典型案例索引
4.某病害樁體的混凝土密實(shí)性檢測(cè)和樁身完整性檢測(cè)
5.某服役中的公路橋進(jìn)行樁基礎(chǔ)病害檢測(cè)
典型案例：
1.寧波某舊橋水下樁身完整性檢測(cè)
工程概況：
寧波某兩座橋具有20多年歷史，其樁身整體完整，其中水面以上部分2m左右，未見明顯破損，樁體水下部分是否出現(xiàn)破損尚不清楚。為了確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全，采用PST成橋樁檢測(cè)技術(shù)對(duì)被撞樁體的水下部分進(jìn)行檢測(cè)（橋梁與樁基常規(guī)的檢測(cè)方法如外觀檢查、回彈檢測(cè)和小應(yīng)變等方法都不能勝任該類具有上部結(jié)構(gòu)的樁體的檢測(cè)），對(duì)樁體上部損傷程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便對(duì)樁體修復(fù)方案提出建議。其中兩座橋分別為兩排17根樁，和兩排16根樁。
服役中的橋
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)照片
檢測(cè)布置：
成橋樁檢測(cè)布置
通過分析對(duì)比，確定了結(jié)構(gòu)變化與地層界面的反射位置，剔除這些反射界面之后，可以對(duì)樁體的損傷部位做如下解釋。
1） X1號(hào)樁損傷部位
X1號(hào)樁的下方，在15m和19.5m處存在紅、藍(lán)強(qiáng)反射條紋，推測(cè)為2處明顯的損傷破裂面。
2） X2號(hào)樁損傷部位
X2號(hào)樁在18m處存在紅、藍(lán)強(qiáng)反射條紋，推測(cè)為1處明顯的損傷破裂面。
3） X3號(hào)樁損傷部位
X3號(hào)樁未出現(xiàn)強(qiáng)的紅、藍(lán)強(qiáng)反射條紋，推斷該樁體結(jié)構(gòu)完好，沒有損傷。
4） X4號(hào)樁損傷部位
X4號(hào)樁的下方，存在1處明顯的損傷破裂面，在18m處。
PST偏移圖像成果
2.福建湄洲灣電煤碼頭橋樁損傷檢測(cè)
工程概況：
受損碼頭位于湄洲灣電廠內(nèi)，碼頭樁體與承臺(tái)曾遭受重船撞擊，樁體上部外觀出現(xiàn)了明顯的開裂，水下部分是否破損尚不清楚。為了確保碼頭結(jié)構(gòu)的安全，需要對(duì)樁體水下部分進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)樁體上部損傷的程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便制定修復(fù)方案。
檢測(cè)對(duì)象是外觀出現(xiàn)明顯撞擊損傷的1號(hào)與2號(hào)橋樁，作為樁基地質(zhì)結(jié)構(gòu)背景的對(duì)比，增加3號(hào)與4號(hào)橋樁。橋樁位置與外觀受損外情況分別見圖1。
檢測(cè)橋樁位置與橋樁外觀受損情況
檢測(cè)布置
PST檢測(cè)布置示意圖
檢測(cè)結(jié)果和解釋
本次檢測(cè)完成4根樁體的PST成像和1個(gè)截面CT成像。現(xiàn)分類對(duì)檢測(cè)結(jié)果作以分析。
PST橋樁檢測(cè)結(jié)果
4棵樁的偏移圖像列于圖4，從左到右依次為1、2、3、4號(hào)樁。圖像中坐標(biāo)原點(diǎn)取在蓋梁與樁的交界面，縱坐標(biāo)是從原點(diǎn)算起的深度。圖像中的紅色線條表示波阻抗增大的界面，藍(lán)色表示波阻抗減小的界面。線條橫向的長(zhǎng)度表示界面反射系數(shù)的大小。線條長(zhǎng)表示反射強(qiáng)，界面兩側(cè)差異大，或反射面尺度大。
