CN113431107B - 一种利用向量模型修正灌注桩内声测管的间距检测灌注桩的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种利用向量模型修正灌注桩内声测管的间距检测灌注桩的方法，通过矢量测试单元实时记录、测算换能器在声测管内的位置，剔除由于声测管不平行造成的各个测线的距离误差，极大的提高检测精度，矢量测试单元应用加速度计、陀螺仪等已经广泛使用的模块，技术成熟，可行性好，矢量测试单元工作时，不需要外界声光磁信息，适应声测管内部狭小、黑暗、深长、电磁信号受土壤等因素屏蔽严重的环境。对外界条件依赖小，通过增加矢量测试单元模块，及时解算，得到探头的位置，在下放声波接收换能器和声波发射换能器的过程中实时计算声波接收换能器和声波发射换能器下垂实际深度，在数据分析端读取。在对嵌岩桩检测入岩深度时，达到更高的精度。

Description

一种利用向量模型修正灌注桩内声测管的间距检测灌注桩的 方法

技术领域

本发明涉及声测管技术领域，具体涉及利用向量模型修正灌注桩内声测管的间距检测灌注桩的方法，适用于基桩超声测量。

背景技术

钻孔桩混凝土质量超声检测是：在灌注桩施工时，在桩身内预埋声测管，检测时，在一根声测管内放入超声发射换能器，另一根声测管内放入接收换能器(在下文中，不再区分发射、接收换能器，统一称之为换能器)，将两个换能器同步提升，使超声波按照发射端-水-声测管壁-桩身混凝土-声测管壁-水-接收端的路径传播，在主机端按检测剖面、设定间距记录接受的超声信号到达时间、波形、幅度等声学参数；分析时，通过统计分析超声波波速、波幅情况，利用概率法判定缺陷位置。

超声波波速是目前超声检测的主要参数。它与受检桩桩身混凝土强度、密实度、均匀性相关。这个参数是通过声测管中心线的净距离与测得超声信号的到达时间之比计算得到。在检测中，超声波的发射、接收、记录，声测管的厚度等计算因素都是可控或者近似可控的。但声测管的间距只能通过测量桩顶声测管外壁距离得出。可想而知，如果声测管发生歪斜，就会导致声测管间距变化，进而导致计算得出的超声波声速大幅波动(根据有关资料，误差可达40％以上)，给后期的缺陷判定工作带来困难。

JGJ106-2014《建筑基桩检测技术规范》新增条文10.5.1：“当因声测管倾斜导致声速数据有规律地偏高或者偏低变化时，应先对管距进行合理修正，然后对数据进行统计分析。当实测数据明显偏离正常值而又无法进行合理修正时，检测数据不得作为评价桩身完整性的依据。”

《规范》发布后，各家厂商均进行了改进。从接触到的情况来看，这些改进主要集中于数据层面。对“为何如此修正，修正多少是合适的”问题缺少让人信服的解释。以某厂家软件为例，是可以发生“同一个剖面的声测数据，通过不同位置的选点，得出不同的检测结论”的情况的。因此，这一情况亟需得到改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供利用向量模型修正声测管斜的基桩声波透射检测方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：利用向量模型修正灌注桩内声测管的间距检测灌注桩的方法，其步骤为：

步骤1、在声波接收换能器上安装矢量测量单元，在声波发射换能器上安装矢量测量单元，通过导线使声波接收换能器接入声波检测仪的接收通道，声波发射换能器接入声波检测仪的发射通道，矢量测量单元接入数据分析端；

步骤2、测试前将按常规做好检测现场准备工作：测试前将灌注桩内预埋的多根近似平行的声测管伸出灌注桩顶端的部位切割到同一标高，检测声测管通畅情况，并向各声测管内注满清水作为声耦合剂；

步骤3、工作开始前，将棒状的声波接收换能器、声波发射器换能器调整至中轴垂直于大地的方位后，同步向同一方向挥动相同的距离，该方向为平行于大地的任意方向，统一不同的矢量测量单元的三维坐标系，以挥动的方向为X轴，垂直大地的方向为Y轴，根据X轴、Y轴和右手规则确定Z轴，检查不同的矢量测量单元测得的矢量模是否相同，若不同则调整或更换矢量测量单元，重复步骤1～3直到相同为止；

