[发明专利]一种超声透射法检测灌注桩砼与泥浆界面的装置及方法

说明书

本发明涉及一种超声透射法检测灌注桩砼与泥浆界面的装置及方法，在同等传播距离下，由检测装置上的调节开关调节超声波换能器的工作频率，发射的超声波透射经过第一空心钢管内的水→第一空心钢管的钢管壁→某一深度下的待检测区域→第二空心钢管的钢管壁→第二空心钢管内的水→超声波接收换能器接收发射出来的超声波信号，并将接收到的超声波传输至记录仪，记录仪显示接收得到的超声波波形幅值大小，根据准备工作得到的泥浆区超声波波形幅值校准范围Att_泥浆和混凝土区超声波波形幅值校准范围Att_砼，将某一深度下的待检测区域检测得到的衰减量Att_待检与Att_泥浆、Att_砼比较即可准确判断出界面介质是混凝土还是泥浆。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种超声透射法检测灌注桩砼与泥浆界面的装置及方法。

背景技术

钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于铁路桥梁、公路、高层建筑等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式立交桥,也基本上采用钻孔灌注桩。灌注桩在基建领域是重要的施工工艺。灌注砼(混凝土)时采用Φ250法兰式导管自流式灌注混凝土，要求导管联结平直且密封可靠；灌注导管下口距孔底30到50cm为宜。首盘浇筑时初灌量必须保证导管底部埋入混凝土中80cm以上，且不得间断、需连续灌注。正常灌注混凝土时，导管底部埋于混凝土中，深度宜2到6米之间。一次拆卸导管不得超过6米，每次拆卸导管前均要测量混凝土面高度，计算出导管埋深，然后拆卸。不得盲目提升、拆卸导管，导管最小埋深为2米。

由于钻孔灌注桩或挖孔桩的灌注是一项隐蔽施工工程,尽管建设单位、施工单位非常关心其工程施工质量，但大量实践表明，仍有6％到20％的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。因而需加强施工过程中灌注阶段混凝土与泥浆界面检测，确保界面介质测量准确，这样可以有效地避免灌注导管提离混凝土造成的质量事故，以此减少损失。

当前，灌注桩灌注过程中混凝土与泥浆界面的检测采用人工手提重锤上下提升，依据操作人员手工的感觉确定界面高程。一旦操作员手的感觉出了问题，会导致界面介质的检测判断出现错误，这样会导致形成混有泥浆夹层的报废桩，如图1所示，其中1-泥浆夹层，2-混凝土，产生的原因主要是提升灌注混凝土的导管使导管出口脱离了浇灌的混凝土体，导致随后浇灌的混凝土(上方位置)与前次浇灌的混凝土(下方位置)之间有泥浆夹层，而存在的泥浆夹层会形成断桩或报废桩。

中国专利201811156641.0公开了“一种超声反射法检测套筒灌浆饱满度的方法”，使用超声反射法检测套筒灌浆饱满度，通过提高换能器的工作频率来实现对更小缺陷的识别。其发明目的在于利用反射法检测灌浆饱满度，但不能实现检测砼与泥浆的分界面。

中国专利201510618484.0公开了“灌注桩混凝土界面识别及超灌疏松装置及其使用方法”，使用振动反射头在灌注过程中随混凝土浇注提升测得的反射波识别混凝土界面。振动反射头若不在混凝土与泥浆中来回移动就难以准确获得二者的界面。振动反射头在灌注过程中需提离混凝土进入泥浆测出界面，再返回混凝土内部再提离混凝土进入泥浆来第二次测出界面。此方法的缺陷在于因混凝土对振动反射头有大的阻力使得振动反射头难以多次返回混凝土内部；另一个缺陷在于有的灌注桩桩孔很深，振动波在钻孔中传输时因混凝土骨料、泥浆、钢筋等多次反射，接收到的声波强度不够准确。

徐林等人“基于小波的超声波测钻孔灌注桩混凝土灌注面高程回波识别”、兰凯等人在“钻孔桩砼灌面超声波测量的关键技术及其实现”论文中所做工作均采用反射法检测界面的高程，指出超声波在泥浆介质中衰减强烈，由于桩孔孔径的局限，波形发生混响叠加，再加上桩顶浮浆层的存在，极大程度上衰减了回波信号。由于泥浆密度变化剧烈，反射法在应用中受到一定影响和限制。

发明内容