用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土樁樁身完整性的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于彈性波透射方法波列圖同相軸影像特征評(píng)價(jià)混凝土樁樁身完整性的方法，包括以下步驟：⑴現(xiàn)場準(zhǔn)備與測試；⑵資料整理；⑶樁身完整性評(píng)價(jià)：從波列圖的同相軸影像特征上，可看到沿樁身傳播的縱波和沿管壁傳播的斯通利波（管波），這兩種波遇到波阻抗界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生透射和反射；樁身完整性不同的樁會(huì)形成不同的波列圖同相軸影像特征，可根據(jù)這些特征將樁分為完整樁、缺陷樁和斷樁，評(píng)價(jià)檢測樁的樁身完整性。本方法具有直觀、準(zhǔn)確、可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，采用本方法能夠保證檢測結(jié)果的可靠性和檢測資料的分析速度，進(jìn)而保障施工進(jìn)度和安全，具有顯著的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土粧粧身完整性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑樁基檢測領(lǐng)域，是一種基于彈性波透射方法所接收到的一組波列圖的同相軸影像特征，檢測混凝土樁樁身完整性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)混凝土樁樁身進(jìn)行完整性檢測是建筑樁基行業(yè)的必要步驟，也是保證建筑樁基質(zhì)量的有效手段。目前，樁身完整性檢測的方法較多，如:聲波透射法、彈性波豎向透射方法、低應(yīng)變反射波法、高應(yīng)變動(dòng)力測樁法以及鉆芯法等，其中檢測長樁的主要方法是聲波透射法和彈性波豎向透射方法，下面對(duì)該兩種方法進(jìn)行介紹:
[0003]1.聲波透射法:該方法是在混凝土樁內(nèi)事先埋設(shè)聲測管(至少2根)，檢測時(shí)發(fā)射換能器位于一根聲測管內(nèi)，接收換能器位于另一根聲測管內(nèi)。發(fā)射換能器產(chǎn)生脈沖超聲波，在樁體內(nèi)傳播，接收換能器接收從樁體傳來的超聲波，根據(jù)接收信號(hào)的走時(shí)、波幅、頻率和波形特征來評(píng)價(jià)樁身質(zhì)量。該方法發(fā)射和接收換能器通常位于同一高度，同時(shí)向上(下)移動(dòng)，也可以位于不同高度，但受換能器指向性和超聲波在樁體內(nèi)衰減的影響，兩換能器的高差不會(huì)超過10米(一般在2米以內(nèi))。
[0004]目前高速鐵路、客運(yùn)專用鐵路在大規(guī)模建設(shè)，為了適應(yīng)高速需求，線路大部分為橋梁，橋梁基樁長度大部分在40米以上。而現(xiàn)有技術(shù)長度超過40長的樁，要用聲波透射法檢測，每根樁上要埋3?4根聲測管，工程中需要使用的聲測管數(shù)量很多，工程費(fèi)用相當(dāng)可觀。此外，在使用過程中容易堵管，不能進(jìn)行檢測，耽誤工期。
[0005]2.彈性波豎向透射方法:本 申請人:已研制出一種采用彈性波透射方式檢測混凝土樁樁身完整性的方法，該方法是在樁體內(nèi)沿樁長方向事先埋設(shè)一根內(nèi)徑為20mm-150mm的管子；檢測時(shí)將管子充滿水，將電火花震源的探頭放在管內(nèi)，在樁身不同深度用電火花做震源激發(fā)彈性波，在樁頂接收透射信號(hào)；對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行處理，計(jì)算樁身混凝土波速、彈性波衰減指數(shù)和透射波的主頻變化，根據(jù)這些參數(shù)判定樁身完整性，評(píng)價(jià)樁身質(zhì)量，測試裝置見圖1。
