CN101226170A - 基桩声波透射法检测数据综合评判方法 - Google Patents

Abstract

一种基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于：(1)采用双边低高值剔除方法计算声参量异常判断临界值，综合考虑概率法的声速临界值和混凝土声速的正常取值范围，依据声参数检测值与异常判断临界值的偏离程度制定缺陷程度判定标准；(2)采用声测线代替惯用的测点对声波透射法的声学参数进行描述，依据各种声参数的物理特性和数据的稳定性，制定综合判定检测剖面中各声测线的完整性类别的标准；(3)采用以桩身横载面为基本判别单元结合横截面上各条声测线的完整性状况来判定桩身各横截面的完整性状况，从桩身整体角度对其完整性类别进行评判。本发明有效地提高了检测数据分析、处理的客观性和科学性，可节约大量的物质资源和人力资源，带来了显著的社会经济效益。

Description

基桩声波透射法检测数据综合评判方法

技术领域

本发明涉及基桩声波透射法检测数据评判的技术领域。

背景技术

高层建筑、大跨度建筑、大型桥梁的发展都要求提高基础的承载力，采用大直径灌注桩可显著提高单桩的承载能力，而对大直径灌注桩进行全面的质量评价一直是困扰工程界的难题。与其它方法相比，用声波透射法检测混凝土灌注桩桩身缺陷具有鲜明的特点：检测全面、细致，声波检测的范围可覆盖桩长的各个横截面，信息量相当丰富，且现场操作简单、迅速，不受桩长、长径比的限制，一般不受场地限制。因此，超声波透射法以其鲜明的技术特点成为目前混凝土灌注桩(尤其是大直径混凝土灌注桩)完整性检测的重要手段，并具有其它检测方法不可替代的优势。

在声波透射法检测过程中，能获得反映桩身混凝土质量的大量信息-混凝土声学参数包括声速、声幅、声波主频、波形特征等等。这些声参量的物理特性不同，数据的可靠性和稳定性也有差异，甚至有时各声参量反映出来的信息在表现上相互矛盾，这些情况对混凝土质量的分析、判断带来很大困难和疑惑。目前的声波透射法只是对同一根桩中的各个检测剖面单独(孤立地)进行统计和评价，当受检桩存在多个检测剖面且在桩身同一横截面上各个检测剖面的桩身完整性状况不同时，无法对桩身质量进行整体评价，具体分析如下：声速的临界值确定法不严谨；没有将桩身缺陷程度与缺陷处声参数偏离临界值的量值建立联系，缺陷程度判断的主观随意性较大；声波透射法检测时，是以剖面为单位自下而上(或自上而下)进行检测的，而数据评价时仍以剖面为单元进行评判是不科学的，因为在工程荷载作用下，桩的抗力主要与桩身横截面的力学性能相关。以上问题都可能使检测人员产生很大疑惑，其结果可能是：不同的检测人员面对同一测试数据，在桩身完整性等级的判定上产生很大差异，导致声波透射法在桩身完整性的判定上存在较大的主观性和随意性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术普遍存在的桩身完整性等级判定的主观性、随意性较大等问题而提供一种基桩声波透射法检测数据综合评判新方法，该方法的可靠性高、可操作性好，使检测结果能更客观真实地反映工程实际。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

(1)采用双边低高值剔除方法计算声参量异常判断临界值，计算桩身各剖面的声学参数；综合考虑概率法的声速临界值和混凝土声速的正常取值范围，使声速异常判断临界值的确定更加合理；依据声参数检测值与异常判断临界值的偏离程度制定缺陷程度判定标准，消除缺陷程度判定上的主观随意性；

(2)采用声测线代替惯用的测点对声波透射法的声学参数进行描述，以声测线为基础的评判体系更符合工程桩声波透射法检测的实际情况；依据各种声参数的物理特性和数据的稳定性，将它们合理组合，制定综合判定检测剖面中各声测线的完整性类别的标准；

(3)采用以桩身横载面为基本判别单元结合横截面上各条声测线的完整性状况来判定桩身各横截面的完整性状况，并以此为基础来评价整条桩的完整性状况，从桩身整体角度对其完整性类别进行评判。

本发明所述的采用双边低高值剔除方法计算声参量异常判断临界值的具体方法是：

(1)将第j检测剖面各声测线的声速值V_i(j)由大到小依次排序，即：

V₁(j)≥V₂(j)≥…V_n-l(j)≥…V_i-1(j)≥V_i(j)≥V_i+1(j)≥…V_n-k(j)≥…V_n-1(j)≥V_n(j)

式中：V_i(j)-第j检测剖面第i声测线声速，i为1～n；

n-第j检测剖面的声测线总数；

k-拟去掉的低声速值的数据个数，k＝0，1，2，…；

l-拟去掉的高声速值的数据个数，l＝0，1，2，…；

(2)对去掉V_i(j)中k个最小数值和l个最大数值后的其余数据进行统计计算：

V₀₁(j)＝V_m(j)-λ·s_x(j)

