3作业指导书声波.docx

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3作业指导书声波

作业指导书

（混凝土声波检测）

编写：

黄世强

审核：

周建胜

批准：

钟聪达

版号：

第1版

文件编号：

HDJC/SG-03-2002

生效日期：

2003年1月1日

目录

1基桩声波检测4

1.1引言4

1.2适用范围4

1.3依据及标准4

1.4检测目的4

1.5检测原理4

1.6仪器设备4

1.7探测准备6

1.8现场探测6

1.9资料整理与成果分析8

1.10报告内容10

2混凝土构件声波检测11

2.1引言11

2.2适用范围11

2.3依据及标准11

2.4检测目的11

2.5检测原理11

2.6仪器设备11

2.7检测准备13

2.8现场检测13

2.9资料整理与成果分析14

2.10报告内容14

3混凝土缺陷检测16

3.1引言16

3.2适用范围16

3.3依据及标准16

3.4检测目的16

3.5检测原理16

3.6仪器设备16

3.7检测准备18

3.8现场检测18

3.9裂缝深度检测19

3.10不密实区和空洞检测22

3.11混凝土结合面质量检测23

3.12资料整理与成果分析25

3.13报告内容25

4钢管混凝土缺陷检测26

4.1引言26

4.2适用范围26

4.3依据及标准26

4.4检测目的26

4.5检测原理26

4.6仪器设备26

4.7测试准备28

4.8现场测试28

4.9资料整理与成果分析29

4.10报告内容30

1

基桩声波检测

1.1引言

基桩声波检测技术是一项常规基桩完整性检测方法，本指导书用于指导基桩声波检测工作的开展，为实行规范化基桩声波检测工作提供依据。

1.2适用范围

本方法适用于检测桩径大于600mm的混凝土灌注桩的完整性。

1.3依据及标准

（1）《基桩低应变动力检测规程》（JGJ/T93-95）；

（2）《基桩低应变动力检测技术规程》（DBJ10-4-98）；

（3）《水利水电工程物探规程》（DL5010—92）。

1.4检测目的

检测混凝土灌注桩的桩身完整性，评价桩身混凝土质量。

1.5检测原理

声波透射法。

1.6仪器设备

基桩声波检测使用RS-ST01C或RS-UT01C智能型声波仪，并配置孔内发射和接收声波换能器。

1.6.1仪器操作程序

（1）仪器连接发射与接收换能器；

（2）若使用外接电源，先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确连接电瓶的正负极；

（3）再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；

（4）仪器通过自检，进入主菜单，根据提示设置工程名称、文件名称、测点编号、接收间距、发射电压、脉冲宽度、采样间隔、记录长度、起始点孔深、测量方向等记录参数；

（5）检查系统延时，并输入仪器；

（6）测试时，随时检查记录质量，若正常，则记录存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令。

1.6.2仪器年检

每年应至少一次对RS-ST01C和RS-UT01C智能型声波仪进行率定。

1.6.3仪器的检查

（1）按时距法测量空气的声速Va，并与下式计算的理论声速相比较，二者的相对误差不应大于0.5%。

式中：

Va——温度为T度的空气声速（m/s）。

（2）将屏幕显示的首波幅度调至一定高度，然后把仪器衰减系统的衰减量增加或减少6dB，此时屏幕上波幅高度应降低一半或升高一倍；

（3）若发现仪器有不正常现象时，应立即停止工作进行检修，并提交检修前后的记录。

1.6.4仪器主要技术要求

