CN108318584A - 单孔声波联合跨孔ct检测桩身质量和倾斜度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，通过在待检测桥桩周围钻4个孔，所述4个钻孔对角线连线均通过所述桥桩的中心线，首先利用单孔声波检测法检测，得出待检测的桥桩是否有断桩、缩颈的质量问题，然后再通过跨孔声波CT层析成像检测法对待检测的桥桩检测，从所述跨孔声波CT层析成像检测得出的色值图观察波速值是否分布连续，并判断待检测的桥桩是否有质量缺陷或结构倾斜的问题。本发明通过单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，在桩基使用过程中即可进行检测，而且无需预埋设备即可检测，同时检测过程不会对桩基造成损伤，操作方便，可行性高。

Description

单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法
技术领域
本发明涉及桩基检测技术领域，特别是涉及一种单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法。
背景技术
目前建筑领域广泛采用桩基结构，结构中的桩身完整性对建筑物的安全有很重要的影响，而目前常见的桩基检测手段有如下几种：
一、静载试验：由桩顶压载荷来判断桩基质量；
二、钻芯法：用钻机钻芯来直观观测桩基质量；
三、低应变法：用手锤或力锤、力棒敲击桩顶，由此产生的应力波沿桩身以波速C向下传播，应力波通过桩阻抗z(Z：AC)变化界面时(如缩径、夹异物、混凝土离析或扩径)，一部分应力波产生反射向上传播，另一部分应力波产生透射向下传播至桩端，在桩端处又产生反射。由安装在桩顶的加速度或速度传感器，接收反射波信号，得到加速度时程曲线。从曲线形态特征可以判断阻抗变化位置或校核桩长，由平均波速大小估计混凝土的强度等级；
四、高应变法：高应变检测是一种对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行判定的检测方法，实验时用重锤冲击桩顶，实测桩顶部的速度和力时程曲线，通过波动理论分析。
以上四种常用的检测方法因为要在桩顶加压荷载、钻芯或者锤击，因此需要桩顶暴露出来才可以操作，只能在桩基施工完成，而上部结构尚未施工的时候使用。如果在使用过程中使用，势必要停止桥梁的使用或者对桥梁造成损伤。
五、声波透射法：声波透射法(crosshole sonic logging)指在预埋声测管之间发射并接收声波，通过实测声波在混凝土介质中传播的声时、频率和波幅衰减等声学参数的相对变化，对桩身完整性进行检测的方法。此检测方法需要预埋声管，预埋声管只能在桩基使用时进行。
由此可见，在桥梁的使用过程中，如果需要对其桩基进行检测，上述五种现有的桩基检测方式或者在不暂停桥梁使用的情况下不能使用，或者因地质目标体与围岩的电磁特性差异较小而难以奏效，或者需要预埋设备。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，该检测方法可以在桥梁的使用过程中，未预埋设备的条件下，对桩身质量和倾斜程度进行检测，并且不会对结构造成损伤。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，首先利用单孔声波检测法检测后，再通过跨孔声波CT层析成像检测法对待检测的桥桩检测，对比分析得出结论，具体步骤如下：
A、单孔声波检测：
(1)在待检测的桥桩周围钻孔，通过电缆将电源、主机、声波传感器、声波检测仪连接起来；
(2)将声波传感器下放至所述钻孔内；
(3)通过振动冲击器在桥桩上撞击，以激发声波信号，所述声波信号沿所述桥桩桩基深度方向传播，同时引起周边土体振动并传播至所述钻孔内被所述声波传感器接收，所述声波传感器将接收到的声波信号传输给声波检测仪，所述声波检测仪将采集到的声波信号传输给所述主机，经所述主机处理后，在所述主机屏幕上显示出所述声波信号曲线图；
(4)改变所述声波传感器在所述钻孔内的深度位置，重复第(3)步，得到不同深度的声波信号曲线图，直至完成所述桥桩检测段的检测；
