公路鋼質護欄立柱埋入深度無損檢測技術影響因素分析

胡凱

（蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210001）

0 引言

高速公路的出現為我國客貨運輸工作提供了更多的可能性，高效、便捷、舒適是高速公路的基本特點。但是通過調查發現，高速公路是事故高頻率發生的地點，車輛沖出護欄后不可控制，會引發各類交通安全事故。公路鋼質護欄是保護駕駛人員安全的最后一道防線，受限于公路地段，檢測人員無法使用高效的檢測手段檢查護欄立柱。基于此，找到一種科學合理的公路鋼質護欄的檢測技術成了從業人員的重點關注對象。

1 常見波形梁鋼護欄立柱埋入深度的質量檢測方法

波形梁鋼護欄是一種用立柱固定的半剛性護欄，具有一定的剛性和柔性。通過車輛與護欄的摩擦、車輛與地面的摩擦、車輛與護欄本身產生一定的彈塑變形來吸收碰撞能量，延長碰撞過程的作用時間，降低速度，確保人員安全和減少車輛損壞，起到有效的保護作用，降低事故造成的危害[1]。波形梁鋼護欄立柱的施工質量對公路交通安全起著重要的作用，是車輛行駛安全的重要保障。其主要的控制指標——立柱埋入深度目前主要采用2 種檢測方法：拔樁法和無損檢測法。

1.1 拔樁法

主要設備：拔樁機械、鋼卷尺、記號筆或噴漆。

拔樁法是現行公路工程波形梁鋼護欄立柱埋入深度施工質量控制的主要方法，采用記號筆或噴漆在已埋入立柱外露端側面進行標記，用機械將已埋入立柱從土、混凝土或其他介質中拔出，測量標記處到立柱埋入端底部距離即為立柱埋入深度。該方法屬于破壞性試驗，檢測結果直觀，準確度高。

但由于立柱埋入位置的不同，拔出的難度也相應增加，易造成硬路肩混凝土破損；同時也不適用于運營期公路的立柱埋入深度檢測；且檢測頻率為1km 至少檢測1 處，導致采集數據量小，檢測結果代表性不足，無法有效地判斷整個路段立柱埋入深度的施工質量。

1.2 無損檢測法

主要設備：鋼護欄立柱埋入深度無損檢測儀及附件、耦合劑、鋼卷尺、記號筆或噴漆。

無損檢測法是近幾年推出的新型檢測方法，在部分省份（如浙江省、山東省、福建省）已推廣使用。其原理是通過測量沖擊彈性波在鋼質護欄立柱中的傳播時間，計算立柱總長度，扣除測量的外露端長度，即為立柱埋入深度。該方法屬于無損檢測，檢測結果準確度較高，操作便捷，不會對附屬工程造成破壞。適用于埋入立柱（土中、混凝土、碎石、宕渣等）、打入立柱的埋入深度檢測，可對在建公路及運營期公路的波形梁鋼護欄立柱埋入深度質量控制提供依據[2]。

檢測方法可參照《鋼質護欄立柱埋深沖擊彈性波檢測儀》（GB/T 24967—2010）中附錄A 的測試方法對波形梁鋼護欄立柱埋入深度進行檢測，控制施工質量，并在條件允許的情況下可用拔樁法進行驗證。

試驗步驟如下：

第一步，選用同一批次的未埋入立柱測量總長度（見圖1），并進行波速標定（見圖2）。

圖1 測量未埋入立柱總長度

圖2 進行波速標定

第二步，隨機抽取被檢立柱（見圖3），揭開蓋帽或拆卸防阻塊（見圖4），如立柱頂面不平整需用鋼銼磨平，用記號筆或噴漆在已埋入立柱外露端側面進行標記，測量立柱外露端長度h2 并進行記錄。

圖3 隨機選擇被測立柱

圖4 拆卸防阻塊

第三步，打開附件箱，依次將傳感器與信號線進行連接，并接入傳感器通道接口（見圖5），將組裝好的傳感器用耦合劑固定于鋼護欄立柱頂端部位（見圖6）。

圖5 連接傳感器及信號線，接入傳感器通道接口

圖6 將傳感器用耦合劑 固定于立柱頂端部位

第四步，打開主機軟件操作界面，新建工程，填寫相關工程信息，設置標定后的波速（見圖7）。

圖7 填寫工程信息，設置標定后的波速

第五步，單擊“開始采集”按鈕，然后在護欄立柱頂端激振一次；每單擊一次“開始采集”按鈕，然后在護欄立柱頂端激振一次，每根立柱依次采集3～5 個數據（見圖8）。

圖8 開始采集數據

第六步，數據采集完畢，可繼續進行下一根立柱數據采集，重復以上步驟直至檢測結束（見圖9、圖10）。

圖9 現場測試，采集數據

圖10 完成采集后檢測下一根立柱

第七步，打開解析軟件，點擊“打開工程”按鈕，找到對應的測試數據，雙擊數據出現波形圖（見圖11）。

圖11 打開解析軟件，選擇波形開始分析

第八步，點擊“進入分析”按鈕進行數據分析，得出立柱總長度h1（見圖12）。

圖12 分析結果

第九步，立柱總長度h1-立柱外露端長度h2=立柱埋入深度h3。

2 公路鋼質護欄立柱埋入深度無損檢測技術的影響因素

2.1 傳感器的影響

傳感器可以影響無損檢測技術實際效果，雖然傳感器只是檢測裝置，但可以影響后續工作效果。目前，技術人員將工作傳感器定義為：感受規定被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置[1]。對傳感器進行分析發現，其自身擁有多種特點，如微型化、數字化、智能化、多功能化等等，可以滿足無損檢測工作所提出的各項需求。