（1）声波仪应通过技术鉴定，并具有产品合格证书；

（2）声波仪具有波形清晰，显示稳定的示波装置；

（3）声波仪的计时器最小读数为0.1微秒，计时范围0.5~5000微秒；

（4）声波仪具有最小分度为1dB的衰减器；

（5）接收放大器频带范围10~500kHz，总增益不小于80dB，接收灵敏度（在信噪比为3：

1时）不大于50微伏；

（6）换能器的频率宜选用20~250kHz；

（7）换能器的实测频率与标称频率相差应不大于10%；

（8）用于水中测试的换能器，其水密性应在1MPa以上。

1.6.5仪器的保养

（1）严禁不熟悉仪器性能、原理构造的人员拆修仪器；

（2）仪器设备要放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施。

配带电源的仪器应定期充电；

（3）仪器每次使用完毕应擦拭干净，小心轻放；

（4）发射换能器和接收换能器必须做上标识，不能交换使用。

若确需交换使用，必须进行充分放电后使用。

（5）仪器设备长途运输时，应有防震措施；

（6）电池应按有关说明书做好维护工作。

1.7探测准备

（1）收集工程地质勘查资料、基桩设计和施工资料；

（2）检查桩中是否有两根或两根以上声测管，声测管直径应大于40cm；

（3）用与声波换能器同样大小的通孔器检查声测管畅通情况；

（4）声测管内灌满清水；

（5）为防止电缆被管口刮破，声测管管口应用胶布包扎；

（6）测量孔距及声测管出露高度。

1.8现场探测

1.8.1观测系统布置原则

（1）一般情况点距为20cm；

（2）遇到波速明显偏低测段或有特殊要求，应加密测量；

（3）一般采用水平同步检测方式；

（4）如检测水平裂缝等缺陷应采用斜同步检测方式。

1.8.2现场探测工作

1.8.2.1预埋声测管应符合下列规定：

（1）桩径600~1000mm应埋设双管；桩径1000~2500mm应埋设三根管；桩径大于2500mm应埋设四根管。

（2）声测管宜采用钢管、塑料管或钢质波纹管，其内径宜为50~60mm。

钢管宜用螺纹连接，管的下端应封闭，上端应加盖。

（3）声测管可焊接或绑扎在钢筋笼的内侧，声测管之间应互相平行。

（4）声测管内应注满清水。

1.8.2.2仪器及换能器检查

根据仪器检查的有关规定，在每天开工前应检查仪器的完好性，检测仪器的系统延时。

并应按下式计算声时修正值t：

式中：

D——声测管外径（mm）；

d——声测管内径（mm）；

d1——换能器外径（mm）；

Vt——声测管厚度方向声速（km/s）；

Vw——水的声速（km/s）；

t——声时修正值（微秒）。

1.8.2.3换能器放置

（1）一般采用自下而上的检测方式；

（2）换能器位置应准确，深度误差不得大于2cm；

（3）换能器在孔内上下应小心，防止卡孔。

1.8.2.4仪器参数选取

（1）根据仪器菜单提示输入工地、日期、炮点、检波点起止等信息；

（2）根据现场电磁干扰背景及震源类型选择触发水平；

（1）估算最大初至时间，确定采样间隔和记录长度；采样间隔宜取较小值，有利于提高计时精度；

（2）为利于波形对比，最大初至时间宜小于该记录长度的2/3；

（3）端点炮不得使用延迟，追逐炮可根据实际情况采用适当延迟，以保证计时精度。

延迟时间应小于该记录的最小初至时间。

1.8.2.5现场测试

（1）仪器放置地点应选择在干燥处，并察看周围安全环境，应对仪器采取必要的保护措施；

（2）声测管孔径大于60mm应加扶正器；

（3）测量点距一般为200mm，发现声速偏低时，应加密测量；

（4）应随时校正换能器深度，深度误差小于20mm；

（5）发射电压、放大器增益应固定不变；

（6）记录中初至起跳应清晰；

（7）获取记录后，操作员应根据记录情况迅速对记录品质作出判断，重复测试，直至取得稳定的初至清晰的记录。

（8）一根桩有多根声测管时，应将每2根声测管编为一组，分组进行测试；