(5)观察所述主机屏幕上显示出的不同深度的声波信号曲线图，其中曲线采用直角坐标系，X轴为采样时间，Y轴为对应的幅值；然后提取各深度曲线的初至值和最大波幅并绘制初至波走时-深度曲线和最大波幅-深度曲线，此时，曲线采用直角坐标系，X轴为传感器深度值，Y轴为对应的初至波走时或最大波幅，观察判断所述初至波走时-深度曲线和最大波幅-深度曲线是否平滑、是否有突变以及突变点的位置，分析，得出单孔声波检测结果；
B、跨孔声波CT层析成像检测：
(6)继续在待检测的桥桩周围钻孔，保证所述钻孔数量不少于两个，通过电缆将电源、主机、声波传感器、声波检测仪连接起来；
(7)将多个所述声波传感器通过电缆等间距串联连接后放入第一钻孔内，在第二钻孔内放入激振器，调整所述激振器的深度使其与最深的声波传感器等深度，所述第一钻孔与所述第二钻孔的对角线连线通过所述桥桩的中心线；
(8)激发所述激振器，以激发声波信号，所述声波信号穿过所述桥桩桩基传播至所述第一钻孔内被多个所述声波传感器接收，多个所述声波传感器将接收到的声波信号传输给所述声波检测仪，所述声波检测仪将采集到的声波信号转换、记录、并传输给所述主机，经过所述主机处理后，得到声波信号曲线图；
(9)按所述间距上提所述激振器，重复步骤(8)；
(10)调整串联连接后的声波传感器组于第一钻孔内的深度，重复步骤(6) ～(9)，直至完成所述桥桩检测段的检测；
(11)对现场采集的声波传感器和激振器的位置信息编辑处理，使所述声波信号曲线图、记录数据与所述位置信息合为整体，通过二维最短路径法建立射线追踪方程，并采用LSQR求解方程，反演得出钻孔间声波速度分布矩阵，然后根据所述钻孔间声波速度分布矩阵绘制并输出色值图；
C、对比分析：
(12)从所述单孔声波检测结果可知待检测的桥桩是否有断桩、缩颈的质量问题，从所述跨孔声波CT层析成像检测得出的色值图观察波速值是否分布连续，并判断待检测的桥桩是否有质量缺陷或结构倾斜的问题。
可选的，在所述步骤(3)中，观察声波曲线初至点是否清晰，如不清晰，在同一深度重复激发声波信号，直至声波曲线初至点清晰。
可选的，在所述步骤(3)中，撞击所述桥桩外壁的位置到所述钻孔中心线的垂直距离为2.5m，撞击所述桥桩外壁的位置距离地面为0.3m。
可选的，在所述步骤(4)中，所述声波传感器在所述钻孔内的深度变化为1m。
可选的，在所述步骤(6)中，所述钻孔的数量为4个，所述4个钻孔对角线连线均通过所述桥桩的中心线。
可选的，所述激振器为电火花激振器。
可选的，在所述步骤(7)中，将12个所述声波传感器通过电缆以0.5m 的间距串联连接后放入第一钻孔内。
可选的，在所述步骤(10)中，串联连接后的声波传感器组在第一钻孔内上调6.0m，所述激振器的深度与最深的声波传感器等深度。
可选的，在所述步骤(10)完成所述桥桩检测段的检测后，对所述声波信号曲线图进行波形处理，所述波形处理包括滤波、时窗和叠加处理。
可选的，在所述步骤(7)中，所述第一钻孔内装有水，所述声波传感器为水声检波器。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的一种单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，在桩基使用过程中即可进行检测，而且无需预埋设备即可检测，同时检测过程不会对桩基造成损伤，操作方便，可行性高，首先通过单孔声波检测桩基是否存在结构断裂等缺陷情况，并准确判断出缺陷位置，然后进一步通过跨孔声波对桩身质量和倾斜度进行检测，单孔声波联合跨孔声波的检测方法，对桩基的质量进行了精确检测，保证了检测效果及其准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中待检测桥桩的场地平面示意图；
图2为本发明中单孔声波检测的测线布置示意图；
图3为本发明中单孔测试波列图；
图4为本发明中单孔声波检测的初至波走时-深度曲线图；
图5为本发明中单孔声波检测的最大波幅-深度曲线图；
图6为本发明中跨孔声波CT层析成像钻孔的测线布置示意图；
图7为本发明中的滤波处理示意图；