步骤4、选取步骤2中的一根声测管作为第一声测管，其余的任意一根声测管作为第二声测管，使第一声测管和第二声测管之间作为一个检测面，在第二声测管顶端放置声波接收换能器，在第一声测管顶端放置声波发射器换能器，在数据分析端输入第一声测管和第二声测管的顶端的间距，标定第一声测管和各第二声测管的顶端的连线与X轴的夹角，并基于各第二声测管相对第一声测管的方位，在三维坐标系中标定第二声测管内的声波接收换能器相对第一声测管顶端的位置；

步骤5、利用收放装置同步将导线悬吊的声波接收换能器和声波发射换能器在不同的声测管内由上往下提放一次，提放的间距为D，通过矢量测量单元测量各个换能器在三维坐标系中的实时位置，直到达到目标检测深度，并据此计算出目标检测深度处声波发射换能器与声波接收换能器的间距L；

步骤6、声波发射换能器发射一次超声波，通过声波检测仪采集声波接收换能器接收到的声波信号，获取声波发射时间与接收时间的时间差T，及声波波幅，并结合各检测面内声波发射换能器与声波接收换能器的间距L，得到各检测面内声波发射换能器与声波接收换能器在相对灌注桩顶深度为D的截面的声时、衰减、声速参数；

步骤7、重复步骤5～6，直至完成从桩顶到桩底的通长检测，对各深度的检测数据进行分析计算，完成各检测面的检测；

步骤8、根据灌注桩自下而上的声学特征对灌注桩各深度位置的质量及缺陷的性质进行判断。

进一步地，步骤4包括：步骤41.选取步骤2中的一根声测管作为第一声测管，其余的任意一根声测管作为第二声测管，使第一声测管和第二声测管之间作为一个检测面，沿最短路线将声波接收换能器从第一声测管顶端移动至第二声测管内，或将声波接收换能器从第一根声测管顶端与第二声测管顶端之间的最短路线上的一点移动至第二声测管内，使位于最上端的声波接收换能器位于第二声测管的顶端，移动动作用于标定声波接收换能器从第一声测管移动到第二声测管时的矢量方向相对于X轴的夹角，在数据分析端输入第一声测管和第二声测管顶端的间距，在三维坐标系中标定第二声测管内的声波接收换能器相对第一声测管顶端的位置；

步骤42.将所有声波接收换能器按步骤41的方法放入到除第一声测管外的其他第二声测管顶端，各第二声测管与第一声测管之间各作为一个检测面，每根第二声测管内只放入一个声波接收换能器，最后在第一声测管顶端中放入声波发射器换能器，标定所有的第二声测管内声波接收换能器和第一声发射管顶端的声波发射器换能器在三维坐标系中相对第一声测管顶端的方位。

优选地，所述矢量测量单元包括三轴加速度计、双轴加速度计、三轴陀螺仪或陀螺仪与加速度计的组合。

作为可选地技术方案，所述矢量测量单元包括三轴加速度计，三轴加速度计通过二次积分，测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

作为可选地技术方案，所述矢量测量单元包括双轴加速度计，双轴加速度计通过二次积分，测定声波发射换能器、声波接收换能器相对于经过声测管顶端中心的垂线的偏移距离和偏移方向，再结合声波接收换能器和声波发射换能器被提放的深度，得到声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

作为可选地技术方案，所述矢量测量单元包括三轴陀螺仪，通过积分测得声波发射换能器、声波接收换能器与X轴、Y轴、Z轴的实时夹角，再结合实时夹角发生变化时刻和下一次实时夹角发生变化时刻之间声波接收换能器和声波发射换能器被提放的间距D，得到每次声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的位移矢量D(α，β，θ)，α、β、θ分别为陀螺仪与每次被提放后X、Y、Z方向的实时夹角，再根据声波接收换能器和声波发射换能器的初始位置及每次位移矢量得到声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

具体地，矢量测量单元为双轴加速度计或三轴陀螺仪时每次提放的间距D不大于20cm，每次提放的间距D可以根据需要调整。以往规范要求是20cm，现行规范要求10cm。间距加密到5cm也是可以。

作为可选地技术方案，所述矢量测量单元包括陀螺仪与加速度计组合使用，用以测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