（9）每组声测管测试完成后，测试点应随机重复抽测10%~20%。

其声时相对标准差不应大于5%；波幅相对标准差不应大于10%。

对声时及波幅异常部位应重复抽测。

1.8.2.6卡孔处理

如发生卡孔情况，一般处理原则如下：

（1）尽量确保孔内设备安全；

（2）保护卡孔现场；

（3）掌握力度，试着上下移动；

（4）感觉卡孔情况，了解孔壁情况，采取相应措施；

（5）制定处理方案，尽快处理；

（6）破坏性处理应报部门经理批准。

1.9资料整理与成果分析

1.9.1读取初至时间

（1）读取各记录的初至时间；

（2）形成数据文件。

1.9.2检测数据的处理

由现场所测的数据应绘制声时—深度曲线及波幅（衰减值）—深度曲线，其声时tc及声速Vp应按下列公式计算：

式中

——混凝土中声波传播时间；

——声时原始测试值；

——声波检测仪系统延时；

——声时修正值；

——两声测管外壁间的距离；

——混凝土声速。

1.9.3桩身完整性判定：

（1）应采用声时平均值

与声时2倍标准差

之和作为判定桩身有无缺陷的临界值；并应按下列公式计算：

（2）若按声时—深度曲线相邻测点的斜率Ktz及相邻两点声时时差值Δt的乘积Ktz·Δt作为缺陷的判据：

Ktz·Δt值能在声时—深度曲线上明显地反映出缺陷的位置及性质，可结合

+2

值进行综合判定。

（3）波幅（衰减量）比声速对缺陷反映更灵敏，可采用接收信号能量平均值的一半作为判断缺陷临界值。

波幅值以衰减器的衰减量q表示，波幅判断的临界值qD有下列关系：

对超越临界值的测区应进行缺陷分析与判断。

（4）桩的完整性宜采用上述判据，并辅以接收波形的视频率做进一步的综合判定。

上述各项参数计算及绘图均由专用软件完成。

1.10报告内容

报告内容包括：

（1）工程名称、地点、检测日期；

（2）场地工程地质概况、桩位图及编号、基桩概况等；

（3）检测原理及方法；

（4）仪器设备及性能指标；

（5）检测资料整理及成果分析；

（6）基桩质量分析；

（7）结论与建议。

2混凝土构件声波检测

2.1引言

混凝土构件声波检测是一项常规的混凝土质量检测方法，本指导书用于指导混凝土构件声波检测工作的开展，为实行规范化混凝土构件声波检测工作提供依据。

2.2适用范围

（1）大体积混凝土；

（2）混凝土构件；

2.3依据及标准

（1）《水利水电工程物探规程》（DL5010—92）；

（2）《超声波检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：

2000）。

2.4检测目的

测定大体积混凝土或混凝土构件的声波纵波速度，检查其匀质性，评价混凝土质量。

2.5检测原理

利用声波直达波法或透射法检测混凝土的声波速度，评价混凝土质量。

2.6仪器设备

混凝土构件声波检测使用RS-ST01C或RS-UT01C智能型声波仪，并配置平面发射和接收声波换能器。

2.6.1仪器操作程序

（1）仪器连接发射与接收换能器；

（2）若使用外接电源，先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确连接电瓶的正负极；

（3）再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；

（4）仪器通过自检，进入主菜单，根据提示设置工程名称、文件名称、测点编号、接收间距、发射电压、脉冲宽度、采样间隔、记录长度、起始点孔深、测量方向等记录参数；

（5）检查系统延时，并输入仪器；

（6）测试时，随时检查记录质量，若正常，则记录存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令。

2.6.2仪器年检

每年应至少一次对RS-ST01C和RS-UT01C智能型声波仪进行率定。