偏移圖像中波阻抗變化的界面包含多種物理解釋，結(jié)構(gòu)缺陷、裂縫、樁身截面積變化、樁基礎(chǔ)地層界面等。根據(jù)PST圖像進(jìn)行結(jié)構(gòu)缺陷和損傷部位解釋時(shí)，首先根據(jù)設(shè)計(jì)資料排除樁體結(jié)構(gòu)變化的界面，再根據(jù)地質(zhì)資料排除地層界面，除去這些界面之后，可解釋為結(jié)構(gòu)的損傷部位。本次檢測(cè)中樁身的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，樁之間沒有系梁，下部結(jié)構(gòu)的正常反射只有樁底和地層。雖然樁基礎(chǔ)的地質(zhì)資料不詳，但可以通過比較相鄰4根樁的偏移圖像，推斷出地質(zhì)界面的位置。
四根樁偏移圖像的對(duì)比
根據(jù)上述解釋原則，對(duì)圖7中4根樁偏移圖像的分析比對(duì)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)樁體截面變化部位、樁底與地層界面作出識(shí)別。
1) 4幅偏移圖像中最上部的紅藍(lán)條紋為橋樁上部蓋梁的反應(yīng)；
2) 在深度大約30m處出現(xiàn)紅、藍(lán)強(qiáng)反射條紋，推斷為樁底與基巖界面；
3) 1號(hào)樁5-6.0m位置反射條紋對(duì)應(yīng)樁體變截面處的反射；
在剔除了上訴界面之后，可以對(duì)樁體的撞擊損傷部位做如下解釋。
4) 1號(hào)樁損傷部位
在1號(hào)樁變截面處的下方，存在3處明顯的損傷破裂面，分別在9.5m、14.5m和21m處，其中最下方的損傷相對(duì)輕微。
5) 2號(hào)樁損傷部位
2號(hào)樁1.5m處的位置存在一個(gè)較強(qiáng)的反射界面，這是樁頭開裂破損處的反應(yīng)。除此之外在水下21-25m的范圍內(nèi)存在一組很強(qiáng)的藍(lán)色反射條紋，推斷該處損傷比較嚴(yán)重，以至于樁底的反射信號(hào)被衰減殆盡，圖像中未能出現(xiàn)樁底信號(hào)。
截面CT檢測(cè)結(jié)果
2號(hào)樁1.3m截面的波速CT圖像
2號(hào)樁體宏觀破裂下方的截面CT的波速圖像如圖5。從該圖像中可以清楚地看到，檢測(cè)截面的波速總體分布不均，大部分區(qū)域波速在2600-4000m/s范圍內(nèi)，混凝土的強(qiáng)度不高，推斷混凝土標(biāo)號(hào)為C40 左右。在截面內(nèi)存在斷續(xù)分布的線性低速條帶，表明該截面位置的混凝土已經(jīng)受到撞擊的影響。
波速CT圖像中提取的微裂紋帶分布
雖然從外觀上還看不出截面CT的位置有宏觀的破裂面，但是通過對(duì)CT圖像低速異常的提取，清晰地發(fā)現(xiàn)界面內(nèi)存在了大量的、規(guī)則排列的微裂隙帶，見圖6。這些微裂隙帶的走向以北西—南東向?yàn)橹鳎哂袕埩严兜男再|(zhì)，說明樁體混凝土在撞擊下已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的結(jié)構(gòu)損傷，該部位亦應(yīng)加固。
結(jié)論和建議
綜合PST橋樁檢測(cè)和截面CT檢測(cè)的結(jié)果，可以得出如下結(jié)論：
1）1號(hào)樁在水下存在3處損傷。鑒于損傷部位多，分布范圍大，建議采取鋼筋混凝土整體加固措施。從6m處的變截面處開始向下一直加固到26m深處，加固截面擴(kuò)寬到100cm×100cm為宜。也可以考慮補(bǔ)做新樁代替。
2）2號(hào)橋樁有兩處損傷，樁體上部的損傷破裂嚴(yán)重，形成通裂。1.3m處的CT發(fā)現(xiàn)截面內(nèi)存在微觀裂隙帶。建議分兩段加固，上部加固段0-3m，下部20m到26m。采用鋼筋混凝土將樁截面擴(kuò)大到90cm×90cm。如果深部加固施工困難，可以考慮補(bǔ)做新樁。
3）建議施工后，選用CT技術(shù)對(duì)2號(hào)樁上部加固段進(jìn)行復(fù)查，了解加固區(qū)的混凝土強(qiáng)度以及破裂面的灌注程度。