作为可选地技术方案，所述步骤5～7替换为：

步骤T5、利用收放装置将导线悬吊的声波接收换能器和声波发射换能器放入不同的声测管内；

步骤T6、声波发射换能器发射一次超声波，通过声波检测仪采集声波接收换能器接收到的声波信号，获取并记录声波发射时间与接收时间的时间差T，及声波波幅，再从下向上按相同的提升距离D提升声波接收换能器和声波发射换能器，矢量测量单元采集声波接收换能器和声波发射换能器在被提升后相对被提升前的位置的变化向量，并由数据分析端进行存储；

步骤T7、重复步骤T6直至声波接收换能器到达第二声测管顶端，或声波发射换能器到达第一声测管顶端，然后提升其余的声波接收换能器至第二声测管顶端，和提升其余的声波发射换能器至第一声测管顶端，矢量测量单元采集被提升的声波接收换能器、声波发射换能器被提升后相对被提升前的位置的变化向量，并由数据分析端进行存储；

步骤T8、数据分析端根据步骤4已标定的第一声测管和第二声测管的顶端的相对位置及步骤T6～T7中的各变化向量，倒推每次提升前进行超声波发射和采集声波信号时，声波发射换能器与声波接收换能器的间距L和在三维坐标系中的实时位置；

步骤T9、对声波发射换能器与声波接收换能器在各实时位置处的间距L、声时、衰减、声速参数进行分析计算。

进一步地，所述矢量测量单元包括三轴加速度计或陀螺仪与加速度计的组合，测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间变化向量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、可以通过实时记录、测算换能器在声测管内的位置，剔除由于声测管不平行造成的各个测线的距离误差，极大的提高检测精度。

2、矢量测试单元应用加速度计、陀螺仪等已经广泛使用的模块技术成熟，已经得到广泛使用，可行性好。

3、矢量测试单元工作时，不需要外界声光磁信息，适应声测管内部狭小、黑暗、深长、电磁信号受土壤等因素屏蔽严重的环境。对外界条件依赖小。

4、通过增加矢量测试单元模块，及时解算，得到探头在声测管内各个位置的走向、三维定位，不但可以为后期的手动修正提供较为明确的支持，而且如果系统支持足够的话，还可以实时计算探头间距，使仪器自动修正管斜成为可能。使2014年版《建筑基桩检测技术规范》条文中“无法进行合理修正”，“不得作为评价桩身完整性的依据”的检测数据得到挽救。

另外，如果可以引入超声波在不同条件下混凝土内的传播强度变化模型，也可以在一定程度上对波幅数据进行矫正。

5、可以在下放声波接收换能器和声波发射换能器的过程中实时计算声波接收换能器和声波发射换能器下垂实际深度，在数据分析端读取。在对嵌岩桩检测入岩深度时，可以达到更高的精度。

56、可以有效辨别桩身混凝土低强区。

附图说明

图1为本发明中的不同声测管内矢量测量单元间间距测量的原理图；

图2为本发明中不同声测管的方位模拟图；

图3为本发明实施例1的方法与对照方法在声测管组合A-B中测得的波速深度曲线。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

利用向量模型修正灌注桩内声测管的间距检测灌注桩的方法，其步骤为：

步骤1、在声波接收换能器上安装矢量测量单元，在声波发射换能器上安装矢量测量单元，通过导线使声波接收换能器接入声波检测仪的接收通道，声波发射换能器接入声波检测仪的发射通道，矢量测量单元接入数据分析端；

步骤2、测试前将按常规做好检测现场准备工作。测试前将灌注桩内预埋的多根近似平行的声测管伸出灌注桩顶端的部位切割到同一标高，检测声测管通畅情况，并向各声测管内注满清水作为声耦合剂。

步骤3、工作开始前，将棒状的声波接收换能器、声波发射器换能器调整至中轴垂直于大地的方位后，同步向同一方向挥动相同的距离，该方向为平行于大地的任意方向，统一不同的矢量测量单元的三维坐标系，以挥动的方向为X轴，垂直大地的方向为Y轴，根据X轴、Y轴和右手规则确定Z轴，检查不同的矢量测量单元测得的矢量模是否相同，若不同则调整或更换矢量测量单元，重复步骤1～3直到相同为止。