[0006]與低應(yīng)變反射波法相比，這種方法能檢測長度超過50米的長樁；與聲波透射法相t匕，這種方法只需要一根管子暢通即可檢測，減少了聲測管的數(shù)量，可節(jié)約鋼材、降低成本。但是該方法計(jì)算推導(dǎo)過程比較繁瑣、容易出現(xiàn)誤差，而且不能直觀反映出樁身完整性，給工作人員帶來一定的不便，影響工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種根據(jù)在不同深度激震、樁頂接收信號(hào)的一組波列圖的同相軸影像特征評(píng)價(jià)混凝土樁樁身完整性的方法，通過該方法能準(zhǔn)確可靠地確定樁身完整性，對(duì)缺陷樁能準(zhǔn)確判定缺陷位置，對(duì)于樁身下部預(yù)埋管堵塞的情況，也能進(jìn)行樁身完整性檢測評(píng)價(jià)。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的:[0009]一種用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土樁樁身完整性的方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0010]⑴現(xiàn)場準(zhǔn)備與測試:在樁體內(nèi)沿樁長方向事先埋設(shè)至少一根管子，作為電火花震源的激震工作面，檢測時(shí)管子內(nèi)充滿水；電火花震源的電極在管內(nèi)從上到下(或者從下到上)按等距離間隔依次激振，同時(shí)在樁頂安置傳感器接收不同深度激振的彈性波信號(hào)；
[0011]⑵資料整理:每個(gè)波形圖在迪卡直角坐標(biāo)系中，設(shè)定X軸向右為波形圖的時(shí)間軸，y軸為波形信號(hào)的幅值，不同深度激震檢測到的波形圖采用相同的坐標(biāo)比例尺，標(biāo)記每個(gè)波形圖的深度位置；將不同深度的波形圖按準(zhǔn)確的深度位置排列在一張圖上，形成波列圖；
[0012]⑶樁身完整性評(píng)價(jià):從波列圖的同相軸影像特征上，可看到沿樁身傳播的縱波和沿管壁傳播的斯通利波(管波)，這兩種波遇到波阻抗界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生透射和反射；樁身完整性不同的樁會(huì)形成不同的波列圖同相軸影像特征，可根據(jù)這些特征將樁分為完整樁、缺陷樁和斷樁，評(píng)價(jià)檢測樁的樁身完整性。
[0013]而且，步驟⑴中所述的在樁體內(nèi)事先埋設(shè)的管子的內(nèi)徑為20mm?150mm，以能通達(dá)電火花震源的電極為標(biāo)準(zhǔn)；電火花震源的步距控制在0.5m?5m。
[0014]而且，步驟⑶中所述的完整樁樁身沒有波阻抗界面，彈性波僅在樁底發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“V”字形，“V”字形的底部為樁底位置。
[0015]而且，所述的完整樁包括管子堵塞的完整樁，管子堵塞的完整樁由于堵塞位置的下部無法放置電火花震源，波列圖同相軸影像特征呈倒“八”字形，將倒“八”字形的兩枝向下延伸，相交位置為樁底。
[0016]而且，步驟⑶中所述的缺陷樁彈性波在缺陷位置會(huì)發(fā)生反射和透射，在樁底發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“K”字形和“V”字形疊加的影像；“κ”字形中間交叉點(diǎn)為缺陷位置，“V”字形的底部為樁底位置。
[0017]而且，步驟⑶中所述的斷樁彈性波在斷樁位置發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“V”字形，“V”字形的底部為斷樁位置，缺陷深度位置高于樁底。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0019]1.本檢測評(píng)價(jià)方法利用完整性不同的樁具有不同的波列圖同相軸影像特征，根據(jù)波列圖同相軸影像特征判定樁身完整性。與聲波透射法相比，本方法能夠節(jié)省成本并保障工程進(jìn)度。與已有的彈性波豎向透射方法相比，本方法具有直觀、準(zhǔn)確、可靠等優(yōu)點(diǎn)，使用后能降低工作難度、提高工作效率。
[0020]2.本檢測評(píng)價(jià)方法對(duì)于缺陷樁能準(zhǔn)確判定缺陷位置，為工作人員后期處置等提供了精確的數(shù)據(jù)，有利于加快工程進(jìn)度。
[0021]3.本檢測評(píng)價(jià)方法使用靈活、適用范圍廣，對(duì)于樁身下部管子堵塞的情況也能檢測判定樁身完整性，解決了聲波透射法因聲測管堵塞不能檢測的問題。