2.6.3仪器的检查

（1）按时距法测量空气的声速Va，并与下式计算的理论声速相比较，二者的相对误差不应大于0.5%。

式中：

Va——温度为T度的空气声速（m/s）。

（2）将屏幕显示的首波幅度调至一定高度，然后把仪器衰减系统的衰减量增加或减少6dB，此时屏幕上波幅高度应降低一半或升高一倍；

（3）若发现仪器有不正常现象时，应立即停止工作进行检修，并提交检修前后的记录。

2.6.4仪器主要技术要求

（1）声波仪应通过技术鉴定，并具有产品合格证书；

（2）声波仪具有波形清晰，显示稳定的示波装置；

（3）声波仪的计时器最小读数为0.1微秒，计时范围0.5~5000微秒；

（4）声波仪具有最小分度为1dB的衰减器；

（5）接收放大器频带范围10~500kHz，总增益不小于80dB，接收灵敏度（在信噪比为3：

1时）不大于50微伏；

（6）换能器的频率宜选用20~250kHz；

（7）换能器的实测频率与标称频率相差应不大于10%；

（8）用于水中测试的换能器，其水密性应在1MPa以上。

2.6.5仪器的保养

（1）严禁不熟悉仪器性能、原理构造的人员拆修仪器；

（2）仪器设备要放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施。

配带电源的仪器应定期充电；

（3）仪器每次使用完毕应擦拭干净，小心轻放；

（4）发射换能器和接收换能器必须做上标识，不能交换使用。

若确需交换使用，必须进行充分放电后再使用。

（5）仪器设备长途运输时，应有防震措施；

（6）电池应按有关说明书做好维护工作。

2.7检测准备

（1）收集工程和结构名称、混凝土原材料品种及规格、混凝土浇筑及养护情况、结构尺寸和配筋施工图或钢筋隐蔽图等资料；

（2）检查结构外观质量及存在的问题；

（3）检查检测部位混凝土表面，若比较粗糙，应首先打磨处理；

（4）平面换能器应涂上黄油，以保证耦合良好。

2.8现场检测

2.8.1工作交底

项目经理应根据前期工作最终确定工作方案，并召集全体人员交代工作布置要求，提出工作要求，让项目部全体人员明确工作方法及各自职责。

2.8.2换能器位置

（1）直达波法检测应准确测量换能器的间距，间距误差应小于2cm；

（2）透射波法检测应准确测量激发与接收换能器的坐标；

（3）测试点距应根据任务要求布置。

2.8.3现场测试

（1）仪器放置地点应选择在干燥处，并察看周围安全环境，应对仪器采取必要的保护措施；

（2）应随时检查换能器的间距或坐标，确保点位误差小于2cm；

（3）记录中初至起跳应清晰；

（4）发射电压、放大器增益应固定不变；

（5）获取记录后，操作员应根据记录情况迅速对记录品质作出判断，重复测试，直至取得稳定的初至清晰的记录；

（6）测试完成后，测试点应随机重复抽测10%~20%。

其声时相对标准差不应大于5%；波幅相对标准差不应大于10%。

对声时及波幅异常部位应重复抽测；

（7）现场工作服从操作员的指挥。

2.9资料整理与成果分析

2.9.1读取初至时间

（1）读取各记录的初至时间；

（2）形成数据文件。

2.9.2计算混凝土波速

根据发射与接收换能器的间距及声波旅行时间计算该部位的混凝土波速，并计算测区的声速平均值

、标准差

。

2.9.3绘制成果图

把所测各点的声波速度及混凝土构件的尺寸输入计算机，由计算机自动绘制声速等值线图。

并对所有波速值进行统计分析，绘制声速概率分布图。

2.9.4质量评价

根据检测成果图及其声速平均值、声速标准差和离异系数，可以对混凝土构件的质量及其匀质性进行评价。

2.10报告内容

报告内容包括：

（1）工程名称、地点、检测日期；

（2）混凝土构件设计及施工概况；

（3）检测原理及方法；

（4）仪器设备及性能指标；

（5）检测资料整理与成果分析；

（6）质量评价；

（7）结论与建议。

