工程概况
　　受损码头位于湄洲湾电厂内，码头桩体与承台曾遭受重船撞击，桩体上部外观出现了明显的开裂，水下部分是否破损尚不清楚。为了确保码头结构的安全，需要对桩体水下部分进行检测，对桩体上部损伤的程度进行评价，以便制定修复方案。
检测对象是外观出现明显撞击损伤的1号与2号桥桩，作为桩基地质结构背景的对比，增加3号与4号桥桩。桥桩位置与外观受损外情况分别见图1。

　　图1 检测桥桩位置与桥桩外观受损情况

检测方法与原理
　　检测对象是具有上部结构的桩体，目的是了解水下隐伏部分的受损情况以及上部损伤程度的评价。对桥桩水下部分的检测采用PST成桥桩检测技术，对桩体损伤程度的检测采用截面CT技术。PST仪器，可分别用于PST检测和CT检测。
　　PST检测原理
　　PST检测时在混凝土桩体中激发声波时，声波会沿桩身向上、下传播。当遇到桩体结构变化断面、损伤部位、桥基地质界面时发生反射。上部结构的反射波向下传播，称下行波；下部结构的反射波向上传播，称上行波。通过检波器串记录桩体中声波上、下传播的时-空特征，并对下行波与上行波进行有效地分离，根据波的走时与混凝土波速，对桩体波阻抗变化界面成像。通过分析排除结构截面变化与地层结构变化的影响，可确定桩体中的缺陷与损伤的部位、损伤的程度。据此对桩体的质量与损伤部位做出诊断。
　　截面CT检测原理
　　截面CT检测时，使用声波穿透桩体，通过测量声波的走时重建桩体内弹性波速的分布图像。弹性波速直接反应混凝土的弹性模量的大小，它是混凝土密实性和强度分布的定量指标。当桩体遭受撞击损伤时，产生宏观破裂与微观裂隙，损伤部位的波速随之降低。通过提取波速图像中低速异常的分布图像，确定混凝土结构的损伤程度。它具有分辨率高，可靠性好，图像直观等优点，可有效地解决桩体损伤的诊断问题。

检测布置
　　PST检测布置
　　PST检测时，检波器电缆下部配重，上部固定，检波电缆靠近桩身。敲击点在检波器电缆上方，距第1个检波器距离0.1m。在完成第一个次敲击后，检波器电缆下移0.05m，敲击点不变，第2次敲击。两次记录合成，达到加密观测的目的。此次检测中，检测1号桩时，激发点距离码头平台底面1.5m，2、3、4号桩时激发点距离平台底面7.5m。

　　图2 PST检测布置示意图
　　截面CT检测布置
　　对2号桩损伤部位进行CT检测时，截面选择在宏观破裂的下方，距平台底面1.3m，桩体为方形断面，断面尺寸0.6m×0.6m。检波电缆长1.5m，沿桩身缠绕，围成一个水平平面。检测时将检波器布置在两个相邻侧面，激发点布置在相对侧面。检波器与敲击点的点距均0.1m。完成一次测量后将检波电缆按顺时针方向移动0.05m，重负敲击。将两次观测数据联合处理，测量间距加密成0.05m。

　　图3 体截面CT检测布置

　　检测结果和解释
　　本次检测完成4根桩体的PST成像和1个截面CT成像。现分类对检测结果作以分析。
　　PST桥桩检测结果
　　4棵桩的偏移图像列于图4，从左到右依次为1、2、3、4号桩。图像中坐标原点取在盖梁与桩的交界面，纵坐标是从原点算起的深度。图像中的红色线条表示波阻抗增大的界面，蓝色表示波阻抗减小的界面。线条横向的长度表示界面反射系数的大小。线条长表示反射强，界面两侧差异大，或反射面尺度大。
　　偏移图像中波阻抗变化的界面包含多种物理解释，结构缺陷、裂缝、桩身截面积变化、桩基础地层界面等。根据PST图像进行结构缺陷和损伤部位解释时，首先根据设计资料排除桩体结构变化的界面，再根据地质资料排除地层界面，除去这些界面之后，可解释为结构的损伤部位。本次检测中桩身的结构比较简单，桩之间没有系梁，下部结构的正常反射只有桩底和地层。虽然桩基础的地质资料不详，但可以通过比较相邻4根桩的偏移图像，推断出地质界面的位置。

　　图4 四根桩偏移图像的对比
　　根据上述解释原则，对图7中4根桩偏移图像的分析比对，并结合现场实际，对桩体截面变化部位、桩底与地层界面作出识别。
　　1) 4幅偏移图像中最上部的红蓝条纹为桥桩上部盖梁的反应；
　　2) 在深度大约30m处出现红、蓝强反射条纹，推断为桩底与基岩界面；
　　3) 1号桩5-6.0m位置反射条纹对应桩体变截面处的反射；
在剔除了上诉界面之后，可以对桩体的撞击损伤部位做如下解释。
　　4) 1号桩损伤部位
在1号桩变截面处的下方，存在3处明显的损伤破裂面，分别在9.5m、14.5m和21m处，其中最下方的损伤相对轻微。
　　5) 2号桩损伤部位
2号桩1.5m处的位置存在一个较强的反射界面，这是桩头开裂破损处的反应。除此之外在水下21-25m的范围内存在一组很强的蓝色反射条纹，推断该处损伤比较严重，以至于桩底的反射信号被衰减殆尽，图像中未能出现桩底信号。
　　截面CT检测结果
　　2号桩体宏观破裂下方的截面CT的波速图像如图5。从该图像中可以清楚地看到，检测截面的波速总体分布不均，大部分区域波速在2600-4000m/s范围内，混凝土的强度不高，推断混凝土标号为C40 左右。在截面内存在断续分布的线性低速条带，表明该截面位置的混凝土已经受到撞击的影响。

　　图5 2号桩1.3m截面的波速CT图像

　　虽然从外观上还看不出截面CT的位置有宏观的破裂面，但是通过对CT图像低速异常的提取，清晰地发现界面内存在了大量的、规则排列的微裂隙带，见图6。这些微裂隙带的走向以北西—南东向为主，具有张裂隙的性质，说明桩体混凝土在撞击下已经产生了明显的结构损伤，该部位亦应加固。

　　图6 波速CT图像中提取的微裂纹带分布

　　结论和建议
　　综合PST桥桩检测和截面CT检测的结果，可以得出如下结论：
　　1）1号桩在水下存在3处损伤。鉴于损伤部位多，分布范围大，建议采取钢筋混凝土整体加固措施。从6m处的变截面处开始向下一直加固到26m深处，加固截面扩宽到100cm×100cm为宜。也可以考虑补做新桩代替。
　　2）2号桥桩有两处损伤，桩体上部的损伤破裂严重，形成通裂。1.3m处的CT发现截面内存在微观裂隙带。建议分两段加固，上部加固段0-3m，下部20m到26m。采用钢筋混凝土将桩截面扩大到90cm×90cm。如果深部加固施工困难，可以考虑补做新桩。
　　3）建议施工后，选用CT技术对2号桩上部加固段进行复查，了解加固区的混凝土强度以及破裂面的灌注程度。