步骤4、选取步骤2中的一根声测管作为第一声测管，其余的任意一根声测管作为第二声测管，使第一声测管和第二声测管之间作为一个检测面，沿最短路线将声波接收换能器从第一声测管顶端移动至第二声测管内，或将声波接收换能器从第一根声测管顶端与第二声测管顶端之间的最短路线上的一点移动至第二声测管内，使位于最上端的声波接收换能器位于第二声测管的顶端，移动动作用于标定声波接收换能器从第一声测管移动到第二声测管时的矢量方向相对于X轴的夹角，在数据分析端输入第一声测管和第二声测管顶端的间距，在三维坐标系中标定第二声测管内的声波接收换能器相对第一声测管顶端的方位。

步骤5、将所有声波接收换能器按步骤4的方法放入到除第一声测管外的其他第二声测管顶端，各第二声测管与第一声测管之间各作为一个检测面，每根第二声测管内只放入一个声波接收换能器，最后在第一声测管顶端中放入声波发射器换能器，标定所有的第二声测管内声波接收换能器和第一声发射管顶端的声波发射器换能器在三维坐标系中相对第一声测管顶端的方位。

步骤6、利用收放装置同步将导线悬吊的声波接收换能器和声波发射换能器在不同的声测管内由上往下提放一次，提放的间距为D，通过矢量测量单元测量各个换能器在三维坐标系中的实时位置，直到达到目标检测深度，并据此计算出目标检测深度处声波发射换能器与声波接收换能器的间距L；

步骤7、声波发射换能器发射一次超声波，通过声波检测仪采集声波接收换能器接收到的声波信号，获取声波发射时间与接收时间的时间差T，及声波波幅，并结合各检测面内声波发射换能器与声波接收换能器的间距L，得到各检测面内声波发射换能器与声波接收换能器在相对灌注桩顶深度为D的截面的声时、衰减、声速参数。

步骤8、重复步骤6～7，直至完成从桩顶到桩底的通长检测，对各深度的检测数据进行分析计算，完成各检测面的检测；

步骤9、根据灌注桩自下而上的声学特征对灌注桩各深度位置的质量及缺陷的性质进行判断。

作为可选地技术方案1，矢量测量单元包括三轴加速度计，三轴加速度计通过二次积分，测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

作为可选地技术方案2，矢量测量单元包括双轴加速度计，双轴加速度计通过二次积分，测定声波发射换能器、声波接收换能器相对于经过声测管顶端中心的垂线的偏移距离和偏移方向，再结合声波接收换能器和声波发射换能器被提放的深度，得到声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

作为可选地技术方案3，所述矢量测量单元包括三轴陀螺仪，通过积分测得声波发射换能器、声波接收换能器与X轴、Y轴、Z轴的实时夹角，再结合实时夹角发生变化时刻和下一次实时夹角发生变化时刻之间声波接收换能器和声波发射换能器被提放的间距D，得到每次声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的位移矢量D(α，β，θ)，α、β、θ分别为陀螺仪与每次被提放后X、Y、Z方向的实时夹角，再根据声波接收换能器和声波发射换能器的初始位置及每次位移矢量得到声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

矢量测量单元为双轴加速度计或三轴陀螺仪时每次提放的间距D不大于20cm，每次提放的间距D可以根据需要调整。以往规范要求是20cm，现行规范要求10cm。间距加密到5cm也是可以。

上述方案中声波接收换能器和声波发射换能器被提放的深度，声波接收换能器和声波发射换能器被提放的间距D，可通过在收放悬挂声波接收换能器和声波发射换能器的导线的卷筒上安装旋转编码器，通过编码器采集导线的收放时间、速度和长度。

作为可选地技术方案4，矢量测量单元包括陀螺仪与加速度计组合使用，用以测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

方案1和方案4以胡三庆的论文“基于MEMS加速度传感器的空间运动轨迹追踪系统设计与实现”中有分别的记载，方案2中例如可采用Memsic 2125双轴加速度传感器，该传感器的工作原理在贺龙豹等人的论文“Memsic2125加速度传感器实验测量”有记载。方案3中陀螺仪存在零漂，积分得出的角度随积分时间延长误差变大，每次声波发射换能器、声波接收换能器被提放的距离短，时间短时，可缩小误差。双轴倾斜传感器通过直接测量被测物体的加速度，经过积分运算可以得到物体的线速度，然后进一步可以得到物体的位移，本质上是运用惯性原理的一种加速度传感器，也属于本发明实施例的保护范围。基于加速度计制得的三轴或双轴速度计也属于加速度计的一种，也在本发明的保护范围内。