3混凝土缺陷检测

3.1引言

混凝土缺陷声波检测法是一项常规的混凝土缺陷检测方法，本指导书用于指导混凝土缺陷声波检测工作的开展，为实行规范化混凝土缺陷声波检测工作提供依据。

3.2适用范围

（1）对混凝土和钢筋混凝土进行缺陷检测；

（2）缺陷检测包括对混凝土内部空洞和不密实区的位置及范围、裂缝深度、表面损伤层厚度、不同时间浇筑的混凝土结合面的质量和混凝土匀质性的检测。

3.3依据及标准

《超声波检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：

2000）。

3.4检测目的

检测混凝土或钢筋混凝土内部的缺陷，确定缺陷的位置及程度。

3.5检测原理

通过对混凝土的声波检测，根据声速、波幅、频率等声学参数及其相对变化，判定混凝土中缺陷情况。

3.6仪器设备

混凝土缺陷检测使用RS-ST01C或RS-UT01C智能型声波仪，并配置发射和接收声波换能器。

3.6.1仪器操作程序

（1）仪器连接发射与接收换能器；

（2）若使用外接电源，先把专用电源线连接到仪器的电源接口上，然后仔细检查电瓶的型号及电源正负极，根据电源线的正负极标示正确连接电瓶的正负极；

（3）再一次检查全部外部连接线，确认正确无误后，打开仪器电源开关；

（4）仪器通过自检，进入主菜单，根据提示设置工程名称、文件名称、测点编号、接收间距、发射电压、脉冲宽度、采样间隔、记录长度、起始点孔深、测量方向等记录参数；

（5）检查系统延时，并输入仪器；

（6）测试时，随时检查记录质量，若正常，则记录存盘；否则取消记录，发出重新触发的指令。

3.6.2仪器年检

每年应至少一次对RS-ST01C和RS-UT01C智能型声波仪进行率定。

3.6.3仪器的检查

（1）按时距法测量空气的声速Va，并与下式计算的理论声速相比较，二者的相对误差不应大于0.5%。

式中：

Va——温度为T度的空气声速（m/s）。

（2）屏幕显示的首波幅度调至一定高度，然后把仪器衰减系统的衰减量增加或减少6dB，此时屏幕上波幅高度应降低一半或升高一倍；

（3）若发现仪器有不正常现象时，应立即停止工作进行检修，并提交检修前后的记录。

3.6.4仪器主要技术要求

（1）声波仪应通过技术鉴定，并具有产品合格证书；

（2）声波仪具有波形清晰，显示稳定的示波装置；

（3）声波仪的计时器最小读数为0.1微秒，计时范围0.5~5000微秒；

（4）声波仪具有最小分度为1dB的衰减器；

（5）接收放大器频带范围10~500kHz，总增益不小于80dB，接收灵敏度（在信噪比为3：

1时）不大于50微伏；

（6）换能器的频率宜选用20~250kHz；

（7）换能器的实测频率与标称频率相差应不大于10%；

（8）用于水中测试的换能器，其水密性应在1MPa以上。

3.6.5仪器的保养

（1）严禁不熟悉仪器性能、原理构造的人员拆修仪器；

（2）仪器设备要放置在干燥处，并采取必要的防潮、防尘措施。

配带电源的仪器应定期充电；

（3）仪器每次使用完毕应擦拭干净，小心轻放；

（4）发射换能器和接收换能器必须做上标识，不能交换使用。

若确需交换使用，必须进行充分放电后再使用；

（5）仪器设备长途运输时，应有防震措施；

（6）电池应按有关说明书做好维护工作。

3.7检测准备

（1）收集工程和结构名称、混凝土原材料品种及规格、混凝土浇筑及养护情况、结构尺寸和配筋施工图或钢筋隐蔽图等资料；

（2）检查结构外观质量及存在的问题；

（3）检查检测部位混凝土表面，若比较粗糙，应首先打磨处理；

（4）平面换能器应涂上黄油，以保证耦合良好。

3.8现场检测

3.8.1工作交底

项目经理应根据前期工作最终确定工作方案，并召集全体人员交代工作布置要求，提出工作要求，让项目部全体人员明确工作方法及各自职责。

3.8.2换能器位置

（5）直达波法检测应准确测量换能器的间距，间距误差应小于2cm；

