本发明专利技术公开了一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置及方法。本发明专利技术针对混凝土灌注桩的完整性检测，在基桩灌注前，需在钢筋笼内预埋声测管以吊放声波换能器。检测时，在一侧的声测管中吊放一只声波发射换能器，而在另一侧的声测管中同时布置由3只固定间距的声波接收换能器组成的换能器串，自下而上进行声波检测。通过对每次声波发射后，几只声波接收换能器测得的不同声时结果进行计算分析，达到测量混凝土声速及桩身缺陷识别、定位的目的。本发明专利技术克服了传统基桩声波透射法分析计算结果依赖桩顶量测管距数据、单次测试数据不够全面等问题，一次性完成平测和双向斜测工作，具有快速、准确、全面等特点。
【技术实现步骤摘要】
一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置及方法
本专利技术属于通过声波透射原理检测混凝土灌注桩桩身完整性的检测方法，具体涉及一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置及方法。
技术介绍
桩基作为最重要的一种基础形式，其质量检测一直受到工程界的关注。在常见的桩基无损检测技术中，声波透射检测技术因具有检测桩长不受限制、检测结果精确可靠等优点，在混凝土灌注桩无损检测中应用十分广泛，特别是对直径大、长度长的桥梁桩，声波透射法已经成为最主要的检测方法。其基本方法是：将声波发射换能器和接收换能器分别放置于被测介质的不同位置，两者的间距已知，发射换能器发射一组声波，声波穿过介质到达接收换能器，接收换能器接收该组声波信号。通过分析接收到的声波的各项声学特征，达到检测介质声波波速、判定介质均匀性的目的。在实际工程测试中，声波透射法也存在以下的一些问题：第一，各测点声速一般都是直接采用桩顶处量测的声测管距离进行计算。然而实际工程中，常常无法保证声测管完全竖直、平行，实际某一深度处的声测管的距离与桩顶处声测管距离不再相等，此时，声速计算结果将会出现误差，严重时将出现错判漏判；第二，传统声波测试中一般采用“一发一收”的方式，单独进行平测或者一个方向的斜测可能会漏测与声测线同向的桩身裂缝；第三，测试时必须保证声波发射换能器与接收换能器处在同一深度(平测)或保持同一高差(斜测)，否则计算结果会不可避免出现误差，因此在换能器的每次提升过程中均需精确校核换能器的深度、校正发射端与接收端的高差，使得测试工作效率降低。本专利技术采用一发多收的声波检测方式，一次测试即可完成平测及双向斜测工作，得到的测试数据更加全面。同时巧妙地通过固定几只声波接收换能器的间距，使得声波波速计算结果不再与声波发射端和接收端距离相关，一定程度上解决了声测管倾斜、偏位时声速测试误差大的问题。此外，本方法测试过程中无需完全保证声波发射换能器与某一接收换能器处在同一深度(或保持同一高差)，为测试工作带来便利。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提出了一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置及方法。本专利技术通过跨孔布置声波发射换能器和声波接收换能器串对基桩进行自下而上的声波检测，根据声波接收换能器测得的声学参数，进行混凝土波速计算以及桩身缺陷的识别、定位。本专利技术采取以下技术方案：一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其包括声波发射换能器、声波接收换能器串、声测管、换能器连接导线、以及声波检测仪；至少两根所述的声测管垂直埋设于一根混凝土灌注桩的钢筋笼内；所述声波接收换能器串由上声波接收换能器、中声波接收换能器和下声波接收换能器串接而成，所述的声波发射换能器与声波接收换能器串分别吊挂于不同的声测管中；声波发射换能器与声波接收换能器串均通过换能器连接导线与地面的声波检测仪相连。作为优选，所述的声测管应沿桩身通长布置，且至少有两根声测管均匀对称分布于混凝土灌注桩横截面的不同位置；声测管材料采用刚性材料，声测管下端封闭，上端加盖，管内无异物。作为优选，所述的声波接收换能器串中，上声波接收换能器、下声波接收换能器均与中声波接收换能器保持相同的间距l0，l0＝30～50cm。作为优选，所述的声波发射换能器和声波接收换能器串均采用外径小于声测管内径的圆柱形径向声波换能器，且具有水密性，各换能器配置有扶正器以保证测试参数的稳定性。作为优选，所述的换能器连接导线上应有深度标记，满足水密性要求，其长度应大于待测混凝土灌注桩长度。作为优选，所述的声波检测仪能够实现声波脉冲发射，且能够实时显示和记录声波接收换能器串接收到的声波信号。作为优选，所述的声波检测仪至少有1个发射通道，至少有3个接收通道。作为优选，所述的混凝土灌注桩桩径应不小于600mm。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述检测装置的竖向一发多收式基桩声波波速检测分析方法，用于基桩混凝土声波波速的测试及桩身缺陷的识别、定位，其步骤如下：1)测试前，检查声测管的畅通、竖直情况，并向各声测管内注满清水作为声耦合剂；2)将3只声波接收换能器竖向组合为声波接收换能器串，相邻的声波接收换能器的竖向间距均固定为l0，对3只声波接收换能器分别编号并接入声波检测仪的不同接收通道；另取1只声波发射换能器作为发射端接入声波检测仪的一个发射通道；3)利用换能器连接导线将声波发射换能器和声波发射换能器串分别吊放到两根声测管中尽可能深处，保持声波发射换能器和中声波发射换能器的深度相同；4)声波发射换能器发射一次超声波，通过声波检测仪采集上声波接收换能器、中声波接收换能器和下声波接收换能器接收到的声波信号，分别读取3个接收换能器的首波声时数据为Tu、Tc和Td；根据几何关系计算得到混凝土声速为：式中：v为测试范围内的混凝土声波波速；5)将声波发射换能器和声波接收换能器串自下而上进行一次同步提升，单次提升高度应不大于100mm，记录提升后的声波发射换能器所处深度；6)不断重复步骤4)～5)，直至完成从桩底到桩顶的通长检测，对各深度的检测数据进行计算分析，绘制声速-深度曲线，完成当前两根声测管构成的检测剖面的检测；7)若声测管多于两根，则将声波发射换能器和声波发射换能器串放置到其他声测管组合中，重复步骤4)～6)，直至完成所有检测剖面的检测；8)根据基桩自下而上的声学特征对桩身完整性进行判断。