V₀₂(j)＝V_m(j)+λ·s_x(j)

$V_m\left(j\right)=\frac{1}{n-k-l}\underset{i=l+1}{\overset{n-k}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i\left(j\right)$

$s_x\left(j\right)=\sqrt{\frac{1}{n-k-l-1}\underset{i=l+1}{\overset{n-k}{\mathrm{\Σ}}}{(V_i\left(j\right)-V_m\left(j\right))}^2}$

式中：V₀₁(j)-第j剖面的声速异常小值判断值；

V₀₂(j)-第j剖面的声速异常大值判断值；

V_m(j)-(n-k-l)个数据的平均值；

s_x(j)-(n-k-l)个数据的标准差；

λ-由表格查得的与(n-k-l)相对应的系数；

(3)按k＝0、l＝0、k＝1、l＝1、k＝2、l＝2……的顺序，将参加统计的数列的最小数据V_n-k(j)与异常判断值V₀₁(j)进行比较，当V_n-k(j)≤V₀₁(j)时，则去掉最小数据；将最大数据V_l+1(j)与V₀₂(j)进行比较，当V_l+1(j)≥V₀₂(j)时去掉最大数据，然后对剩余数据构成的数列重复式(2)的计算步骤，直到下列两式成立：

V_n-k(j)＞V₀₁(j)   V_l+1(j)＜V₀₂(j)

此时，V₀₁(j)为第j检测剖面的声速异常判断概率统计值。

本发明所述的声测线是指组成某一检测剖面的两声测通道中测点之间所连的直线，声测线与其声场辐射区域内一段桩身混凝土是一一对应的，声测线的声学特性可表征其影响区域的混凝土质量。

本发明所述的以声测线为基础、以桩身横截面为基本单元对桩身完整性类别进行整体判定的过程是：首先根据同一检测横截面内各条声测线上声参数的变化来判定该声测线检测区域的桩身混凝土完整性类别，然后综合同一检测横截面内的各条声测线的完整性类别来判定该检测横截面的完整性状况，最后再综合桩身各检测横截面的完整性状况来对整条桩的完整性类别作判定。

本发明所述的受检桩声速临界值的确定方法是：根据预留同条件混凝土试件或钻芯法获取的芯样试件的抗压强度与声速对比试验，确定正常情况下桩身混凝土声速低限值V_L及平均值V_P，当桩身混凝土未达到龄期而提前检测时，应对V_L、V_P的取值作适当调整，当

(1)V_L＜V₀₁(j)＜V_P时，

V_c(j)＝V₀₁(j)

式中V_c(j)——第j检测剖面的声速异常判断临界值；

V₀₁(j)——第j检测剖面的声速异常判断概率统计值；

V_P——正常情况下桩身混凝土声速平均值；

V_L——正常情况桩身混凝土声速低限值；

(2)V₀₁(j)≤V_L或V₀₁(j)≥V_P时，V_c(j)的取值可参考同一桩的其它检测剖面的声速异常判断临界值或同一工程相同桩型的混凝土质量较稳定的受检桩的声速异常判断临界值综合确定，其中同一桩型是指施工工艺相同、工程地质条件相近、混凝土的设计强度和配合比相同的桩；

(3)对单个检测剖面的桩，其声速异常判断临界值等于检测剖面声速异常判断临界值；对于三个及三个以上检测剖面的桩，取各个检测剖面声速异常判断临界值的平均值作为该桩各声测线声速异常判断临界值；

$V_c=\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{V}_c\left(j\right)}{m}$

式中V_c——受检桩桩身混凝土声速异常判断临界值；

m——受检桩的检测剖面总数。

本发明所述的声测线声速异常程度按以下规则进行判定：

当V_i(j)＞V_c，无异常；

当0.95V_c＜V_i(j)≤V_c且V_i(j)＞V_L，轻微异常；

当0.87V_c＜V_i(j)≤0.95V_c且V_i(j)＞V_L，较明显异常；

当0.75V_c＜V_i(j)≤0.87V_c且V_i(j)＞V_L，明显异常；

当V_i(j)≤0.75V_c或V_i(j)≤V_L，严重异常。

本发明所述的声测线波幅异常判断的临界值按下列公式计算：

$A_m\left(j\right)=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{pi}}\left(j\right)$

A_c(j)＝A_m(j)-6

波幅异常的临界值判据为：

A_pi(j)＜A_c(j)

