摘要本文主要介紹聲波透射測(cè)樁中過(guò)濾法與常用的概率分析法對(duì)比、及過(guò)濾法原理，及使用過(guò)濾法測(cè)試的判定建議，并應(yīng)用到工程實(shí)踐當(dāng)中。
　　關(guān)鍵詞概率法；過(guò)濾法；首波初至；相對(duì)能量；瀑布圖
　　1前言
　　隨著中國(guó)城市化步伐的加快，高層建筑越來(lái)越多，樁基礎(chǔ)以其良好的抗震性能和較大承載能力使用更加廣泛。然而，樁基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，施工質(zhì)量難以保證，因而基樁完整性檢測(cè)顯得尤為重要，目前聲波投射法測(cè)樁可靠度高，且不受樁長(zhǎng)影響而被廣泛應(yīng)用于檢測(cè)預(yù)埋聲測(cè)管的灌注樁。
　　如今國(guó)內(nèi)對(duì)聲波透射法測(cè)試數(shù)據(jù)分析主要采用概率法和PSD判劇[1]，前者理論依據(jù)是隨機(jī)誤差引起的混凝土質(zhì)量（強(qiáng)度）的波動(dòng)符合正態(tài)分布，而混凝土的質(zhì)量與聲學(xué)參數(shù)存在相關(guān)性，以此認(rèn)為混凝土聲學(xué)參數(shù)也服從正態(tài)分布[2]（混凝土質(zhì)量與聲速相關(guān)性多為冪函數(shù)，而非線性）。作為輔助的PSD判據(jù)法又稱：相鄰兩測(cè)點(diǎn)間聲時(shí)的斜率和差值的成積判據(jù)[4]，它拋棄了聲時(shí)按正態(tài)分布假定，超聲波在傳播介質(zhì)性質(zhì)發(fā)生變化缺陷區(qū)發(fā)生突變，聲時(shí)值在缺陷區(qū)變化規(guī)律是不連續(xù)函數(shù)，缺陷邊界上函數(shù)斜率增大。以上方法均建立在聲時(shí)是一個(gè)絕對(duì)量，聲時(shí)的準(zhǔn)確判讀十分關(guān)鍵，即首波初至?xí)r間(FAT)判定將非常重要，將影響到其他聲學(xué)參數(shù)(聲速、首波波幅)。發(fā)射換能器發(fā)出的超聲波屬于機(jī)械波，測(cè)試過(guò)程中容易受外界信噪環(huán)境的干擾，這時(shí)首波將難以讀取。
　　考慮了系統(tǒng)延遲、水和測(cè)管的耦合聲時(shí)，且聲波傳輸距離統(tǒng)一按樁頂測(cè)管設(shè)定，理論上參加統(tǒng)計(jì)的應(yīng)該是同等條件下獲取的聲時(shí)，但實(shí)際上測(cè)管距離很難保證一致，這些都表明使用相對(duì)聲時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)更顯合理。CHA聲波透射測(cè)試系統(tǒng)采用過(guò)濾法的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，它是通過(guò)對(duì)首波判斷[3]、引入相對(duì)能量概念[3]、對(duì)瀑布圖[3]分析的一種綜合的判定和解釋的方法。
　　2首波初至?xí)r間(FAT)的確定
　　概率法當(dāng)中，聲時(shí)是一個(gè)絕對(duì)量，即超聲波在混凝土里傳播的凈時(shí)間，然而基樁完整檢測(cè)中我們通常只關(guān)心缺陷的有無(wú)及大小，一般不建議推斷樁身強(qiáng)度，過(guò)濾法分析則將聲時(shí)看作相對(duì)量，引入閾值概念對(duì)首波初至進(jìn)行判讀，包括AT-ABS絕對(duì)閾值和AT-REL相對(duì)閾值，AT-ABS閾值使用占滿量程的絕對(duì)百分?jǐn)?shù)作為閾值，AT-REL閾值是系統(tǒng)通過(guò)找出實(shí)測(cè)信號(hào)峰值，然后以峰值的相對(duì)百分?jǐn)?shù)為閾值，當(dāng)實(shí)測(cè)信號(hào)第一次同時(shí)超過(guò)AT-ABS和AT-REL閾值的時(shí)間定為首波初值時(shí)間，并以此計(jì)算聲時(shí)(如圖1所示)。絕對(duì)閾值保證接收信號(hào)微弱時(shí)采能集到首波，相對(duì)閾值能動(dòng)態(tài)地統(tǒng)一首波判斷標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖1通過(guò)AT-ABS、AT-REL閾值判定首波