作为优选，桩身完整性的判断原则为：对于某一个或多个检测剖面，若存在纵向连续分布的声速异常区段，且该异常区段的声测线波形出现畸变，包括波幅和主频在内的其他声学参数也存在异常，则判定当前基桩中存在缺陷，桩身不完整；同时，通过声速异常区段在声速-深度曲线上的位置确定缺陷所在深度；根据同一深度上各检测剖面的测试结果综合判断桩身缺陷的空间分布，或者通过对声速异常区段进行加密测试进一步确定桩身缺陷的空间分布。相对于现有技术而言，本专利技术具有以下优点：1.本专利技术在传统基桩声波透射法的基础上，采用一发多收的声波检测方式，一次测试即可完成平测及双向斜测工作，得到的测试数据更加全面、准确，克服了单独采用平测或单向斜测时可能漏判与声测线同向的桩身裂缝的缺陷。2.本专利技术相比于传统的声波透射法，无需输入声测管管距数据即可准确测试分析得到混凝土声速值，克服了传统方法声速计算结果依赖于桩顶管距量测数据的缺陷，当声测管不完全竖直、平行时，仍能够计算得到较为准确的混凝土声速值。3.本专利技术中发射换能器与接收换能器的高差不会影响混凝土声速计算结果，因此在测试范围内无需严格保证两者高差一致，减少了校核和校正换能器深度的工作，提高了整个测试工作的效率。附图说明图1为竖向一发多收式基桩声波波速检测装置的示意图；其中，1.声波发射换能器，2.上声波接收换能器，3.中声波接收换能器，4.下声波接收换能器，5.混凝土灌注桩，6.声测管，7.换能器连接导线，8.声波检测仪。图2为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：包括声波发射换能器(1)、声波接收换能器串、声测管(6)、换能器连接导线(7)、以及声波检测仪(8)；至少两根所述的声测管(6)垂直埋设于一根混凝土灌注桩(5)的钢筋笼内；所述声波接收换能器串由上声波接收换能器(2)、中声波接收换能器(3)和下声波接收换能器(4)串接而成，所述的声波发射换能器(1)与声波接收换能器串分别吊挂于不同的声测管(6)中；声波发射换能器(1)与声波接收换能器串均通过换能器连接导线(7)与地面的声波检测仪(8)相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：包括声波发射换能器(1)、声波接收换能器串、声测管(6)、换能器连接导线(7)、以及声波检测仪(8)；至少两根所述的声测管(6)垂直埋设于一根混凝土灌注桩(5)的钢筋笼内；所述声波接收换能器串由上声波接收换能器(2)、中声波接收换能器(3)和下声波接收换能器(4)串接而成，所述的声波发射换能器(1)与声波接收换能器串分别吊挂于不同的声测管(6)中；声波发射换能器(1)与声波接收换能器串均通过换能器连接导线(7)与地面的声波检测仪(8)相连。
2.如权利要求1所述的一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：所述的声测管(6)应沿桩身通长布置，且至少有两根声测管(6)均匀对称分布于混凝土灌注桩(5)横截面的不同位置；声测管(6)材料采用刚性材料，声测管(6)下端封闭，上端加盖，管内无异物。
3.如权利要求1所述的一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：所述的声波接收换能器串中，上声波接收换能器(2)、下声波接收换能器(4)均与中声波接收换能器(3)保持相同的间距l0，l0＝30～50cm。
4.如权利要求1所述的一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：所述的声波发射换能器(1)和声波接收换能器串均采用外径小于声测管(6)内径的圆柱形径向声波换能器，且具有水密性，各换能器配置有扶正器以保证测试参数的稳定性。
5.如权利要求1所述的一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：所述的换能器连接导线(7)上应有深度标记，满足水密性要求，其长度应大于待测混凝土灌注桩(5)长度。
6.如权利要求1所述的一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：所述的声波检测仪(8)能够实现声波脉冲发射，且能够实时显示和记录声波接收换能器串接收到的声波信号。
7.如权利要求6所述的一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：所述的声波检测仪至少有1个发射通道，至少有3个接收通道。
8.如权利要求1所述的一种竖向一发多收式基桩声波波速检测装置，其特征在于：所述的混凝土灌注桩(5)桩径应不小于600mm。
9.一种利用...
【专利技术属性】
技术研发人员：王奎华，谭婕，项驰轩，于喆，涂园，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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