式中A_m(j)——第j检测剖面波幅平均值(dB)；

A_pi(j)——第j检测剖面第i声测线的波幅值；

A_c(j)——第j检测剖面波幅异常判断的临界值；

n——第j检测剖面的声测线总数。

本发明所述的声测线波幅异常程度按以下规则进行判定：

当A_pi(j)＞A_c(j)，无异常；

当A_c(j)-4＜A_pi(j)≤A_c(j)，轻微异常；

当A_c(j)-8＜A_pi(j)≤A_c(j)-4，较明显异常；

当A_c(j)-12＜A_pi(j)≤A_c(j)-8，明显异常；

当A_pi(j)≤A_c(j)-12，严重异常。

本发明所述的实测波形异常程度的评价按以下规则进行判别：无异常，0；轻微异常，1；较明显异常，2；明显异常，3；严重异常，4。

本发明所述的声测线完整性函数值的取值方法是依据桩身混凝土声速和波幅参数的异常程度，结合实测波形的畸变程度以及斜测的结果，按以下所描述的特征确定各个检测剖面的各条声测线的完整性函数值：

(1)声速和波幅参数均无异常，波形畸变度为0，声速或波幅存在轻微异常，波形畸变度为0或1，声测线完整性函数值I(j，i)为1；

(2)声速和波幅参数均存在轻微异常，波形畸变度为1或2，声速或波幅存在较明显异常，波形畸变度为2，声测线完整性函数值I(j，i)为2；

(3)声速和波幅参数均存在较明显异常，波形畸变度为2或3，声速或波幅存在明显异常，波形畸变度为3，声测线完整性函数值I(j，i)为3；

(4)声速和波幅参数均存在明显异常，波形畸变度为3或4，声速或波幅存在严重异常，波形畸变度为4，声测线完整性函数值I(j，i)为4。

本发明所述的桩身各检测横截面完整性类别指数按下列方法确定：

当仅有一个检测剖面时：

K(i)＝I(1，i)

当桩身有三个检测剖面时：

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差小于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{3}+\frac{2}{3}]$

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差大于或等于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}\left[\frac{\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{3}\right]+1$

当桩身有六个检测剖面时：

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差小于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{2\mathrm{INT}\left[\frac{1}{2}\right\{I(5,i)+I(6,i)+1\left\}\right]+I(1,i)+I(2,i)+I(3,i)+I(4,i)}{6}+\frac{2}{3}]$

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差大于或等于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}\left[\frac{2\mathrm{INT}\left[\frac{1}{2}\right\{I(5,i)+I(6,i)+1\left\}\right]+I(1,i)+I(2,i)+I(3,i)+I(4,i)}{6}\right]+1$

式中K(i)-受检桩第i个检测横截面的桩身完整性类别指数；

I(j，i)-第j个检测剖面第i条声测线的完整性函数值；

m-检测剖面数；

INT-取整函数。

本发明所述的当桩身埋五根声测管有10个检测剖面时，按下列两式进行判定：

(1)当检测横截面内声测线完整性函数值极差小于2时，按以下公式计算：

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{5\mathrm{INT}\left[\frac{1}{5}\right\{\underset{j=6}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)+2\left\}\right]+\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{10}+\frac{9}{10}]$

(2)当检测横截面内声测线完整性函数值极差大于或等于2时，按以下公式计算：

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{5\mathrm{INT}\left[\frac{1}{5}\right\{\underset{j=6}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)+2\left\}\right]+\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{10}+\frac{1}{10}]+1$

本发明所述的桩身完整性类别应结合对桩身质量可疑点加密测试后确定的缺陷范围按以下所描述的特征进行判定：

桩身各检测横截面完整性类别指数均为1，I类；

桩身存在完整性类别指数为2的检测横截面，II类；

桩身存在完整性类别指数为3的检测横截面；在某深度50cm范围内检测横截面完整性类别指数均为2，III类；

桩身存在完整性类别指数为4的检测横截面；在某深度50cm范围内检测横截面完整性类别指数均为3，IV类；

完整性类别由IV类往I类依次判定。

通过模型桩试验研究及超声波透射法与钻芯、高应变等完整性检测方法的对比实验及应用表明：本发明有效地提高了检测数据分析、处理的客观性和科学性，可节约大量的物质资源和人力资源，带来了显著的社会经济效益。

附图说明

图1为本发明所述检测剖面、声测线、检测横截面划分示意图；

图2为本发明所述波形畸变度为0的波形示意图；

图3为本发明所述波形畸变度为1的波形示意图；

图4为本发明所述波形畸变度为2的波形示意图；

图5为本发明所述波形畸变度为3的波形示意图；

图6为本发明所述波形畸变度为4的波形示意图；

图7为本发明所述桩身埋五根声测管的截面示意图。

具体实施方式

本发明基桩声波透射法检测数据综合评判方法，包括以下方面：

1、采用双边低高值剔除法，具体方法如下：

(1)将第j检测剖面各声测线的声速值V_i(j)由大到小依次排序，即：

V₁(j)≥V₂(j)≥…V_n-l(j)≥…V_i-1(j)≥V_i(j)≥V_i+1(j)≥…V_n-k(j)≥…V_n-1(j)≥V_n(j)

(1-1)