实施例1的数学模型是：如图1～2所示，假设初始状态下，换能器内部参考点与所在声测管管口圆心重合，取声测管A圆心为原点，以桩顶平面为XZ平面，则AB管圆心的连线可以看成一个向量

向量的模

就是AB点间的长度。检测过程中，两个换能器运动时，每一时刻有向量

把

首尾互相连接起来，就是换能器运动的轨迹。

当达到采样位置时，把换能器内部参考点连线看作一个新的向量

容易得知

对

求模，就能得到两个参考点的间距。如此不断循环反复，就能对整个检测过程中换能器间距进行解算。

效果对比：

试验设定如下：

1)用于测试的混凝土桩桩长20m、桩径1m，混凝土保护层厚度5cm。设混凝土内超声波传播速度为3.8Km/s。为模拟低强区的识别，选桩身上部一段，按每20cm降低波速15m/s的规律，将波速最低降低至3.65Km/s

2)声测管单段长4米，倾斜角度3度。A管完全笔直，B管小幅周向倾斜，C管多次周向倾斜。(见图2)。

3)试验环境利用PRO-E 5.0软件生成并声波发射换能器与声波接收换能器在声测管内运动情况。

4)试验采用“测定换能器三维偏移，通过定深机构测定换能器移动距离”(即本发明的技术方案-途径1)的方法进行桩身检测。用传统方法测得波速数据作为对照。

4.1本发明方法与对照在声测管组合A-B中测得的波速深度曲线如图3。

6.向量迭代法(途径B)的优点

1)很明显的，采用途径1方法测得的波速偏离度较小。在桩身无缺陷状况下，三个剖面的最大、最小波速列表如下：

采用途径B的方法测得的波速最大偏离度分别为1.8％、3.6％、2.3％。

2)从图上看，途径1的方法测得的波速发生最剧烈波动的位置，集中于深度1600、1200、800、400位置。刚好是设定声测管的转弯处。造成这一现象的原因，是在转弯位置，探头角度变化较大。如果能加大读数密度，应该能使该位置曲线得到较充分的平滑。

3)从三个剖面的声速数据来看，都存在距离管口越近，声速偏离越小，距离桩底越近，声速偏离越大的情况。这是在读数、累计计算过程中，误差不断累积的结果。

4)对于波速缓变型缺陷，途径1的方法所得图线表现明显。

实施例2

利用向量模型修正灌注桩内声测管的间距检测灌注桩的方法，其步骤为：

步骤1、在声波接收换能器上安装矢量测量单元，在声波发射换能器上安装矢量测量单元，通过导线使声波接收换能器接入声波检测仪的接收通道，声波发射换能器接入声波检测仪的发射通道，矢量测量单元接入数据分析端；

步骤2、测试前将按常规做好检测现场准备工作。测试前将灌注桩内预埋的多根近似平行的声测管伸出灌注桩顶端的部位切割到同一标高，检测声测管通畅情况，并向各声测管内注满清水作为声耦合剂。

步骤3、工作开始前，将棒状的声波接收换能器、声波发射器换能器调整至中轴垂直于大地的方位后，同步向同一方向挥动相同的距离，该方向为平行于大地的任意方向，统一不同的矢量测量单元的三维坐标系，以挥动的方向为X轴，垂直大地的方向为Y轴，根据X轴、Y轴和右手规则确定Z轴，检查不同的矢量测量单元测得的矢量模是否相同，若不同则调整或更换矢量测量单元，重复步骤1～3直到相同为止。

步骤4、选取步骤2中的一根声测管作为第一声测管，其余的任意一根声测管作为第二声测管，使第一声测管和第二声测管之间作为一个检测面，沿最短路线将声波接收换能器从第一声测管顶端移动至第二声测管内，或将声波接收换能器从第一根声测管顶端与第二声测管顶端之间的最短路线上的一点移动至第二声测管内，使位于最上端的声波接收换能器位于第二声测管的顶端，移动动作用于标定声波接收换能器从第一声测管移动到第二声测管时的矢量方向相对于X轴的夹角，在数据分析端输入第一声测管和第二声测管顶端的间距，在三维坐标系中标定第二声测管内的声波接收换能器相对第一声测管顶端的方位。