3.寧波某舊橋水下樁身完整性檢測(cè)
工程概況：
210排蓋梁與橋樁受損情況
渤海油田鉆井平臺(tái)碼頭引橋在2011年與2012年曾多次遭受重船撞擊，部分蓋梁與橋樁受到損傷。為確保鉆井平臺(tái)出入道路的通暢與安全，需要對(duì)引橋受損部位進(jìn)行檢測(cè)與修復(fù)。
引橋?yàn)楹?jiǎn)支空心板橋，下部三個(gè)橋樁支撐，橋樁上部有蓋梁連接，其上搭接空心梁板。
引橋被撞部位多集中在蓋梁右端，相關(guān)的橋樁一起受損。外觀調(diào)查已發(fā)現(xiàn)58、59、210等三排蓋梁的損傷比較嚴(yán)重，尤其是210排出現(xiàn)了大量宏觀開裂。檢測(cè)對(duì)象是這3排蓋梁和210排的3棵橋樁。
蓋梁長(zhǎng)9m，寬1.8m，高1.3m，C50混凝土澆筑，跨距12m。橋樁原為預(yù)制空心樁，壁厚12.5cm，外徑120cm，C50混凝土。預(yù)制樁經(jīng)強(qiáng)壓貫入地基，貫入后用C50混凝土將空心注實(shí)。蓋梁受損情況見圖1。
檢測(cè)布置：
成橋樁檢測(cè)布置
橋樁截面CT檢測(cè)布置
檢測(cè)結(jié)果與損傷評(píng)價(jià)
本次使用PST檢測(cè)3根橋樁，使用CT檢測(cè)3片蓋梁和1個(gè)橋樁橫截面。現(xiàn)分別對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行介紹。
210排樁PST偏移圖像
PST橋樁損傷檢測(cè)結(jié)果
PST檢測(cè)第210排的3根樁，按位置命名為左、中、右樁，結(jié)果示于圖5。結(jié)果表明橋樁在海水中長(zhǎng)度4m，水面上2m。三根樁的水面、海底、樁基地層的反射界面清楚，一致。海底以下6m之內(nèi)清楚地包含三個(gè)地層，力學(xué)強(qiáng)度差異較大，向下逐漸變得密實(shí)。海底之上3根樁的反射界面出現(xiàn)了差異。右端樁身并未見損傷界面，樁體完整；
中間的樁身在距樁3m處即水下1m的位置出現(xiàn)明顯的強(qiáng)反射界面，推斷為撞擊造成的損傷；左端的橋樁在水面下和接近海底位置有2處較弱的反射界面，推斷為輕微損傷，沒有中間樁那樣嚴(yán)重。
蓋梁CT的檢測(cè)結(jié)果
本次共檢測(cè)三片蓋梁，分別為58排、59排，210排。按照外觀受損的嚴(yán)重程度排序，
210排蓋梁CT檢測(cè)結(jié)果
210排被撞擊得最為嚴(yán)重，59排船撞次之，兩者均可見宏觀破損，58排外觀無明顯損壞。三片蓋梁的波速CT圖像依次表示在圖7中。其中59排因外觀破損檢測(cè)長(zhǎng)度短了1m。
蓋梁CT圖像反映混凝土波速的分布。圖像中紅、黃色為高波速區(qū)，這兩種顏色的區(qū)域混凝土密實(shí)，完整，強(qiáng)度達(dá)到C50標(biāo)準(zhǔn)，未受撞擊影響。綠色區(qū)為中等波速區(qū)，混凝土標(biāo)號(hào)近于C40，未受撞擊影響；天藍(lán)色區(qū)域?yàn)榈筒ㄋ賲^(qū)，強(qiáng)度低于C30，為損傷影響邊緣； 藍(lán)色與深藍(lán)色區(qū)波速低于2000m/s，為損傷的區(qū)域，混凝土松散，微裂隙發(fā)育。其中波速低于1000m/s的區(qū)域?yàn)槠茐膮^(qū)，大量宏觀裂縫分布。3幅圖像表明，58排蓋梁圖像以紅黃色為主，達(dá)到了C50標(biāo)號(hào)，未受撞擊傷害；59排蓋梁圖像以綠色、黃色為主，波速偏低，以C40標(biāo)號(hào)混凝土為主，沒有明顯的撞擊損傷區(qū)，只是蓋梁混凝土標(biāo)號(hào)偏低；210排的CT圖像反映混凝土結(jié)構(gòu)變得極不均勻，撞擊損傷范圍大。梁體左部5.5m范圍內(nèi)，混凝土強(qiáng)度較高，完整性好，沒有損傷痕跡；梁體右端3.5m范圍內(nèi)，波速低，混凝土受到損傷，內(nèi)部微裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)已經(jīng)松散；特別是右下角1.5m范圍內(nèi)，波速低于1000m/s，反映了強(qiáng)烈撞擊的損傷影響，為宏觀裂縫發(fā)育區(qū)。梁體撞擊損傷的影響區(qū)約占梁體長(zhǎng)度的40%，建議對(duì)該蓋梁進(jìn)行更換。