式中：V_i(j)-第j检测剖面第i声测线声速，i为1～n；

n-第j检测剖面的声测线总数；

k-拟去掉的低声速值的数据个数，k＝0，1，2，…；

l-拟去掉的高声速值的数据个数，l＝0，1，2，…。

(2)对去掉V_i(j)中k个最小数值和l个最大数值后的其余数据进行统计计算：

V₀₁(j)＝V_m(j)-λ·s_x(j)    (1-2)

V₀₂(j)＝V_m(j)+λ·s_x(j)    (1-3)

$V_m\left(j\right)=\frac{1}{n-k-l}\underset{i=l+1}{\overset{n-k}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i\left(j\right)---(1-4)$

$s_x\left(j\right)=\sqrt{\frac{1}{n-k-l-1}\underset{i=l+1}{\overset{n-k}{\mathrm{\Σ}}}{(V_i\left(j\right)-V_m\left(j\right))}^2}---(1-5)$

式中：V₀₁(j)-第j剖面的声速异常小值判断值；

V₀₂(j)-第j剖面的声速异常大值判断值；

V_m(j)-(n-k-l)个数据的平均值；

s_x(j)-(n-k-l)个数据的标准差；

λ-由表1-1查得的与(n-k-l)相对应的系数。

表1-1统计数据个数(n-k-l)与对应的λ值

n-k-l	20	22	24	26	28	30	32	34	36	38
											λ	1.64	1.69	1.73	1.77	1.80	1.83	1.86	1.89	1.91	1.94
n-k-l	40	42	44	46	48	50	52	54	56	58
											λ	1.96	1.98	2.00	2.02	2.04	2.05	2.07	2.09	2.10	2.11
n-k-l	60	62	64	66	68	70	72	74	76	78
											λ	2.13	2.14	2.15	2.17	2.18	2.19	2.20	2.21	2.22	2.23
n-k-l	80	82	84	86	88	90	92	94	96	98
											λ	2.24	2.25	2.26	2.27	2.28	2.29	2.29	2.30	2.31	2.32
n-k-l	100	105	110	115	120	125	130	135	140	145
											λ	2.33	2.34	2.36	2.38	2.39	2.41	2.42	2.43	2.45	2.46
n-k-l	150	160	170	180	190	200	220	240	260	280
											λ	2.47	2.50	2.52	2.54	2.56	2.58	2.61	2.64	2.67	2.69
n-k-l	300	320	340	360	380	400	420	440	470	500
											λ	2.72	2.74	2.76	2.77	2.79	2.81	2.82	2.84	2.86	2.88

(3)按k＝0、l＝0、k＝1、l＝1、k＝2、l＝2……的顺序，将参加统计的数列的最小数据V_n-k(j)与异常判断值V₀₁(j)进行比较，当V_n-k(j)≤V₀₁(j)时，则去掉最小数据；将最大数据V_l+1(j)与V₀₂(j)进行比较，当V_l+1(j)≥V₀₂(j)时去掉最大数据，然后对剩余数据构成的数列重复式(1-2)～(1-5)的计算步骤，直到下列两式成立：

V_n-k(j)＞V₀₁(j)    (1-6)

V_l+1(j)＜v₀₂(j)    (1-7)

此时，V₀₁(j)为第j检测剖面的声速异常判断概率统计值。

2、声测线

在基桩声波透射法检测时，采用“声测线”代替惯用的“测点”进行描述更符合工程桩检测的实际情况，因为每一个声测通道中的测点可能对应多个检测剖面，没有唯一性，而声测线是组成某一检测剖面的两声测通道中测点之间所连的直线，声测线与其声场辐射区域内一段桩身混凝土是一一对应的，“声测线”的声学特性可表征其影响区域的混凝土质量，如图1示。

3、综合评判新方法的基本思路

基桩无论处于何种工作状态(抗压、抗拔、抗弯、抗扭、抗剪)桩的抗力均与桩身横截面的力学性能(截面积、抗拉、抗剪、抗压强度、弹性模量)密切相关。因此，以桩身横截面为基本单元对桩身完整性类别进行判定是合理的。

在声波透射法检测中，位于同一高程的声测线在桩身横向构成了一个检测横截面，各个检测横截面又将桩身沿纵向划分成长度为声测线间距的若干段圆柱体，由于换能器声场的空间辐射特性，每一个检测横截面上各条声测线实际上反映的是各检测横截面附近的一小段桩身混凝土的完整性状况(如图1示)。因此，在声波透射法测桩时，可以遵循这样的原则：由检测横截面内各条声测线的完整性状况来判定该检测横截面的完整性等级，而该检测横截面的完整性又代表了横截面附近一小段混凝土桩的完整性状况，因此综合各检测横截面的完整性状况就可以得出整条桩的完整性状况。