步骤T5、利用收放装置将导线悬吊的声波接收换能器和声波发射换能器放入不同的声测管内；

步骤T6、声波发射换能器发射一次超声波，通过声波检测仪采集声波接收换能器接收到的声波信号，获取并记录声波发射时间与接收时间的时间差T，及声波波幅，再从下向上按相同的提升距离D提升声波接收换能器和声波发射换能器，矢量测量单元采集声波接收换能器和声波发射换能器在被提升后相对被提升前的位置的变化向量，并由数据分析端进行存储；

步骤T7、重复步骤T6直至声波接收换能器到达第二声测管顶端，或声波发射换能器到达第一声测管顶端，然后提升其余的声波接收换能器至第二声测管顶端，和提升其余的声波发射换能器至第一声测管顶端，矢量测量单元采集被提升的声波接收换能器、声波发射换能器被提升后相对被提升前的位置的变化向量，并由数据分析端进行存储；

步骤T8、数据分析端根据步骤4已标定的第一声测管和第二声测管的顶端的相对位置及步骤T6～T7中的各变化向量，倒推每次提升前进行超声波发射和采集声波信号时，声波发射换能器与声波接收换能器的间距L和在三维坐标系中的实时位置；

步骤T9、对声波发射换能器与声波接收换能器在各实时位置处的间距L、声时、衰减、声速参数进行分析计算。

步骤10、根据灌注桩自下而上的声学特征对灌注桩各深度位置的质量及缺陷的性质进行判断。

矢量测量单元包括三轴加速度计或陀螺仪与加速度计的组合，测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间变化向量。

需要指出的是，本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种利用向量模型修正灌注桩内声测管的间距检测灌注桩的方法，其特征在于，其步骤为：

步骤1、在声波接收换能器上安装矢量测量单元，在声波发射换能器上安装矢量测量单元，通过导线使声波接收换能器接入声波检测仪的接收通道，声波发射换能器接入声波检测仪的发射通道，矢量测量单元接入数据分析端；

步骤2、测试前将按常规做好检测现场准备工作：测试前将灌注桩内预埋的多根近似平行的声测管伸出灌注桩顶端的部位切割到同一标高，检测声测管通畅情况，并向各声测管内注满清水作为声耦合剂；

步骤3、工作开始前，将棒状的声波接收换能器、声波发射器换能器调整至中轴垂直于大地的方位后，向同一方向挥动相同的距离，该方向为平行于大地的任意方向，统一不同的矢量测量单元的三维坐标系，以挥动的方向为X轴，垂直大地的方向为Y轴，根据X轴、Y轴和右手规则确定Z轴，检查不同的矢量测量单元测得的矢量模是否相同，若不同则调整或更换矢量测量单元，重复步骤1~3直到相同为止；

步骤4、选取步骤2中的一根声测管作为第一声测管，其余的任意一根声测管作为第二声测管，使第一声测管和第二声测管之间作为一个检测面，在第二声测管顶端放置声波接收换能器，在第一声测管顶端放置声波发射器换能器，在数据分析端输入第一声测管和第二声测管的顶端的间距，标定第一声测管和各第二声测管的顶端的连线与X轴的夹角，并基于各第二声测管相对第一声测管的方位，在三维坐标系中标定第二声测管内的声波接收换能器相对第一声测管顶端的位置；

步骤5、利用收放装置同步将导线悬吊的声波接收换能器和声波发射换能器在不同的声测管内由上往下提放一次，提放的间距为D，通过矢量测量单元采集声波接收换能器和声波发射换能器在被提放后相对被提放前的位置的变化向量，得到各个换能器在三维坐标系中的实时位置，直到达到目标检测深度，并据此计算出目标检测深度处声波发射换能器与声波接收换能器的间距L；

步骤6、声波发射换能器发射一次超声波，通过声波检测仪采集声波接收换能器接收到的声波信号，获取声波发射时间与接收时间的时间差T，及声波波幅，并结合各检测面内声波发射换能器与声波接收换能器的间距L，得到各检测面内声波发射换能器与声波接收换能器在相对灌注桩顶深度为D的截面的声时、衰减、声速参数；