（6）透射波法检测应准确测量激发与接收换能器的坐标；

（7）测试点距应根据任务要求布置。

3.8.3现场检测要求

（1）仪器放置地点应选择在干燥处，并察看周围安全环境，应对仪器采取必要的保护措施；

（2）应随时检查换能器的间距或坐标，确保点位误差小于2cm；

（3）记录中初至起跳应清晰；

（4）发射电压、放大器增益应固定不变；

（5）获取记录后，操作员应根据记录情况迅速对记录品质作出判断，重复测试，直至取得稳定的初至清晰的记录；

（6）测试完成后，测试点应随机重复抽测10%~20%。

其声时相对标准差不应大于5%；波幅相对标准差不应大于10%。

对声时及波幅异常部位应重复抽测；

（7）现场工作服从操作员的指挥。

3.9裂缝深度检测

3.9.1一般规定

（1）用于检测混凝土裂缝深度；

（2）被检测的裂缝中，不得有积水或泥浆等。

3.9.2测试方法

3.9.2.1单面平测法

当结构的裂缝部位只有一个可测表面，估计裂缝深度又不大于500mm时，可采用单面平测法。

平测时应在裂缝的被测部位以不同的测距同时按跨缝和不跨缝布置测点（布置测点时应避开钢筋的影响）进行检测。

（1）不跨缝的声时测量：

将T和R换能器置于裂缝附近同一侧，以两个换能器内边缘间距（L′）等于100、150、200、250mm…分别读取声时值（ti），绘制“时—距”坐标图（见图4.1）或用回归分析的方法求出声时与测距之间的回归直线方程：

Li＝a＋bti

每测点超声波实际传播距离Li为：

Li＝L′＋｜a｜

式中：

Li—第i点的超声波实际传播距离（mm）；

L′—第i点的R、T换能器内边缘间距（mm）；

a—“时—距”图中L′轴的截距或回归直线方程的常数项（mm）

不跨缝平测的混凝土声速值为：

v＝（Ln′－L1′）/（tn－t1）　（km/s）

或　　　　　　　v＝b（km/s）

式中：

Ln′、L1′—第n点和第1点的测距（mm）；

tn、t1—第n点和第1点读取的声时值（μｓ）；

b—回归系数。

（2）跨缝的声时测量

跨缝时，声波绕过裂缝从发射点到接收点。

将T、R换能器分别置于以裂缝为对称的两侧，L′取100、150、200mm、…分别读取声时值ti，同时观察首波相位的变化，读取超声波旅行时。

考虑到测试过程中混凝土内钢筋对声波测试的影响，有时须斜跨裂缝布置测试点，以提高信号质量。

（3）裂缝深度计算

根据每个测点跨缝与不跨缝测量的超声波旅行时间，采用下式计算裂缝深度：

式中Li为不跨缝平测时第i点的超声波实际传播距离（mm）；

hci为第i点计算的裂缝深度值（mm）；

ti为第i点跨裂缝平测时的声时值；

v为该测点不跨裂缝的混凝土声波测试速度值；

mhc为各测点计算裂缝深度的平均值；

n为测点数。

（4）裂缝深度的确定

根据《超声波检测混凝土缺陷技术规程》（CECS21：

2000）的规定，裂缝深度的确定按照以下原则：

①裂缝测量中，当在某测距发现首波反相时，可用该测距及两个相邻测距的测量值，按上式计算hci值，取三点的平均值作为该裂缝的深度值。

②跨缝测量中如难于发现首波反相，则以不同测距计算hci值和（mhc）。

将各测距Li和mhc相比较，凡测距小于计算的mhc和大于3mhc值，应剔除该组数据，然后取余下的hci的平均值，作为该裂缝的深度值（hc）。

3.9.2.2双面斜测法

当结构的裂缝部位具有两个互相平行的测试表面时，可采用双面穿透法检测。

将T换能器放置在结构面得一侧，将T、R换能器分别放置在两测试表面，使一部分射线穿过裂缝，另一部分射线不穿过裂缝，读取各射线的相应声时、波幅及主频。

当T、R换能器得连线通过裂缝，根据波幅、声时和主频的突变，可以判定裂缝深度以及是否在所处断面内贯通。

3.9.2.3钻孔对测法

（1）钻孔对测法适用于大体积混凝土，预计裂缝深度在500mm以上的裂缝检测；