所以，首先必须根据同一检测横截面内各条声测线上声参数的变化来判定该声测线检测区域的桩身混凝土完整性类别(声测线完整性函数值)，然后综合同一检测横截面内的各条声测线的完整性类别来判定该检测横截面的完整性状况(检测横截面完整性类别指数)。最后，再综合桩身各检测横截面的完整性状况来对整条桩的完整性类别作判定。

4、声测线异常程度的判定

4.1受检桩声速临界值的确定方法

根据预留同条件混凝土试件或钻芯法获取的芯样试件的抗压强度与声速对比试验，结合本地区经验，确定正常情况下桩身混凝土声速低限值V_L，平均值V_P。当桩身混凝土未达到龄期而提前检测时，应对V_L、V_P的取值作适当调整。

(1)当V_L＜V₀₁(j)＜V_P时，    (4-1)

V_c(j)＝V₀₁(j)              (4-2)

式中V_c(j)——第j检测剖面的声速异常判断临界值；

V₀₁(j)——第j检测剖面的声速异常判断概率统计值；

V_P——正常情况下桩身混凝土声速平均值；

V_L——正常情况桩身混凝土声速低限值。

(2)当V₀₁(j)≤V_L或V₀₁(j)≥V_P时，应分析原因，V_c(j)的取值可参考同一桩的其它检测剖面的声速异常判断临界值或同一工程相同桩型的混凝土质量较稳定的受检桩的声速异常判断临界值综合确定。

同一桩型是指施工工艺相同、工程地质条件相近、混凝土的设计强度和配合比相同的桩。

(3)对单个检测剖面的桩，其声速异常判断临界值等于检测剖面声速异常判断临界值。对于三个及三个以上检测剖面的桩，应取各个检测剖面声速异常判断临界值的平均值作为该桩各声测线声速异常判断临界值。

$V_c=\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{V}_c\left(j\right)}{m}---(4-3)$

式中V_c——受检桩桩身混凝土声速异常判断临界值；

m——受检桩的检测剖面总数。

对同一根桩，桩身混凝土设计强度和配合比以及施工工艺都是一样的，应该采用一个临界值标准来判定各剖面内各条声测线的混凝土质量。

4.2声测线声速异常程度的判定方法

声测线声速异常程度可按表4-1进行判定。

表4-1声测线声速异常程度判定表

声测线声速Vi(j)(m/s)	声速异常程度
		Vi(j)＞Vc	无异常
0.95Vc＜Vi(j)≤Vc且Vi(j)＞VL	轻微异常
		0.87Vc＜Vi(j)≤0.95Vc且Vi(j)＞VL	较明显异常
0.75Vc＜Vi(j)≤0.87Vc且Vi(j)＞VL	明显异常
		Vi(j)≤0.75Vc或Vi(j)≤VL	严重异常

4.3声测线波幅异常判断的临界值确定方法

波幅异常判断的临界值应按下列公式计算：

$A_m\left(j\right)=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{pi}}\left(j\right)---(4-4)$

A_c(j)＝A_m(j)-6(4-5)

波幅异常的临界值判据为：

A_pi(j)＜A_c(j)    (4-6)

式中A_m(j)——第j检测剖面波幅平均值(dB)；

A_pi(j)——第j检测剖面第i声测线的波幅值；

A_c(j)——第j检测剖面波幅异常判断的临界值；

n——第j检测剖面的声测线总数。

波幅临界值判据式为A_pi(j)＜A_m(j)-6，即选择当信号首波幅值衰减量为对应检测剖面平均值的一半时的波幅分贝数为临界值，在具体应用中应注意下面几点：

波幅判据没有采用像声速判据那样各检测剖面取平均值的办法，而是采用单剖面判据，这是因为不同剖面间测距及声耦合状况差别较大，使波幅不具有可比性。

因波幅的衰减受桩身(墙身)混凝土不均匀性、声波传播路径和点源距离的影响，故应考虑声测管间距较大时波幅分散性而采取适当的调整。

因波幅的分贝数受仪器、传感器灵敏度及发射能量的影响，故应在考虑这些影响的基础上再采用波幅临界值判据。

当波幅差异性较大时，应与声速变化及主频变化情况相结合进行综合分析。

4.4声测线波幅异常程度判定方法

声测线波幅异常程度可按表4-2进行判定。

表4-2声测线波幅异常程度判定表

声测线波幅Api(j)(dB)	波幅异常程度
		Api(j)＞Ac(j)	无异常
Ac(j)-4＜Api(j)≤Ac(j)	轻微异常
		Ac(j)-8＜Api(j)≤Ac(j)-4	较明显异常
Ac(j)-12＜Api(j)≤Ac(j)-8	明显异常
		Api(j)≤Ac(j)-12	严重异常