图8为本发明中的K1-K3剖面-2～-15m段波速分布图；
图9为本发明中的K1-K3剖面-24～-42m段波速分布图
图10为本发明中的K2-K4剖面-2～-15m段波速分布图；
图11为本发明中的K2-K4剖面-20～-32m段波速分布图；
图12为本发明中倾斜角计算的示意图；
图13为质心计算部分网格划分示意图；
附图标记说明：1、桥桩；2、电缆；3、声波传感器；4、振动冲击器；5、激振器；K4、第一钻孔；K2、第二钻孔；K1、第三钻孔；K3、第四钻孔；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本实施例对福建宁德核电站马屿大桥的桥墩进行了桩身质量和倾斜度的检测，该场地位于偏僻村郊，最近平行公路距离测试现场在50m以外，外来车辆极少，且多为行人和自行车、小型轿车等，对测试无影响，由于测试桥桩上部为公路，行驶车辆多为运输车辆，间或有重型卡车，引起的振动较大，对本次测试会构成较大影响。为了排除该部分因素的影响，对该公路的交通进行了观测，往来车辆尽管以大中型车辆居多，但数量很少，过车密度大约为1 辆/2min，因此采用错时检测的方式排除干扰。由专人值守观察往来车辆，并提前通知现场检测人员避开通车时段。图1-2为检测时周边及现场的环境状况。具体检测步骤和方法如下：
如图1-2所示，首先对桥桩1进行单孔声波检测，具体步骤为：
(1)在待检测的桥桩1周围钻孔，通过电缆2将电源、主机、声波传感器3、声波检测仪连接起来，打开主机，运行声波采集及分析软件，如上海岩联工程技术有限公司的声波采集及分析软件；由于本发明中涉及到利用跨孔声波CT层析成像法检测，所以，于本实施例中，在待检测的桥桩1周围共钻孔 4个，分别为第一钻孔K4、第二钻孔K2、第三钻孔K1、第四钻孔K3，选用第一钻孔K4为单孔声波检测孔对桥桩1进行单孔声波检测。
为了保证检测结果的准确性，于本实施例中，在测试前进行了测斜，结果表明，钻孔基本垂直，偏离垂直方向最大为50mm，基本不会对测试造成影响。
(2)将声波传感器3下放至第一钻孔K4内；于本实施例中，声波传感器3下放至第一钻孔K4内2m的位置。
(3)通过振动冲击器4在桥桩1上撞击，以激发声波信号，所述声波信号沿桥桩1桩基深度方向传播，同时引起周边土体振动并传播至第一钻孔K4 内被声波传感器3接收，声波传感器3将接收到的声波信号传输给声波检测仪，所述声波检测仪将采集到的声波信号传输给所述主机，经过所述声波采集及分析软件处理后，在所述主机屏幕上显示出所述声波信号曲线图。
于本实施例中，撞击桥桩1外壁的位置到第一钻孔K4中心线的垂直距离为2.5m，撞击桥桩1外壁的位置距离地面为0.3m。
为保证所述声波曲线起跳位置易于提取，满足分析判断要求，于本实施例中，所述主机屏幕上显示出所述声波信号曲线图后，观察所述声波曲线初至点是否清晰，如不清晰，在同一深度重复激发声波信号，直至声波曲线初至点清晰为止。
(4)改变声波传感器3在第一钻孔K4内的深度位置，重复第(3)步，得到不同深度的声波信号曲线图，直至完成桥桩1检测段的检测。
于本实施例中，声波传感器3在所述钻孔内的深度变化选为但不限于1m。
(5)观察所述主机屏幕上显示出的不同深度的声波信号曲线图，如图3 所示，然后，提取各深度曲线的初至值和最大波幅并绘制走时-深度曲线和最大波幅-深度曲线，如图4-5所示，观察判断走时-深度曲线4和最大波幅-深度曲线5是否平滑，得出单孔声波检测结果。
在桥桩质量完好，结构完整的情况下，声波在传播过程中能量不断减小，但声能量曲线连续平滑；在桥桩发生开裂的情况下，声波在开裂界面发生反射，向下透射传播的能量发生跳跃式下降，下方钻孔中传感器接收到的声能量值也随之大幅度下降。通过对不同深度接收到的声波曲线的对比分析，可用于判断桩基质量变化情况。由此，观察单孔声波检测法得出的单孔测试波列图、走时 -深度曲线图和最大波幅-深度曲线图，即图3-5，可知，随着深度增加，声波曲线起跳位置及初至点逐渐延后，波幅整体递减，走时-深度曲线图和最大波幅-深度图曲线平滑，无突变点。由此可得出结论：测试深度范围内未出现明显波形特征、走时或波幅值异常变化，表明桥桩1结构连续，未发现明显的断桩、缩颈等质量问题。
