基桩声波透射法检测产生误判的若干情况分析

基桩声波透射法检测产生误判的若干情况分析

仇诗波

广东科捷检测技术服务有限公司广州510700

摘要：声波透射法作为检测桩身完整性的一种重要手段，其检测过程中由于多种情形的干扰而使检测数据产生偏差，使采集到的数据并不能完全真实反映桩身质量，并导致根据数据对桩身质量进行的分析判定产生误判，影响桩身完整性检测结果的准确性。

关键词：声波透射法检测误判分析

1、概述

基桩声波透射法检测是通过超声检测仪采集透过桩身混凝土的超声信号，用相关软件进行分析桩身混凝土质量的检测方法。超声检测的准确性在应用中是毋容置疑的，但由于各种因素的干扰，实际操作中还是有不少因为这些干扰产生误判的情况。本文以武汉岩海公司研制生产的RS-ST06D（T）型跨孔超声检测仪采样的数据及其基桩声波透射法分析软件为基础阐述产生误判的一些情况及其发生的原因。

2、声波透射法检测原理及正常的数据信号

声波是物体机械振动时迫使周围介质也发生振动并使振动向外传播而形成的一种波动。将接收换能器置于某点接收由声源传过来的声波，实际上就是接收该点在声波作用下的振动过程。振动大小和方向随时间而变化的过程曲线就称为波形。超声波通过混凝土传播后，其声学参数将发生变化。根据这些声学参数的变化可以探测混凝土内部缺陷、裂缝及质量情况。超声仪屏幕上的图线就是传播到接收换能器所在位置的声波的波形。理论上正常混凝土和缺陷混凝土的波形如（图1），使用武汉岩海公司研制生产的RS-ST06D（T）型跨孔超声检测仪采样正常混凝土和缺陷混凝土得到的典型波形分别如（图2）、（图3）

（图13）

（图2）

（图3）

3、数据的采集产生的误差

3.1、人为操作不当造成的数据误差

3.1.1增益放大倍数不当

1）增益放大过小（如图4），采集到的信号强度过弱，即使经后期放大（如图5），波形依然处于畸形状态。单从波形畸变的程度来判定就会对桩身质量产生严重误判，同时信号强度过弱，也难以从信号上区别正常混凝土和缺陷。

（图4）

（图5）

2）增益放大过大（如图6、图7），采集到的信号被过度放大，波形同样处于畸形状态，基本无法准确确定首波。信号强度过强，不仅反正常的混凝土超声测试信号的噪声干扰放大，同时也把缺陷位置的信号放大到难以和正常混凝土区别开来。

（图6）

（图7）

3.1.2换能器提升过程连接换能器的电缆不稳定

进行信号采集时，若三脚架上的深度计滑轮到桩顶管口滑轮间的距离过长，在提升过程中连接换能器的电缆极易产生抖动。若几条电缆产生的抖动不均匀，就会在短时间内使测距变大，声时变大，而实际设置的测距是不变的，由此系统计算出来的声速变小。这种情况下产生的声速变小而低于临界值，就会被误认为是缺陷。（如图8、图9）

（图8）（图9）

3.2、检测现场嘈声造成的干扰

超声波的频率跟人可听到声音频率远不在同一层面，现实操作中现场的各种噪声一般来讲也对超声检测不会有影响，但某些机械产生的噪声中有一些频率与超声相近的噪声还是会对检测产生干扰，严重时会干扰首波判断。如（图10）

（图10）

3.3、声测管变形导管检测数据产生的差异

基桩声波透射法检测需要在基桩施工前，根据桩直径的大小预埋一定数量的声测管，作为换能器的通道。测试时每两根声测管为一组，通过水的耦合，超声脉冲信号从一根声测管中的换能器发射出去，在另一根声测管中的声测管接收信号。声测管的埋设，必须沿桩身平直布置，保证桩身上下声测管间距离基本一致。声测管埋设要求是这样，在实际施工中，在多种因素的作用下，成桩后桩身内的声测管有时会发生各种扭曲变形。弯曲后管距变小，计算出来的声速会变大，反之弯曲后管距变大，计算出来的声速会变小，总之不管如何，都偏离了实际情况。若在弯曲的测段中真有缺陷，因为计算出的声速已经脱离真实情况，缺陷也就极易被掩盖或放大。（图11）、（图12）分别为某根桩的声速图和波列图，在这两图中可以明显看到桩身在7.3米左右声测管开始弯曲，造成计算出来的声速明显超出正常的范围，在7.9至8.0米处产生声速剧降，波形发生畸变，明显此处存在明显缺陷。但单从声速异常判断，不进行弯管修正的话此处缺陷就会被忽略。

（图11）

（图12）

4、数据的分析与判定产生的误区

对数据的分析和判定，一般基于波速和波幅的变化。波速是分析桩身质量的一个重要参数。在规范中对波速的分析、判断最基本的方法为概率法。概率法从本质上是一种相对比较法，它考察的只是各条声测线与相应检测剖面内所有声测线声速平均值的偏离程度。当桩身强度出现剧变、声测管严重弯曲或桩身存在多个缺陷时，同一检测剖面几各条声测线值离散很大，已偏离了正态分布规律，基于正态分布规律的概率法判据就已失效。因此，对于声速离散性大，声速剧变而又没超过声速临界值的情况，如（图13），就要慎重判断，不能只从数据出发，轻率判断桩身完整性。

（图13）

5、结语

基桩声波透射法检测的准确性不仅依赖于仪器和软件正确判断，人为采样操作和对软件的使用对桩身完整性的准确判断也至关重要。若由于采用声波透法检测桩身完整性时产生的一些原因不可避免，检测完成后应对数据根据实际情况进行合理的修正，如数据显示声测管明显为倾斜扭弯尚不严重时，应对数据进行弯管修正。当声测管严重倾斜扭弯，不能进行有效斜管修正时，就不宜提供已不能真实反映桩身完整性状况的声波透射法检测结果。总之，使用声波透射法检测基桩完整性，既要从数据出发，也要考虑桩的实际情况，从整体上判断分析，避免人为因素对桩身完整性出现误判。

参考文献：

1.罗骐先，混凝土超声检测技术

2.陈凡，徐天平，陈久照，关立军基桩质量检测技术中国建筑工业出版社

3.韩亮论基桩声波透射测试中过滤法判定桩身缺陷欧美大地仪器设备中国有限公司

4.广东省标准.建筑地基基础检测规范DBJ15-60-2008；

5.中华人民共和国行业标准.建筑基桩检测技术规范JGJ106-2014

6.非金属超声波测试仪简明用户手册武汉岩海公司