4.5实测波形异常程度的评价方法

实测波形异常程度的评价可按表4-3规则结合图2-6进行判别：

表4-3实测波形异常程度判定表

实测波形异常程度	波形畸变度
		无异常	0
轻微异常	1
		较明显异常	2
明显异常	3
		严重异常	4

4.6声测线完整性函数值的取值

依据桩身混凝土声速和波幅参数的异常程度，结合实测波形的畸变程度以及斜测的结果，按表4-4所描述的特征确定各个检测剖面的各条声测线的完整性函数值。

表4-4声测线完整性函数值判定表

声测线完整性函数值I(j，i)	具备下列特征之一
		1	声速和波幅参数均无异常，波形畸变度为0；声速或波幅存在轻微异常，波形畸变度为0或1。
2	声速和波幅参数均存在轻微异常，波形畸变度为1或2；声速或波幅存在较明显异常，波形畸变度为2。
		3	声速和波幅参数均存在较明显异常，波形畸变度为2或3；声速或波幅存在明显异常，波形畸变度为3。
4	声速和波幅参数均存在明显异常，波形畸变度为3或4；声速或波幅存在严重异常，波形畸变度为4。

5、桩身各检测横截面的完整性类别指数

桩身各检测横截面(见图1)的完整性类别指数应按下列方法确定：

5.1当仅有一个检测剖面时：

K(i)＝I(1，i)    (5-1)

5.2当桩身有三个检测剖面时：

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差小于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{3}+\frac{2}{3}]---(5-2)$

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差大于或等于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}\left[\frac{\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{3}\right]+1---(5-3)$

5.3当桩身有六个检测剖面时：

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差小于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{2\mathrm{INT}\left[\frac{1}{2}\right\{I(5,i)+I(6,i)+1\left\}\right]+I(1,i)+I(2,i)+I(3,i)+I(4,i)}{6}+\frac{2}{3}]---(5-4)$

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差大于或等于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}\left[\frac{2\mathrm{INT}\left[\frac{1}{2}\right\{I(5,i)+I(6,i)+1\left\}\right]+I(1,i)+I(2,i)+I(3,i)+I(4,i)}{6}\right]+1---(5-5)$

式中K(i)-受检桩第i个检测横截面的桩身完整性类别指数；

I(j，i)-第j个检测剖面第i条声测线的完整性函数值；

m-检测剖面数；

INT-取整函数。

5.4式(5-2)至(5-5)中的加权函数是经过多种组合方式及多次试算结合模型桩的试验和工程桩的检测实践不断调整得到的。

5.5桩身埋五根声测管(见图7)将有10个检测剖面，可按下列两式进行判定

(1)当检测横截面内声测线完整性函数值极差小于2时：

即 $K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{5\mathrm{INT}\left[\frac{1}{5}\right\{\underset{j=6}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)+2\left\}\right]+\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{10}+\frac{2}{3}]---(5-10)$

(2)当检测横截面内声测线完整性函数值极差大于或等于2时：

即 $K\left(i\right)=\mathrm{INT}\left[\frac{5\mathrm{INT}\left[\frac{1}{5}\right\{\underset{j=6}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)+2\left\}\right]+\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{10}\right]+1---(5-11)$

6、桩身完整性类别的综合判定

桩身完整性类别应结合对桩身质量可疑点加密测试后确定的缺陷范围按表6-1所描述的特征进行判定。

表6-1桩身完整性类别判定表

类别	特征
		I	桩身各检测横截面完整性类别指数均为1。
II	桩身存在完整性类别指数为2的检测横截面。
		III	桩身存在完整性类别指数为3的检测横截面；在某深度50cm范围内检测横截面完整性类别指数均为2。
IV	桩身存在完整性类别指数为4的检测横截面；在某深度50cm范围内检测横截面完整性类别指数均为3。
		注：完整性类别由IV类往I类依次判定。

综合桩身各检测横截面完整类别对整条桩的完整性类别进行判定。当桩身沿桩长方向任意0.5m范围内存在连续的完整性类别指数均为2的检测横截面时，说明桩身缺陷在纵向分布范围较大，桩身完整性等级应降低一级(即判为III类)。

同样道理，当桩身沿桩长方向任意0.5m范围内存在连续的完整性类别指数均为3的检测横截面时，说明桩身缺陷在纵向分布范围较大，桩身完整性等级应降低一级(即判为IV类)。

Claims (13)

1.基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于：

(1)采用双边低高值剔除方法计算声参量异常判断临界值，计算桩身各剖面的声学参数，综合考虑概率法的声速临界值和混凝土声速的正常取值范围，依据声参数检测值与异常判断临界值的偏离程度制定缺陷程度判定标准；

(2)采用声测线代替惯用的测点对声波透射法的声学参数进行描述，依据各种声参数的物理特性和数据的稳定性，将它们合理组合，制定综合判定检测剖面中各声测线的完整性类别的标准；

(3)采用以桩身横载面为基本判别单元结合横截面上各条声测线的完整性状况来判定桩身各横截面的完整性状况，并以此为基础来评价整条桩的完整性状况，从桩身整体角度对其完整性类别进行评判。