为了保证检测结果的精确性，同时，判断待检测的桥桩1是否有质量缺陷或结构倾斜的问题，进而，对桥桩1进行跨孔声波CT层析成像检测。
跨孔声波CT层析成像运用的原理即CT(Computerized Tomography)－计算机断层成像，是一种在不破坏物体结构的前提下，根据物体周边所获取的某种物理量(如波速、X线光强、电子束强等)的投影数据，运用一定的数学方法，通过计算机处理，重建物体特定层面上的二维图像。Radon变换是CT 技术的主要理论基础，1917年数学家Radon证明，已知所有入射角θ的投影函数u(p,θ)可以恢复唯一的图像函数f(x,y)。
本发明通过声波CT对桥桩进行跨孔声波CT层析成像，数据处理后，进行声波CT成像反演，反演得出钻孔间声波速度分布矩阵，然后根据矩阵绘制并输出色值图，横坐标为孔间距(单位：m)，纵坐标为深度(单位：m)，色值表示波速值。桩基、土层、卵石，基岩的波速不同，即可通过测试剖面的波速分布情况，推断空间结构。根据不同颜色的分布，即可得知桩身质量情况和是否倾斜。于本实施例中，具体步骤为：
(6)使用桥桩1周围的钻孔即第一钻孔K4、第二钻孔K2、第三钻孔K1、第四钻孔K3，如图1所示，然后通过电缆将电源、主机、声波传感器3、声波检测仪连接起来，打开主机，运行声波采集及分析软件。
(7)将多个声波传感器3通过电缆等间距串联连接形成声波传感器组，如图6所示，然后将所述声波传感器组放入第一钻孔K4内，在第二钻孔K2 内放入激振器5，调整激振器5的深度使其与最深的声波传感器等深度，第一钻孔K4与第二钻孔K2的对角线连线通过桥桩1的中心线；
于本实施例中，选为但不限于将12个声波传感器3通过电缆以0.5m的间距串联连接后放入第一钻孔K4内。为了提高声波传播速度，于本实施例中，第一钻孔K4内装有水，声波传感器3选为水声检波器，激振器5可选为电火花激振器。
(8)激发激振器5，以激发声波信号，所述声波信号穿过桥桩1桩基传播至第一钻孔K4内被多个声波传感器3接收，多个声波传感器3将接收到的声波信号传输给所述声波检测仪，所述声波检测仪将采集到的声波信号转换、记录、并传输给所述主机，所述主机自动记录数据，并经过所述声波采集及分析软件处理后，在所述主机屏幕上显示出声波信号曲线图。
(9)按所述间距上提激振器5，重复步骤(8)；
于本实施例中，如图6所示，将激振器5上提0.5m后，重复步骤(8)，然后重复上述过程即“将激振器5上提0.5m”12次，得到声波信号曲线图，所述主机自动记录数据。
(10)调整串联连接后的声波传感器组于第一钻孔K4内的深度，重复步骤(6)～(9)，直至完成桥桩1检测段的检测。
于本实施例中，如图6所示，串联连接后的声波传感器组在第一钻孔K4 内上调6.0m，激振器5的深度与最深的声波传感器3等深度。重复步骤(6) ～(9)，直至完成桥桩1检测段的检测。
为了确定检测结果的精确性，可以对多个钻孔进行分组，选择多组钻孔对桥桩1进行检测，于本实施例中，如图1所示，还可以于第三钻孔K1内放入所述声波传感器组，于第二钻孔内放入激振器5，然后按照步骤(6)～(10)，直至完成桥桩1检测段的检测。
于本实施例中，为了提高数据质量，需要进行波形处理，包括各种滤波、时窗和叠加处理。如图7示出了通过声波采集及分析软件进行滤波处理后的声波信号曲线图。
初至位置也就是声波起跳点，代表了声波的走时，于本实施例中，采用了上海岩联工程技术有限公司开发的YL-PCL超声波反演分析软件，所述 YL-PCL超声波反演分析软件具有首波自动提取的功能，根据提取到的初至位置，结合采样间隔和系统延时即可计算出声波走时。
(11)所有波形曲线的首波走时提取完成后，在YL-PCL超声波反演分析软件中对现场进行采集的声波传感器3和激振器5的位置信息编辑处理，将所述位置信息添加到数据文件中，软件自动生成带有位置和孔间距信息的合成文件。然后，利用所述YL-PCL超声波反演分析软件进行声波CT成像反演，通过二维最短路径法建立射线追踪方程，并采用LSQR求解方程，反演得出钻孔间声波速度分布矩阵，然后根据所述钻孔间声波速度分布矩阵绘制并输出色值图。