　　3相對(duì)能量
　　通過(guò)上述方法采集到的為相對(duì)聲時(shí)，首波幅值不能全面反映接收信號(hào)的強(qiáng)度。過(guò)濾法因此引入相對(duì)能量的概念，即從首波初至?xí)r間開始對(duì)后續(xù)一時(shí)間段接收信號(hào)的電壓進(jìn)行積分，積分范圍可以根據(jù)需要選定，一般為18~60個(gè)采樣點(diǎn)。過(guò)濾法中使用相對(duì)能量計(jì)算比只采用首波波幅能更合理分辨實(shí)際接收信號(hào)的強(qiáng)弱。圖2兩豎向虛線間為相對(duì)能量積分范圍。
　　圖2相對(duì)能量計(jì)算長(zhǎng)度
　　4瀑布圖定位缺陷
　　過(guò)濾法中使用瀑布圖，又稱波列圖，可以形象地的表現(xiàn)出樁身特性。其工作原理是經(jīng)過(guò)接收換能器將接收的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)(電壓值)，系統(tǒng)將電壓默認(rèn)為不同顏色(通常為顯示清晰+10V對(duì)應(yīng)綠色、0V對(duì)應(yīng)白色、-10V對(duì)應(yīng)黑色)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)顯示圖像與其原始接收波形相對(duì)應(yīng)，通過(guò)觀察瀑布圖可快速發(fā)現(xiàn)、定位缺陷，大致判斷缺陷程度，以便作出進(jìn)一步分析。
　　5工程實(shí)踐
　　福州某立交橋工程的鉆孔灌注樁，樁徑Ф1.5m，樁長(zhǎng)26m，共埋設(shè)三根聲測(cè)管。圖4左邊窗口為聲時(shí)、PSD曲線、相對(duì)能量的深度曲線圖，右邊為瀑布圖。
　　過(guò)濾法認(rèn)為聲時(shí)(波速)和能量(波幅)對(duì)識(shí)別缺陷同樣重要，提出以下為判定建議：
　　1、FAT延遲(相對(duì)統(tǒng)計(jì)初至?xí)r間)0到10%，并能量減少＜6dB認(rèn)為正常；
　　2、FAT延遲11-20%，并能量減少＜9dB認(rèn)為有疑惑；
　　3、FAT延遲21-30%，并能量減少在6-12dB之間認(rèn)為質(zhì)量低或小缺陷；
　　4、FAT延遲＞31%，并能量減少＞12dB判定為缺陷。

　　圖41-2剖面測(cè)試圖
　　圖4、圖5具有明顯的相似性，右邊瀑布土均在0.5m、4m處出現(xiàn)空白區(qū)域，查看左方各曲線對(duì)應(yīng)位置，1-2剖面0.5m處FAT延遲37%，能量減少7.9dB，4m處FAT延遲15%，能量減少14.5dB；2-3剖面0.5m處FAT延遲43%，能量減少13.7dB，4m處FAT延遲11%，能量減少13.8dB。兩剖面在0.5m處質(zhì)量低或小缺陷，4m處為疑惑區(qū)域。
　　
　　圖52-3剖面測(cè)試圖
　　圖61-3剖面聲時(shí)和能量深度曲線，均反映出樁身混凝土質(zhì)量良好，19.6m處PSD曲線產(chǎn)生突變，而該點(diǎn)能量沒(méi)有明顯減少，瀑布圖正常，究其原因?yàn)闇y(cè)試時(shí)受外界干擾信號(hào)影響系統(tǒng)測(cè)讀。

　　圖61-3剖面測(cè)試圖
　　6結(jié)語(yǔ)
　　過(guò)濾法采用相對(duì)聲時(shí)和相對(duì)能量進(jìn)行計(jì)算，反映超聲波經(jīng)過(guò)混凝土調(diào)解后的變化更接近于實(shí)際，高分辨的瀑布圖省去查看每個(gè)測(cè)點(diǎn)的接收波形，可快速定位缺陷作進(jìn)一步分析，提高工作效率。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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