2.根据权利要求1所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于采用双边低高值剔除方法计算声参量异常判断临界值的具体方法是：

(1)将第j检测剖面各声测线的声速值V_i(j)由大到小依次排序，即：

V₁(j)≥V₂(j)≥…V_n-l(j)≥…V_i-1(j)≥V_i(j)≥V_i+1(j)≥…V_n-k(j)≥…V_n-1(j)≥V_n(j)

式中：V_i(j)-第j检测剖面第i声测线声速，i为1～n；

n-第j检测剖面的声测线总数；

k-拟去掉的低声速值的数据个数，k＝0，1，2，…；

l-拟去掉的高声速值的数据个数，l＝0，1，2，…；

(2)对去掉V_i(j)中k个最小数值和l个最大数值后的其余数据进行统计计算：

V₀₁(j)＝V_m(j)-λ·s_x(j)

V₀₂(j)＝V_m(j)+λ·s_x(j)

$V_m\left(j\right)=\frac{1}{n-k-l}\underset{i=l+1}{\overset{n-k}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i\left(j\right)$

$s_x\left(j\right)=\sqrt{\frac{1}{n-k-l-1}\underset{i=l+1}{\overset{n-k}{\mathrm{\Σ}}}{(V_i\left(j\right)-V_m\left(j\right))}^2}$

式中：V₀₁(j)-第j剖面的声速异常小值判断值；

V₀₂(j)-第j剖面的声速异常大值判断值；

V_m(j)-(n-k-l)个数据的平均值；

s_x(j)-(n-k-l)个数据的标准差；

λ-由表格查得的与(n-k-l)相对应的系数；

(3)按k＝0、l＝0、k＝1、l＝1、k＝2、l＝2……的顺序，将参加统计的数列的最小数据V_n-k(j)与异常判断值V₀₁(j)进行比较，当V_n-k(j)≤V₀₁(j)时，则去掉最小数据；将最大数据V_l+1(j)与V₀₂(j)进行比较，当V_l+1(j)≥V₀₂(j)时去掉最大数据，然后对剩余数据构成的数列重复式的计算步骤，直到下列两式成立：

V_n-k(j)＞V₀₁(j)    V_l+1(j)＜V₀₂(j)

此时，V₀₁(j)为第j检测剖面的声速异常判断概率统计值。

3.根据权利要求1所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于声测线是指组成某一检测剖面的两声测通道中测点之间所连的直线，声测线与其声场辐射区域内一段桩身混凝土是一一对应的，声测线的声学特性可表征其影响区域的混凝土质量。

4.根据权利要求1所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于以声测线为基础、以桩身横截面为基本单元对桩身完整性类别进行整体判定的过程是：首先根据同一检测横截面内各条声测线上声参数的变化来判定该声测线检测区域的桩身混凝土完整性类别，然后综合同一检测横截面内的各条声测线的完整性类别来判定该检测横截面的完整性状况，最后再综合桩身各检测横截面的完整性状况来对整条桩的完整性类别作判定。

5.根据权利要求2所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于受检桩声速临界值的确定方法是：根据预留同条件混凝土试件或钻芯法获取的芯样试件的抗压强度与声速对比试验，确定正常情况下桩身混凝土声速低限值V_L及平均值V_P，当桩身混凝土未达到龄期而提前检测时，应对V_L、V_P的取值作适当调整，当

(1)V_L＜V₀₁(j)＜V_P时，

V_c(j)＝V₀₁(j)

式中V_c(j)——第j检测剖面的声速异常判断临界值；

V₀₁(j)——第j检测剖面的声速异常判断概率统计值；

V_P——正常情况下桩身混凝土声速平均值；

V_L——桩身混凝土声速低限值；

(2)V₀₁(j)≤V_L或V₀₁(j)≥V_P时，V_c(j)的取值可参考同一桩的其它检测剖面的声速异常判断临界值或同一工程相同桩型的混凝土质量较稳定的受检桩的声速异常判断临界值综合确定，其中同一桩型是指施工工艺相同、工程地质条件相近、混凝土的设计强度和配合比相同的桩；

(3)对单个检测剖面的桩，其声速异常判断临界值等于检测剖面声速异常判断临界值；对于三个及三个以上检测剖面的桩，取各个检测剖面声速异常判断临界值的平均值作为该桩各声测线声速异常判断临界值；

$V_c=\frac{\underset{j=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{V}_c\left(j\right)}{m}$

式中V_c——受检桩桩身混凝土声速异常判断临界值；

m——受检桩的检测剖面总数。

6.根据权利要求4所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于声测线声速异常程度按以下规则进行判定：

当V_i(j)＞V_c，无异常；

当0.95V_c＜V_i(j)≤V_c且V_i(j)＞V_L，轻微异常；

当0.87V_c＜V_i(j)≤0.95V_c且V_i(j)＞V_L，较明显异常；

当0.95V_c＜V_i(j)≤0.87V_c且V_i(j)＞V_L，明显异常；

当V_i(j)≤0.75V_c或V_i(j)≤V_L，严重异常。

7.根据权利要求4所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于声测线波幅异常判断的临界值按下列公式计算：