于本实施例中，本次测试提供波速色值图(单位：m/s)，纵坐标为孔中采样深度(单位：m)，横坐标为孔间距离(单位：m)。
(1)K1-K3剖面
测试深度2m～42m，剖面宽度6.3m。
剖面内测点间平均纵波速度Vpa＝3556m/s，最小波速Vmin＝2318m/s，最大波速Vmax＝5400m/s。
根据以上两点间的声波测试分析结果推断孔间纵波速度对应的结构，最终绘制孔间CT联合剖面图，如图8-9所示(图中的背景代表纵波速度的数值，暖色表示数值大，冷色表示数值小，横轴为剖面距离，纵轴为钻孔深度)，土层纵波速度值为：2000～2400m/s(棕色)；卵石层为2400-3200m/s(灰蓝色)，岩石层纵波速度值为：3200-4600m/s(绿黄色)，桥墩结构纵波速度值为：4600-5400m/s(红橙色)。纵向为深度，横向为钻孔位置。
图8-9为剖面CT测试成果图，由图可得，在测试范围内，剖面总体波速上部小于下部，桥桩结构的波速明显大于周边岩土结构，且分界面也较为明显。波速剖面中，桥桩结构波速分布较为均匀，无明显低波速区，即未发现明显桥桩结构断裂等缺陷。
(2)K2-K4剖面
测试深度2m～32m，剖面宽度6.3m。
剖面内测点间平均纵波速度Vpa＝3556m/s，最小波速Vmin＝2305m/s，最大波速Vmax＝5400m/s。
根据以上两点间的声波测试分析结果推断孔间纵波速度剖面图，如图 10-11所示(图中的背景代表纵波速度的数值，暖色表示数值大，冷色表示数值小，横轴为剖面距离，纵轴为钻孔深度)，土层纵波速度值为：2000～2400m/s (蓝色)；卵石层为2400-3200m/s(蓝灰色)，岩石层纵波速度值为：3200-4600 m/s(绿黄色)，桥墩结构纵波速度值为：4600-5400m/s(红橙色)。
图10-11为剖面CT测试成果图，由图可得，在测试范围内，剖面总体波速上部小于下部，桥桩结构的波速明显大于周边岩土结构，且分界面也较为明显。波速剖面中，桥桩结构波速分布较为均匀，无明显低波速区，即未发现明显桥桩结构缺陷。
最后对桥桩1倾斜度进行计算：
从图8-11的声波CT图像中可知，桥桩1结构边界并不光滑，难以直接确定中心线，因此本实施例中首先计算截面质量中心，然后以质量中心点与端头中心点的连线作为中轴线计算其倾斜度。计算原理和过程如下：
(1)如图12-13所示，设检测得到的桥桩包络边界为图中ABCD组成的多边形，将其进行矩形单元格离散化处理，则其质心M的坐标计算公式如下所示：
离散化后的计算公式如下:
(2)根据上一步计算得到了质心M的坐标，连接桥桩端头中心O和质心 M，得到直线LOM，计算LOM与LOO’的夹角，作为桥桩的倾斜角(A’B’C’D’为倾斜后的桥桩矩形截面)。
根据以上计算原理和过程，对本实施例中桥桩1进行了计算，边界线采用了声波CT检测得到的以4600m/s波速划定的等波速线；单元格采用了20mm ×20mm的正方形单元格(部分区域网格划分图如图10所示)，单元格质量均记为1，边界部分超出最后一个整数单元格的面积未计入，面积误差小于1％，不会对结果的正确性有较大影响。以设计桩位端头O为原点建立坐标系，垂直于地面为Y轴，X垂直Y轴向右，采用了标准的笛卡尔直角坐标系。
计算得到该桥桩向K3方向倾斜0.021°，向K2方向倾斜0.033°，未发现明显倾斜迹象。
采用声波CT层析成像方法对两个剖面进行了调查，即K1-K3和K2-K4 剖面，总的分析结果如下：
(1)测试过程中，周边环境干扰小，接收到信号完整，波形清晰，噪声干扰小，满足反演分析需要。
(2)K2钻孔探头下至最深32m位置，K2-K4剖面有效测试深度为2-32m； K1、K3钻孔测试探头均顺利下至最深42m，K1-K3剖面有效测试深度为2-42m。
(3)K2-K4剖面图像中，测试范围内地质分层明显，桥桩与周边岩土层分层明显，桥桩结构的波速明显大于周边岩土层波速，桥桩结构的纵波速度值定为：4600～5400m/s。整个桥桩范围内波速值分布连续，无明显波速低速区，未发现明显质量缺陷。