2.2 激振的影響

現階段，常見激振錘材質有鋁、鋼、橡膠、尼龍和聚四氟乙烯等等，借助激振錘可以提高檢測人員對距離的掌控力度，提高護欄立柱的質量。但是激振錘需要依附于其他機械設備，因此為確保實際工作不受影響，市場中出現了多種類型的激振錘，檢測人員應結合實際情況進行慎重選擇。為保證激振錘符合工作要求，在實際應用前應對所選擇的激振錘進行測試。通過測試結果選擇傳感器類型、激振錘敲擊位置以及傳感器安裝位置。為保證測試結果的準確性，應選擇具有一定專業技術的檢測人員完成相關操作。

2.3 護欄與立柱連接方式的影響

通常情況下，常見護欄與立柱連接方式有：立柱與護欄板通過非搭接形式進行連接；立柱與護欄板通過搭接形式進行連接。這兩種連接方式會對無損檢測工作造成不同的影響，即在實際應用過程中應針對兩種情況進行分別檢查。

除此之外，在第二種連接方式中，實際搭接位置也可能影響后續工作。因此在實際工作中，技術人員應搭建測試系統，及時發現工作中的不足之處，制定具體維護計劃，確保立柱埋入深度無損檢測工作可以順利完成。

2.4 周邊環境的影響

周邊環境介質可以影響無損檢測結果。比如，立柱進入地基后，激振器會將彈性波傳遞給周邊介質，隨著時間與長度而逐漸衰減。即在使用傳感器進行信息收集時，為提高收集信息準確率，檢測人員應對周邊環境進行調查，改變相關參數，提高工作質量。

3 公路鋼質護欄立柱埋入深度無損檢測技術的控制措施

3.1 檢測前準備

在開展立柱埋入深度無損檢測工作時，首先要完成準備工作。第一步，處理立柱頂端，立柱頂端清潔度可能影響實際工作質量，立柱頂端清潔度較高，可以更好地與傳感器連接在一起，降低其他影響因素對數據采集的干擾。第二步，調整采集儀參數，確保采集儀可以高效率、高質量地完成信息傳遞，確保檢測工作可以順利完成。

3.2 合理選擇和操作激振錘

在前文中，對激振器進行了敘述，通過敘述可以發現激振器型號對后續工作影響較大，因此如何選擇激振錘就顯得格外重要。激振錘是信號制造機器，檢測人員不僅要保證所選擇的激振錘可以將信號準確地傳遞給立柱頂端，還要保證可以配合傳感器完成信息采集。即在實際工作中，結合周邊環境與自身工作需求選擇不同激振錘，保證敲擊質量以及最終的工作質量[2]。

3.3 傳感器類型及安裝選擇

目前在市場中有眾多類型的傳感器，檢測人員應結合自身工作需求選擇不同的傳感器。在選擇過程中，首先應分析傳感器參數是否符合工作需求，是否具備一定的抗干擾能力，體積、重量與檢測系統之間的匹配度；其次，根據工作需求確定傳感器安裝位置，以微型傳感器為例，絕大多數情況下都會將其安裝在立柱頂端，以保證信息的清晰度；最后，檢查傳感器安裝的穩定性，確保信號傳遞工作不會受到影響。

3.4 立柱的使用

3.4.1 未與護欄建立連接關系

立柱頂端與側端所接收到的傳感器信號是不同的。在立柱頂端，信號強度較高，較為清晰，便于分析；在立柱側端，受外界因素影響，信號強度減弱，清晰度降低，分析難度較高。之所以會出現此類情況，主要是因為激振錘所造成的激振傳遞方式不同。綜上所述，在絕大多數情況下，檢測人員都會將傳感器安裝在立柱頂端，以保證工作質量[3]。

3.4.2 與護欄建立連接關系

借助這一方法，立柱會受到防阻塊的保護。這一做法雖然會增加檢測難度，降低實際檢測頻率，但是檢測頻率會在同一范圍內進行波動，如果仍然使用之前的計算方式計算立柱長度，則會對后續工作造成一定影響。為解決此類問題，在實際工作中，檢測人員應根據立柱與護欄的實際相對位置進行具體檢測，在計算過程中加入校正因子ψ，為開展后續工作奠定扎實的基礎。

3.5 周邊環境控制

在通常情況下，立柱被埋在土中，土與地面對所傳遞信號造成不同的影響，即在實際工作中，檢測人員應判斷信號是否受到了其他物質的影響，信號波傳遞速度與走向是否發生了改變，以降低誤差對實際結果的影響，提高結果的準確性。為緩解此類問題所造成影響，應參考立柱實際情況設置參數，以期更好地完成檢測工作。

4 結語

隱蔽性特點與不確定性特點是公路鋼質護欄立柱的兩大基本特點，因此所選擇的檢測技術是否合理尤為重要。本文以公路鋼質護欄埋入深度為切入點，針對無損檢測技術應用進行詳細闡述，提高檢測工作的針對性，獲得高質量的檢測結果，為檢測人員提供相關數據支持，降低檢測人員的工作強度，提高實際工作質量。