[0022]4.本發(fā)明是一種基于彈性波透射方法波列圖同相軸影像特征評(píng)價(jià)混凝土樁樁身完整性的方法，本方法具有直觀、準(zhǔn)確、可靠等諸多優(yōu)點(diǎn)，采用本方法能夠保證檢測結(jié)果的可靠性和檢測資料的分析速度，進(jìn)而保障施工進(jìn)度和安全，具有顯著的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明所依托的現(xiàn)有檢測方法測試裝置示意圖；[0024]圖2為完整樁波列圖同相軸影像特征示意圖；
[0025]圖3為缺陷樁波列圖同相軸影像特征示意圖；
[0026]圖4為管子堵塞的完整樁波列圖同相軸影像特征示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例；需要說明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0028]一種基于彈性波透射方法波列圖同相軸影像特征評(píng)價(jià)混凝土樁樁身完整性的方法，包括以下步驟:
[0029]⑴現(xiàn)場準(zhǔn)備與測試:如圖1所示，在樁體4內(nèi)沿樁長方向事先埋設(shè)至少一根管子5，作為電火花震源的激震工作面，檢測時(shí)管子內(nèi)充滿水，管子的內(nèi)徑為20_?150_，以能通達(dá)電火花震源的電極為標(biāo)準(zhǔn)；電火花震源3的電極在管內(nèi)從上到下(或者從下到上)按等距離間隔依次激振，同時(shí)在樁頂安置傳感器I接收不同深度激振的彈性波信號(hào)，電火花震源的步距控制在0.5m?5m。傳感器連接動(dòng)測儀2，動(dòng)測儀用于接收彈性波信號(hào)，該動(dòng)測儀還與電火花震源連接。圖中hi表示第I點(diǎn)激振位置，hi表示第i點(diǎn)激振位置，h1-Ι表示第1-1點(diǎn)激振位置，Λ hi表示第i點(diǎn)激振位置與第1-Ι點(diǎn)激振位置之間的深度差。此步驟與公知技術(shù)近似，在此不再進(jìn)行贅述。
[0030]⑵資料整理:如圖2?圖4所示，每個(gè)波形圖在迪卡直角坐標(biāo)系中，設(shè)定X軸向右為波形圖的時(shí)間軸，y軸為波形信號(hào)的幅值，不同深度激震檢測到的波形圖采用相同的坐標(biāo)比例尺，左側(cè)標(biāo)記每個(gè)波形圖的震源深度位置；將不同深度的波形圖按準(zhǔn)確的深度位置排列在一張圖上，形成波列圖。
[0031]⑶樁身完整性評(píng)價(jià):從波列圖的同相軸影像特征上，可看到沿樁身傳播的縱波和沿管壁傳播的斯通利波(管波)，這兩種波遇到波阻抗界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生透射和反射；樁身完整性不同的樁會(huì)形成不同的波列圖同相軸影像特征，可根據(jù)這些特征將樁分為完整樁、缺陷樁和斷樁，評(píng)價(jià)檢測樁身完整性。
[0032]完整樁樁身沒有波阻抗界面，彈性波僅在樁底發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“V”字形，“V”字形的底部為樁底位置。波列圖同相軸影像特征如圖2所示，圖中ABD和ACE分別構(gòu)成兩個(gè)“V”字形，AB為沿樁身上行的縱波，BD為下行管波在樁底反射形成的上行縱波，B點(diǎn)為樁底，其深度位置與樁底位置一致。只要出現(xiàn)ABD構(gòu)成的“V”字形影像，且B點(diǎn)為樁底位置即可判定為完整樁。
[0033]完整樁包括管子堵塞的完整樁，由于堵塞位置的下部無法放置電火花震源，波列圖同相軸影像特征呈倒“八”字形，將倒“八”字形的兩枝向下延伸，相交位置為樁底。波列圖同相軸影像特征如圖4所示，由于堵塞位置的下部無法放置電火花震源激震，波列圖同相軸AF和DG組成倒“八”字形，將倒“八”字形的兩枝向下延伸，相交位置B點(diǎn)為樁底。