(4)K1-K3剖面图像中，测试范围内地质分层明显，桥桩与周边岩土层分层明显，桥桩结构的波速明显大于周边岩土层波速，桥桩结构的纵波速度值定为：4600～5400m/s。整个桥桩范围内波速值分布连续，无明显波速低速区，未发现明显质量缺陷。
(5)从倾斜计算结果来看，该桥桩向K3方向倾斜0.021°，向K2方向倾斜0.033°，未发现明显倾斜。
(6)该CT成果为整体场地地基的综合评价提供了可靠依据。
结合单孔声波联合跨孔声波CT层析成像法检测桩身质量和倾斜度，通过对比分析，得出如下结论：
(1)单孔声波测试中，周边环境干扰小，接收到信号完整，波形清晰，噪声干扰小，起跳位置易于提取，满足分析判断要求。
(2)从K4单孔声波测试结果可知，随着深度增加，声波曲线起跳位置逐渐延后，波幅递减，测试深度范围内未出现明显波形特征、走时或振幅值变化，表明桥墩结构连续，未发现明显的断桩、缩颈等质量问题。
(3)跨孔声波CT层析成像测试过程中，周边环境干扰小，接收到信号完整，波形清晰，噪声干扰小，声波初至点易于提取，有利于声波走时的准确计算和后续成像分析。
(4)K2钻孔成孔后底部发生淤积，CT测试探头下至最深32m位置，K2-K4 剖面有效测试深度为2-32m；K1、K3钻孔测试探头均顺利下至最深42m，K1-K3 剖面有效测试深度为2-42m。
(5)从K2-K4声波CT测试图像可以看出，测试范围内地质分层明显，桥桩与周边岩土层分层明显，桥桩结构的波速明显大于周边岩土层波速，桥桩结构的纵波速度值为：4600～5400m/s。整个桥桩范围内波速值分布连续，无明显波速低速区，未发现明显质量缺陷。
(6)从K1-K3声波CT测试图像可以看出，测试范围内地质分层明显，桥桩与周边岩土层分层明显，桥桩结构的波速明显大于周边岩土层波速，桥桩结构的纵波速度值为：4600～5400m/s。整个桥桩范围内波速值分布连续，无明显波速低速区，未发现明显质量缺陷。
(7)以4600m/s作为桥桩结构与周边岩土体的波速分界面计算了其倾斜度，从计算结果来看，该桥桩向K3方向倾斜0.021°，向K1方向倾斜0.033°，未发现明显倾斜。
综上所述，采用单孔声波测试和跨孔声波CT测试方法对桥桩进行了质量调查，在该过程中未发现明显的质量缺陷或结构倾斜。
需要说明的是，本发明实施例中仅是提供了对某地桥桩检测的案例，本发明并不局限于该地，本发明也适用于其他地区的桥桩桩身质量和倾斜度的检测；本发明并不局限于实施例中声波传感器下放至钻孔内的位置，其他能满足检测要求的深度均可以；撞击桥桩外壁的位置到钻孔中心线的垂直距离以及撞击桥桩1外壁的位置与地面的距离并不局限于实施例，其他能满足检测要求的距离均可以；在待检测的桥桩周围钻孔数量并不局限于实施例中的4个，在保证接收信号孔与发出信号孔之间的对角线连线通过桥桩中心线的基础上，其他的多个钻孔数量也可以；多个声波传感器通过电缆等间距串联连接形成声波传感器组中声波传感器的个数及间距并不局限于本实施例，只要能够满足检测要求即可；声波采集及分析软件并不限于本实施例中的YL-PCL超声波反演分析软件，其他能够实现声波采集及分析相应功能的软件均可。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，首先利用单孔声波检测法检测后，再通过跨孔声波CT层析成像检测法对待检测的桥桩检测，对比分析得出结论，具体步骤如下：
A、单孔声波检测：
(1)在待检测的桥桩周围钻孔，通过电缆将电源、主机、声波传感器、声波检测仪连接起来；
(2)将声波传感器下放至所述钻孔内；
(3)通过振动冲击器在桥桩上撞击，以激发声波信号，所述声波信号沿所述桥桩桩基深度方向传播，同时引起周边土体振动并传播至所述钻孔内被所述声波传感器接收，所述声波传感器将接收到的声波信号传输给声波检测仪，所述声波检测仪将采集到的声波信号传输给所述主机，经所述主机处理后，在所述主机屏幕上显示出所述声波信号曲线图；
(4)改变所述声波传感器在所述钻孔内的深度位置，重复第(3)步，得到不同深度的声波信号曲线图，直至完成所述桥桩检测段的检测；
