[發明專利]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

在審

• 申請號: 201410077806.0
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN103808803A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 楊懷玉;任春山
• 申請（專利權）人: 鐵道第三勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王倩

技術領域

本發明屬于建筑樁基檢測領域，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

對混凝土樁樁身進行完整性檢測是建筑樁基行業的必要步驟，也是保證建筑樁基質量的有效手段。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、低應變反射波法、高應變動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，下面對該兩種方法進行介紹：

1.聲波透射法：該方法是在混凝土樁內事先埋設聲測管（至少2根），檢測時發射換能器位于一根聲測管內，接收換能器位于另一根聲測管內。發射換能器產生脈沖超聲波，在樁體內傳播，接收換能器接收從樁體傳來的超聲波，根據接收信號的走時、波幅、頻率和波形特征來評價樁身質量。該方法發射和接收換能器通常位于同一高度，同時向上（下）移動，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衰減的影響，兩換能器的高差不會超過10米（一般在2米以內）。

目前高速鐵路、客運專用鐵路在大規模建設，為了適應高速需求，線路大部分為橋梁，橋梁基樁長度大部分在40米以上。而現有技術長度超過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量很多，工程費用相當可觀。此外，在使用過程中容易堵管，不能進行檢測，耽誤工期。

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，該方法是在樁體內沿樁長方向事先埋設一根內徑為20mm-150mm的管子；檢測時將管子充滿水，將電火花震源的探頭放在管內，在樁身不同深度用電火花做震源激發彈性波，在樁頂接收透射信號；對接收的信號進行處理，計算樁身混凝土波速、彈性波衰減指數和透射波的主頻變化，根據這些參數判定樁身完整性，評價樁身質量，測試裝置見圖1。

與低應變反射波法相比，這種方法能檢測長度超過50米的長樁；與聲波透射法相比，這種方法只需要一根管子暢通即可檢測，減少了聲測管的數量，可節約鋼材、降低成本。但是該方法計算推導過程比較繁瑣、容易出現誤差，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。

發明內容

本發明的目的在于彌補現有技術的不足之處，提供一種根據在不同深度激震、樁頂接收信號的一組波列圖的同相軸影像特征評價混凝土樁樁身完整性的方法，通過該方法能準確可靠地確定樁身完整性，對缺陷樁能準確判定缺陷位置，對于樁身下部預埋管堵塞的情況，也能進行樁身完整性檢測評價。

本發明的目的是通過以下技術手段實現的：

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：包括以下步驟：

⑴現場準備與測試：在樁體內沿樁長方向事先埋設至少一根管子，作為電火花震源的激震工作面，檢測時管子內充滿水；電火花震源的電極在管內從上到下（或者從下到上）按等距離間隔依次激振，同時在樁頂安置傳感器接收不同深度激振的彈性波信號；

⑵資料整理：每個波形圖在迪卡直角坐標系中，設定x軸向右為波形圖的時間軸，y軸為波形信號的幅值，不同深度激震檢測到的波形圖采用相同的坐標比例尺，標記每個波形圖的深度位置；將不同深度的波形圖按準確的深度位置排列在一張圖上，形成波列圖；

⑶樁身完整性評價：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會產生透射和反射；樁身完整性不同的樁會形成不同的波列圖同相軸影像特征，可根據這些特征將樁分為完整樁、缺陷樁和斷樁，評價檢測樁的樁身完整性。

而且，步驟⑴中所述的在樁體內事先埋設的管子的內徑為20mm～150mm，以能通達電火花震源的電極為標準；電火花震源的步距控制在0.5m～5m。

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。

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。

而且，步驟⑶中所述的缺陷樁彈性波在缺陷位置會發生反射和透射，在樁底發生反射，波列圖同相軸影像特征呈“K”字形和“V”字形疊加的影像；“K”字形中間交叉點為缺陷位置，“V”字形的底部為樁底位置。