用率定法确定仪器系统延迟时间；

3　应计算几何因素声时修正值；

4　应在桩顶测量相应声测管外壁间净距；

5　向声测管注满清水，检查声测管畅通情况；换能器应能在声测管全程范围内正常升降。

5.3.4　现场检测过程应符合以下规定：

1　应合理设置测点间距、声波发射电压和仪器设置参数，并在同一根桩的检测过程中保持一致；

2　将发射与接收声波换能器通过深度标志分别置于两个声测管道中。平测时，发射与接收声波换能器应始终保持相同深度［图5.3.4（a）］；斜测时，发射与接收声波换能器应始终保持固定高差［图5.3.4（b）］，且两个换能器中点连线的水平夹角不应大于30°；

3　检测过程中，应将发射与接收声波换能器同步升降，测点间距不应大于250mm，并应及时校核换能器的深度。检测时应从桩底开始向上同步提升声波发射与接收换能器进行检测，提升过程中应根据桩的长短进行1次～3次换能器高差校正，提升过程中应确保测试波形的稳定性，同步提升声波发射与接收换能器的提升速度不宜超过0.5m/s；

4　对于每个测点，应实时显示和记录接收信号的时程曲线，读取首波声时、幅值，保存检测数据时应同时保存波列图信息，当需要采用信号主频值作为异常点辅助判据时，还应读取信号主频值；

5　以两个声测管组成一个测面，应分别对所有测面进行检测；

6　在桩身质量可疑的测点附近，应采用增加测点或采用扇形扫测［图5.3.4（c）］、交叉斜测、CT影像技术等方式进行复测和加密测试，进一步确定缺陷的位置和空间分布范围。采用扇形扫测时，两个换能器中点连线的水平夹角不应大于40°。

5.3.5　当采用平测时，各测点声时tci、声速vi、声波波幅值Api及主频f应分别按式（5.3.5-1）、式（5.3.5-2）、式（5.3.5-3）及式（5.3.5-4）计算，并绘制声速-深度（v-z）曲线，波幅-深度（Ap-z）曲线，必要时绘制辅助的主频-深度（f-z）曲线。

式中：tci——第i测点的声时（μs）；

ti——第i测点声时测量值（μs）；

t0——仪器系统延迟时间（μs）；

t′——几何因素声时修正值（μs）；

l′——检测剖面相应两声测管的外壁间净距离（mm）；

vi——第i测点声速（km/s）；

Api——第i测点首波幅值（dB）；

ai——第i测点信号首波峰值（V）；

a0——零分贝信号幅值（V）；

fi——第i测点信号主频值（kHz），也可由信号频谱的主频求得；

Ti——第i测点首波周期（μs）。

当采用斜测时，取声波发射换能器中点对应的声测管外壁处与声波接受换能器中点对应的声测管外壁处之间的净距离，由桩顶面两声测管的外壁间净距离和发射接收声波换能器的高差计算得到。

5.3.6　桩身混凝土缺陷应根据采用下列方法综合判定：

1　采用概率法对声速进行计算，采用临界值法进行异常值判别，当满足式（5.3.6-1）时，测点声速应判定为异常值。

式中：vi——第i测点声速（km/s）；

vc——声速的异常判断临界值（km/s）。

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别，当满足式（5.3.6-2）时，测点声速判定为异常值。

式中：vL——声速低限值（km/s），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。

2　采用临界值法进行异常值判别，当满足式（5.3.6-3）、式（5.3.6-4）时，测点波幅应判定为异常值。

式中：Am——波幅平均值（dB）；

n——检测剖面测点数。

3　采用斜率法的PSD值作为辅助异常点判据，根据PSD值在某深度处的突变，结合波幅变化情况进行异常点判定。PSD值可按下列公式计算：

式中：tci——第i测点的声时（μs）；

tci-1——第i-1测点声时测量值（μs）；

zi——第i测点深度（m）；

zi-1——第i-1测点深度（m）。

4　主频判据作为辅助异常点判据，主频-深度曲线上主频值明显降低宜判定为异常。

5.3.7　桩身完整性类别应结合桩身混凝土各声学参数临界值、PSD判据、混凝土声速低限值以及桩身质量可疑点加密测试，包括斜测或扇形扫侧后确定的缺陷范围，按表5.3.7的特征进行综合判定。