(5)观察所述主机屏幕上显示出的不同深度的声波信号曲线图，其中曲线采用直角坐标系，X轴为采样时间，Y轴为对应的幅值；然后提取各深度曲线的初至值和最大波幅并绘制初至波走时-深度曲线和最大波幅-深度曲线，此时，曲线采用直角坐标系，X轴为传感器深度值，Y轴为对应的初至波走时或最大波幅，观察判断所述初至波走时-深度曲线和最大波幅-深度曲线是否平滑、是否有突变以及突变点的位置，分析，得出单孔声波检测结果；
B、跨孔声波CT层析成像检测：
(6)继续在待检测的桥桩周围钻孔，保证所述钻孔数量不少于两个，通过电缆将电源、主机、声波传感器、声波检测仪连接起来；
(7)将多个所述声波传感器通过电缆等间距串联连接后放入第一钻孔内，在第二钻孔内放入激振器，调整所述激振器的深度使其与最深的声波传感器等深度，所述第一钻孔与所述第二钻孔的对角线连线通过所述桥桩的中心线；
(8)激发所述激振器，以激发声波信号，所述声波信号穿过所述桥桩桩基传播至所述第一钻孔内被多个所述声波传感器接收，多个所述声波传感器将接收到的声波信号传输给所述声波检测仪，所述声波检测仪将采集到的声波信号转换、记录、并传输给所述主机，经过所述主机处理后，得到声波信号曲线图；
(9)按所述间距上提所述激振器，重复步骤(8)；
(10)调整串联连接后的声波传感器组于第一钻孔内的深度，重复步骤(6)～(9)，直至完成所述桥桩检测段的检测；
(11)对现场采集的声波传感器和激振器的位置信息编辑处理，使所述声波信号曲线图、记录数据与所述位置信息合为整体，通过二维最短路径法建立射线追踪方程，并采用LSQR求解方程，反演得出钻孔间声波速度分布矩阵，然后根据所述钻孔间声波速度分布矩阵绘制并输出色值图；
C、对比分析：
(12)从所述单孔声波检测结果可知待检测的桥桩是否有断桩、缩颈的质量问题，从所述跨孔声波CT层析成像检测得出的色值图观察波速值是否分布连续，并判断待检测的桥桩是否有质量缺陷或结构倾斜的问题。
2.根据权利要求1所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，观察声波曲线初至点是否清晰，如不清晰，在同一深度重复激发声波信号，直至声波曲线初至点清晰。
3.根据权利要求1所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，撞击所述桥桩外壁的位置到所述钻孔中心线的垂直距离为2.5m，撞击所述桥桩外壁的位置距离地面为0.3m。
4.根据权利要求1所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述声波传感器在所述钻孔内的深度变化为1m。
5.根据权利要求1所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，在所述步骤(6)中，所述钻孔的数量为4个，所述4个钻孔对角线连线均通过所述桥桩的中心线。
6.根据权利要求1所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，所述激振器为电火花激振器。
7.根据权利要求1所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，在所述步骤(7)中，将12个所述声波传感器通过电缆以0.5m的间距串联连接后放入第一钻孔内。
8.根据权利要求7所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，在所述步骤(10)中，串联连接后的声波传感器组在第一钻孔内上调6.0m，所述激振器的深度与最深的声波传感器等深度。
9.根据权利要求1所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，在所述步骤(10)完成所述桥桩检测段的检测后，对所述声波信号曲线图进行波形处理，所述波形处理包括滤波、时窗和叠加处理。
10.根据权利要求1所述的单孔声波联合跨孔CT检测桩身质量和倾斜度的方法，其特征在于，在所述步骤(7)中，所述第一钻孔内装有水，所述声波传感器为水声检波器。
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