工程背景
广州-佛山某大桥，下部结构：桥墩采用钢筋混凝土双柱式墩，桥台为座板式桥台。
2022年9月对该桥水下桩基的水中基础技术状况进行了粗略的水下摸查，发现近一半的桩都存在问题。
水下桥梁桩基的质量检验，目前一直没有比较好的方法，普遍采用的方法就是用蛙人水下摸桩的方式进行普查，由于水下能见度低，水流湍急，水下摸桩存在一定的安全风险，且蛙人自身专业知识受限，导致水下桩基的问题可能不能及时发现。另外，水下摸桩的排查方法效率较低，对于通航的水域，还需要封闭航道以确保作业安全，除了蛙人的高昂人工成本外，还有通航短暂中断带来的巨大损失，因而急需寻找一种可替代的高效的水下桥梁基桩的安全无损探测技术。
桩身散射成像法-PST（Pile Scattering Tomography）通过在桩侧面布置检波器串，并在其正上方激振，分析入射波、反射波和相速度的变化情况，进而判定桩身完整性的检测方法。检测设备包括测试主机、检波器串和应力波激振源。
图1 PST法检测设备
图2 PST法测桩身缺陷原理
PST的特点：
（1）PST用于具有上部结构的成桥桩质量检测；
（2）可确定桩体(包括埋藏部位)的开裂、空洞和疏松等混凝土病害的部位，亦可确定桩长度；
（3）可区分出地层、结构界面与桩基缺陷；
（4）可用于深埋桩等隐蔽工程的检测，也可用于常规的桩基检测。
图3 PST法测桩激震折射波传播原理
同度物探测试过程
水下机器人在检测时对桩的质量存疑，但检查不清楚，于是通过PST法进行检测。
图4 PST传感器布置
图5 PST法数据采集
检测结果
3-1#桩测试结果
本次检测3-1#桩共布置测线2条，2条测线的位置及成果分析如下。
表3-1#桩测线位置
3-1#桩 PST结果
图像零点位置为系梁上界面，检测结果如下：
（1）两条测线在-7.5处均有明显反射，对比现场资料后，判定为水底反射；
（2）3-1#桩两条测线在-3~-3.3m处均有明显反射，判定为缺陷反射。
4-1#桩测试结果
本次检测4-1#桩共布置测线2条，2条测线的位置及结果如下。
表 4-1#桩测线位置
4-1#桩 PST结果
图像零点位置为系梁上界面，检测结果如下：
（1）在4-1-1和4-1-2测线中-6m处均有明显反射，对比现场资料后，判定为水底反射；
（2）4-1#桩两条测线在-3~-3.4m处均有反射，判定为缺陷反射。
结论
04
通过水中桩现状、病害与检测成果的关联分析，验证了PST技术用于在役水下桥梁基桩快速无损检测的效果，其桩底反射能较准确得出水中桩长，而缺陷反射位置也与外观病害存在对应关系。
用水下机器人验证，病害位置可以得到映证
广州-佛山某大桥，下部结构：桥墩采用钢筋混凝土双柱式墩，桥台为座板式桥台。
2022年9月对该桥水下桩基的水中基础技术状况进行了粗略的水下摸查，发现近一半的桩都存在问题。
水下桥梁桩基的质量检验，目前一直没有比较好的方法，普遍采用的方法就是用蛙人水下摸桩的方式进行普查，由于水下能见度低，水流湍急，水下摸桩存在一定的安全风险，且蛙人自身专业知识受限，导致水下桩基的问题可能不能及时发现。另外，水下摸桩的排查方法效率较低，对于通航的水域，还需要封闭航道以确保作业安全，除了蛙人的高昂人工成本外，还有通航短暂中断带来的巨大损失，因而急需寻找一种可替代的高效的水下桥梁基桩的安全无损探测技术。
桩身散射成像法-PST（Pile Scattering Tomography）通过在桩侧面布置检波器串，并在其正上方激振，分析入射波、反射波和相速度的变化情况，进而判定桩身完整性的检测方法。检测设备包括测试主机、检波器串和应力波激振源。
图1 PST法检测设备
图2 PST法测桩身缺陷原理
PST的特点：
（1）PST用于具有上部结构的成桥桩质量检测；
（2）可确定桩体(包括埋藏部位)的开裂、空洞和疏松等混凝土病害的部位，亦可确定桩长度；
（3）可区分出地层、结构界面与桩基缺陷；
（4）可用于深埋桩等隐蔽工程的检测，也可用于常规的桩基检测。
图3 PST法测桩激震折射波传播原理
同度物探测试过程
水下机器人在检测时对桩的质量存疑，但检查不清楚，于是通过PST法进行检测。
图4 PST传感器布置
图5 PST法数据采集
检测结果
3-1#桩测试结果
本次检测3-1#桩共布置测线2条，2条测线的位置及成果分析如下。
表3-1#桩测线位置
3-1#桩 PST结果
图像零点位置为系梁上界面，检测结果如下：
（1）两条测线在-7.5处均有明显反射，对比现场资料后，判定为水底反射；
（2）3-1#桩两条测线在-3~-3.3m处均有明显反射，判定为缺陷反射。
4-1#桩测试结果
本次检测4-1#桩共布置测线2条，2条测线的位置及结果如下。
表 4-1#桩测线位置
4-1#桩 PST结果
图像零点位置为系梁上界面，检测结果如下：
（1）在4-1-1和4-1-2测线中-6m处均有明显反射，对比现场资料后，判定为水底反射；
（2）4-1#桩两条测线在-3~-3.4m处均有反射，判定为缺陷反射。
结论
04
通过水中桩现状、病害与检测成果的关联分析，验证了PST技术用于在役水下桥梁基桩快速无损检测的效果，其桩底反射能较准确得出水中桩长，而缺陷反射位置也与外观病害存在对应关系。
用水下机器人验证，病害位置可以得到映证