步骤7、重复步骤5~6，直至完成从桩顶到桩底的通长检测，对各深度的检测数据进行分析计算，完成各检测面的检测；

步骤8、根据灌注桩自下而上的声学特征对灌注桩各深度位置的质量及缺陷的性质进行判断。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4包括：步骤41.选取步骤2中的一根声测管作为第一声测管，其余的任意一根声测管作为第二声测管，使第一声测管和第二声测管之间作为一个检测面，沿最短路线将声波接收换能器从第一声测管顶端移动至第二声测管内，或将声波接收换能器从第一根声测管顶端与第二声测管顶端之间的最短路线上的一点移动至第二声测管内，使位于最上端的声波接收换能器位于第二声测管的顶端，移动动作用于标定声波接收换能器从第一声测管移动到第二声测管时的矢量方向相对于X轴的夹角，在数据分析端输入第一声测管和第二声测管顶端的间距，在三维坐标系中标定第二声测管内的声波接收换能器相对第一声测管顶端的位置；

步骤42.将所有声波接收换能器按步骤41的方法放入到除第一声测管外的其他第二声测管顶端，各第二声测管与第一声测管之间各作为一个检测面，每根第二声测管内只放入一个声波接收换能器，最后在第一声测管顶端中放入声波发射器换能器，标定所有的第二声测管内声波接收换能器和第一声测管顶端的声波发射器换能器在三维坐标系中相对第一声测管顶端的方位。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5~7替换为：

步骤T5、利用收放装置将导线悬吊的声波接收换能器和声波发射换能器放入不同的声测管内；

步骤T6、声波发射换能器发射一次超声波，通过声波检测仪采集声波接收换能器接收到的声波信号，获取并记录声波发射时间与接收时间的时间差T，及声波波幅，再从下向上按相同的提升距离D提升声波接收换能器和声波发射换能器，矢量测量单元采集声波接收换能器和声波发射换能器在被提升后相对被提升前的位置的变化向量，并由数据分析端进行存储；

步骤T7、重复步骤T6直至声波接收换能器到达第二声测管顶端，或声波发射换能器到达第一声测管顶端，然后提升其余的声波接收换能器至第二声测管顶端，和提升其余的声波发射换能器至第一声测管顶端，矢量测量单元采集被提升的声波接收换能器、声波发射换能器被提升后相对被提升前的位置的变化向量，并由数据分析端进行存储；

步骤T8、数据分析端根据步骤4已标定的第一声测管和第二声测管的顶端的相对位置及步骤T6~T7中的各变化向量，倒推每次提升前进行超声波发射和采集声波信号时，声波发射换能器与声波接收换能器的间距L和在三维坐标系中的实时位置；

步骤T9、对声波发射换能器与声波接收换能器在各实时位置处的间距L、声时、衰减、声速参数进行分析计算。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述矢量测量单元包括三轴加速度计，三轴加速度计通过二次积分，测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述矢量测量单元包括双轴加速度计，双轴加速度计通过二次积分，测定声波发射换能器、声波接收换能器相对于经过声测管顶端中心的垂线的偏移距离和偏移方向，再结合声波接收换能器和声波发射换能器被提放的深度，得到声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述矢量测量单元包括三轴陀螺仪，通过积分测得声波发射换能器、声波接收换能器与X轴、Y轴、Z轴的实时夹角，再结合实时夹角发生变化时刻和下一次实时夹角发生变化时刻之间声波接收换能器和声波发射换能器被提放的间距D，得到每次声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的位移矢量D (α，β，θ)，α、β、θ分别为陀螺仪与每次被提放后X、Y、Z方向的实时夹角，再根据声波接收换能器和声波发射换能器的初始位置及每次位移矢量得到声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述矢量测量单元包括陀螺仪与加速度计组合使用，用以测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间坐标。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述矢量测量单元包括三轴加速度计或陀螺仪与加速度计的组合，测定声波发射换能器、声波接收换能器在声测管中的空间变化向量。

9.根据权利要求5或6任一项所述的方法，其特征在于，每次提放的间距D不大于20cm。

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