$A_m\left(j\right)=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_{\mathrm{pi}}\left(j\right)$

A_c(j)＝A_m(j)-6

波幅异常的临界值判据为：

A_pi(j)＜A_c(j)

式中A_m(j)——第j检测剖面波幅平均值(dB)；

A_pi(j)——第j检测剖面第i声测线的波幅值；

A_c(j)——第j检测剖面波幅异常判断的临界值；

n——第j检测剖面的声测线总数。

8.根据权利要求4所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于声测线波幅异常程度按以下规则进行判定：

当A_pi(j)＞A_c(j)，无异常；

当A_c(j)-4＜A_pi(j)≤A_c(j)，轻微异常；

当A_c(j)-8＜A_pi(j)≤A_c(j)-4，较明显异常；

当A_c(j)-12＜A_pi(j)≤A_c(j)-8，明显异常；

当A_pi(j)≤A_c(j)-12，严重异常。

9.根据权利要求4所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于实测波形异常程度的评价按以下规则进行判别：无异常，0；轻微异常，1；较明显异常，2；明显异常，3；严重异常，4。

10.根据权利要求4所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于声测线完整性函数值的取值方法是依据桩身混凝土声速和波幅参数的异常程度，结合实测波形的畸变程度以及斜测的结果，按以下所描述的特征确定各个检测剖面的各条声测线的完整性函数值：

(1)声速和波幅参数均无异常，波形畸变度为0，声速或波幅存在轻微异常，波形畸变度为0或1，声测线完整性函数值I(j，i)为1；

(2)声速和波幅参数均存在轻微异常，波形畸变度为1或2，声速或波幅存在较明显异常，波形畸变度为2，声测线完整性函数值I(j，i)为2；

(3)声速和波幅参数均存在较明显异常，波形畸变度为2或3，声速或波幅存在明显异常，波形畸变度为3，声测线完整性函数值I(j，i)为3；

(4)声速和波幅参数均存在明显异常，波形畸变度为3或4，声速或波幅存在严重异常，波形畸变度为4，声测线完整性函数值I(j，i)为4。

11.根据权利要求4所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于桩身各检测横截面完整性类别指数按下列方法确定：

当仅有一个检测剖面时：

K(i)＝I(1，i)

当桩身有三个检测剖面时：

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差小于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{3}+\frac{2}{3}]$

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差大于或等于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}\left[\frac{\underset{j=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)}{3}\right]+1$

当桩身有六个检测剖面时：

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差小于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{2\mathrm{INT}\left[\frac{1}{2}\right\{I(5,i)+I(6,i)+1\left\}\right]+I(1,i)+I(2,i)+I(3,i)+I(4,i)}{6}+\frac{2}{3}]$

如果横截面内各条声测线完整性类别指数极差大于或等于2，则

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}\left[\frac{2\mathrm{INT}\left[\frac{1}{2}\right\{I(5,i)+I(6,i)+1\left\}\right]+I(1,i)+I(2,i)+I(3,i)+I(4,i)}{6}\right]+1$

式中K(i)-受检桩第i个检测横截面的桩身完整性类别指数；

I(j，i)-第j个检测剖面第i条声测线的完整性函数值；

m-检测剖面数；

INT-取整函数。

12.根据权利要求4所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于当桩身埋五根声测管有10个检测剖面时，按下列两式进行判定：

(1)当检测横截面内声测线完整性函数值极差小于2时，按以下公式计算：

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{5\mathrm{INT}\left[\frac{1}{5}\right\{\underset{j=6}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)+2\left\}\right]+\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}I(j.i)}{10}+\frac{9}{10}]$

(2)当检测横截面内声测线完整性函数值极差大于或等于2时，按以下公式计算：

$K\left(i\right)=\mathrm{INT}[\frac{5\mathrm{INT}\left[\frac{1}{5}\right\{\underset{j=6}{\overset{10}{\mathrm{\Σ}}}I(j,i)+2\left\}\right]+\underset{j=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}I(j.i)}{10}+\frac{1}{10}]+1$

13.根据权利要求4所述的基桩声波透射法检测数据综合评判方法，其特征在于桩身完整性类别应结合对桩身质量可疑点加密测试后确定的缺陷范围按以下所描述的特征进行判定：

桩身各检测横截面完整性类别指数均为1，I类；

桩身存在完整性类别指数为2的检测横截面，II类；

桩身存在完整性类别指数为3的检测横截面；在某深度50cm范围内检测横截面完整性类别指数均为2，III类；

桩身存在完整性类别指数为4的检测横截面；在某深度50cm范围内检测横截面完整性类别指数均为3，IV类；

完整性类别由IV类往I类依次判定。

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