[0034]缺陷樁彈性波在缺陷位置會(huì)發(fā)生反射和透射，在樁底發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“K”字形和“V”字形疊加的影像；“K”字形中間交叉點(diǎn)為缺陷位置，“V”字形的底部為樁底位置。波列圖同相軸影像特征如圖3所示，圖中AFB和FG、FH共同構(gòu)成一個(gè)“K”字形，F(xiàn)點(diǎn)位置為缺陷深度位置，B點(diǎn)為樁底深度位置。根據(jù)“K”字形同相軸影像特征可判定被測樁為缺陷樁，并可根據(jù)F點(diǎn)位置判定缺陷深度位置。[0035]斷樁彈性波在斷樁位置發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“V”字形，“V”字形的底部為斷樁位置，缺陷深度位置高于樁底。其波列圖同相軸影像特征與完整樁相似，其不同點(diǎn)是B點(diǎn)深度位置高于樁底，且B點(diǎn)為斷樁位置。具有所述同相軸影像特征可判定為斷樁，斷樁位置在B點(diǎn)所示的深度。
【權(quán)利要求】
1.一種用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土樁樁身完整性的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)現(xiàn)場準(zhǔn)備與測試:在樁體內(nèi)沿樁長方向事先埋設(shè)至少一根管子，作為電火花震源的激震工作面，檢測時(shí)管子內(nèi)充滿水；電火花震源的電極在管內(nèi)從上到下(或者從下到上)按等距離間隔依次激振，同時(shí)在樁頂安置傳感器接收不同深度激振的彈性波信號(hào)； ⑵資料整理:每個(gè)波形圖在迪卡直角坐標(biāo)系中，設(shè)定X軸向右為波形圖的時(shí)間軸，y軸為波形信號(hào)的幅值，不同深度激震檢測到的波形圖采用相同的坐標(biāo)比例尺，標(biāo)記每個(gè)波形圖的深度位置；將不同深度的波形圖按準(zhǔn)確的深度位置排列在一張圖上，形成波列圖； ⑶樁身完整性評(píng)價(jià):從波列圖的同相軸影像特征上，可看到沿樁身傳播的縱波和沿管壁傳播的斯通利波(管波)，這兩種波遇到波阻抗界面時(shí)會(huì)產(chǎn)生透射和反射；樁身完整性不同的樁會(huì)形成不同的波列圖同相軸影像特征，可根據(jù)這些特征將樁分為完整樁、缺陷樁和斷樁，評(píng)價(jià)檢測樁的樁身完整性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土樁樁身完整性的方法，其特征在于:步驟⑴中所述的在樁體內(nèi)事先埋設(shè)的管子的內(nèi)徑為20mm?150mm，以能通達(dá)電火花震源的電極為標(biāo)準(zhǔn)；電火花震源的步距控制在0.5m?5m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土樁樁身完整性的方法，其特征在于:步驟⑶中所述的完整樁樁身沒有波阻抗界面，彈性波僅在樁底發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“V”字形，“V”字形的底部為樁底位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土樁樁身完整性的方法，其特征在于:所述的完整樁包括管子堵塞的完整樁，管子堵塞的完整樁由于堵塞位置的下部無法放置電火花震源，波列圖同相軸影像特征呈倒“八”字形，將倒“八”字形的兩枝向下延伸，相交位置為樁底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土樁樁身完整性的方法，其特征在于:步驟⑶中所述的缺陷樁彈性波在缺陷位置會(huì)發(fā)生反射和透射，在樁底發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“K”字形和“V”字形疊加的影像；“K”字形中間交叉點(diǎn)為缺陷位置，“V”字形的底部為樁底位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用波列圖同相軸影像特征檢測混凝土樁樁身完整性的方法，其特征在于:步驟⑶中所述的斷樁彈性波在斷樁位置發(fā)生反射，波列圖同相軸影像特征呈“V”字形，“V”字形的底部為斷樁位置，缺陷深度位置高于樁底。
【文檔編號(hào)】G01N29/06GK103808803SQ201410077806
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】楊懷玉, 任春山 申請人:鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司