210排中間樁截面CT波速圖像
2.2.3 橋樁截面CT檢測(cè)結(jié)果
210排中間位置樁體截面的CT 位置距樁2.5m，截面CT圖像如圖7。從該圖像中可以清楚地看到，樁體邊緣混凝土的波速在4000m/s以上，達(dá)到了C50標(biāo)準(zhǔn)。樁體中心區(qū)的波速比邊緣低，在2800-3500m/s范圍。樁體北方（撞擊方向）和東南方向存在低速區(qū)，波速低于2800m/s，表明樁體的外殼已遭到損傷，發(fā)育了微裂隙，強(qiáng)度大大降低，其位置與PST檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的損傷部位一致。
4.某病害樁體的混凝土密實(shí)性檢測(cè)和樁身完整性檢測(cè)
工程概況：
某段公路建設(shè)時(shí)期的設(shè)計(jì)規(guī)范是85版規(guī)范，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車輛荷載和車流量不是當(dāng)時(shí)可以比擬的，有些樁基在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)問題。用PST方法檢測(cè)樁身完整性和樁長(zhǎng)，用CT法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度。
現(xiàn)場(chǎng)采集照片
針對(duì)一個(gè)樁做的三個(gè)PST偏移圖像結(jié)果如下：
16號(hào)樁（左圖為計(jì)算結(jié)果，右圖為地層鉆孔資料）
墩柱結(jié)合處混凝土密實(shí)性檢測(cè)結(jié)果
可得到如下結(jié)論：
結(jié)合設(shè)計(jì)資料及計(jì)算結(jié)果得到如下結(jié)論：
1． 樁長(zhǎng)46.5m；
2． 在-23.9米處一個(gè)側(cè)面有缺陷反射，推測(cè)為較小的樁身缺陷；需要進(jìn)一步核實(shí)。
5.某服役中的公路橋進(jìn)行樁基礎(chǔ)病害檢測(cè)
工程概況：
某段公路對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行無損檢測(cè)，在該樁身布置四條測(cè)線，進(jìn)行四次PST采集。
16號(hào)樁（左圖為計(jì)算結(jié)果，右圖為地層鉆孔資料）
四個(gè)PST偏移圖像結(jié)果如下：
3#樁（左圖為計(jì)算結(jié)果，右圖為地層鉆孔資料
6.病害基樁缺陷位置檢測(cè)
工程概況：
某橋墩由于邊坡的坍塌，被剪切受傷，地面可見鋼筋外露。用PST法了解地下隱伏部分的埋深情況。同時(shí)對(duì)樁體其他部分是否受損進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)。
現(xiàn)場(chǎng)采集照片
針對(duì)一個(gè)樁做的三個(gè)PST偏移圖像結(jié)果如下：
1#橋墩左墩檢測(cè)結(jié)果（兩個(gè)PST測(cè)線）
可得到如下結(jié)論：
結(jié)合設(shè)計(jì)資料及計(jì)算結(jié)果得到如下結(jié)論：
1、32-35米，此處為先藍(lán)色條紋，波阻抗變小、剛度下降的界面。推斷32-35米處為樁身開裂。
2、52-55米處接近樁底，反射條紋較多，且條紋為先紅色條紋是基巖的反應(yīng)。
