路橋工程施工中的無損檢測技術

邱佳偉

(浙江浙交檢測技術有限公司，浙江 杭州 310000)

1 工程概況

某長江公路大橋建設工程項目，路面寬度設計為33.5 m，主線路的總長度設計為2.47 km。該項目設計為雙向六車道，行車速度為1 000 km/h，屬于I級公路標準。公路大橋路面鋪設瀝青混凝土，路面的軸載設計為BZZ-100 kN；該項目在施工過程中使用無損傷檢測技術對橋面質量、混凝土強度等進行檢測。

2 試驗室建設

施工期間施工單位在項目部內建立了一個工地試驗室，試驗室位于場坪區收費站附近，總建筑面積達到1 600 m2。按照建筑物的功能進行劃分，試驗室可以細分為綜合辦公區域、試驗區域、生活區域；其中試驗區域內又包含樣品保管室、土工試驗室、混凝土試驗室、石材試驗室、外檢試驗室、水泥試驗室、集料試驗室、養護室；綜合辦公區域包括辦公室、資料管理室、會議室。試驗區域的規劃總計面積為302 m2。試驗區域內各個試驗室的布置嚴格按照《公路工程工地試驗室標準化指南》管理規定進行布置。生活區域內建立一座籃球場，供工作人員日常休閑娛樂，并配備單獨的衛生間、廚房與食堂。

3 無損檢測技術

3.1 橋面質量檢測

1)檢測技術。橋面部分的施工質量檢測使用雷達無損檢測技術，檢測內容為不同跨徑的橋面與局部施工區域。這種檢測技術是借助雷達探測儀將雷達波發送至混凝土橋梁結構內部，通過雷達波反饋獲取橋梁結構的具體信息[1]。在實際檢測的過程中，假若雷達波遇到空洞、縫隙等質量缺陷時，雷達波會發生顯著的變化，檢測人員可以通過反饋回來的雷達波對橋梁結構的質量缺陷進行判斷。雷達無損檢測技術具備較強的穿透能力，且發射的雷達波頻段非常寬，比較適合使用在地下橋梁混凝土結構檢測活動中。

進一步而言，由于鋼混結構中存在大量的鋼筋，鋼筋會形成電場屏蔽效應，導致雷達波在發射的過程中受到一定的影響，促使最終的檢測結果可能與實際情況存在偏差，這也就意味著雷達無損檢測技術并不適合使用在混凝土內部結構存在質量缺陷的檢測場景中，但是針對檢測混凝土中鋼筋位置卻有良好的效果。

2)檢測結果。結合雷達無損檢測的結果來看，混凝土局部區域的密實性比較差，鋼筋網起伏程度較大，鋼筋保護層的厚度不一致。主要表現出以下質量缺陷：主橋梁第6、7跨的箍筋施工質量不符合設計要求；3#區域混凝土的密實性不符合設計要求；主橋梁第37、38跨主道的鋼筋網出現起伏現象且鋼筋的保護層厚度不一致；5#區域鋼筋網出現下沉現象。

3.2 混凝土強度檢測

1)檢測技術。①回彈檢測法，這種檢測技術是橋梁混凝土結構強度檢測活動中使用較為頻繁的檢測技術之一，使用重錘彈擊混凝土表面，觀察重錘回彈次數來確定混凝土的強度；②超聲-回彈綜合檢測技術，這種檢測技術來檢測混凝土強度時其檢測結果更為精準，可以有效彌補單一性檢測技術的不足。

該項目使用混凝土超聲波檢測技術來檢測混凝土結構內的聲速值，使用回彈儀錘擊混凝土的方式來檢測混凝土的回彈值，借助測強曲線獲取混凝土的回彈代表值與聲速代表值，以此計算出混凝土的抗壓強度數值。結合該項目來看，橋面部分總計設置10個檢測區域，共計160個檢測點。嚴格按照規范要求去除其中無效的檢測數據，然后對檢測面進行修正，最后獲取檢測結果。

2)檢測結果。最終的檢測結果顯示：混凝土的抗壓強度平均數值為45.3 MPa，最小值為41.5 MPa，標準差為2.75。混凝土推定強度值為40.8 MPa，不難發現該項目的混凝土強度符合設計要求的C40強度標號。

3.3 鋼筋銹蝕檢測

1)檢測技術。該項目使用電阻率檢測技術對鋼筋銹蝕項目進行檢測，使用專業的設備向混凝土傳輸脈沖電流，保證脈沖電流與鋼筋銹蝕電流流動的方向保持一致，在檢測的過程中，合理調整脈沖電壓、電流頻率、電壓幅值，從而獲得極化電阻。電阻率檢測可以有效檢測出鋼筋銹蝕的具體情況，且檢測的結果精準性比較高，可以為工作人員在判斷橋梁主體結構的使用壽命時提供科學合理的依據。該項目檢測時在橋面隨機抽取5處土層進行電阻率檢測。

2)檢測結果。檢測結果顯示：在被檢測的5處檢測點的電阻率均超出了1 kΩ·m，這直接反映出鋼筋未出現銹蝕現象，符合設計要求。

在二語水平測試中，組1平均分為30.50/50，標準差為 3.50，屬于中低水平;組 2平均分為35.55/50，標準差為2.81，屬于中高水平。學生成績分布均衡，測試效度與信度良好。

3.4 鋼筋保護層檢測

1)檢測技術。使用脈沖回波檢測技術檢測鋼筋保護層的厚度。使用沖擊回波儀器對橋梁進行沖擊，記錄短時間內形成的脈沖波，結合反射波基本原理判斷橋梁結構內部的質量缺陷、具體位置，確定橋梁構件是否出現孔洞、裂縫等現象。這種檢測技術對橋梁結構中的材料分層具有非常高的敏感性，比較適合使用在橋梁表面縫隙深度、鋼混結構的質量、鋼筋銹蝕導致混凝土脫粒檢測活動中。該項目總計抽檢了4處鋼筋保護層，分別為橋梁的第6跨、第7跨、第37跨以及第38跨。

2)檢測結果。檢測結果顯示：第6跨的鋼筋保護層的厚度均值為49.5 mm；第7跨的鋼筋保護層的厚度均值為57.1 mm；第37跨的鋼筋保護層的厚度均值為45.8 mm；第38跨的鋼筋保護層檢測抽取了三個點，檢測結果分別為24、27、25 mm，第38跨這三個點相對比較薄，且表面存在露筋現象。

3.5 混凝土內部質量檢測

1)檢測技術。①利用超聲波檢測技術，檢測人員結合超聲波在混凝土內部傳播的速度來確定混凝土結構是否存在質量缺陷。這種檢測技術是利用超聲波檢測儀器向混凝土結構內部發射超聲脈沖波，從而獲得超聲波傳播的速度、頻率、幅值等相關數據，并對這些數據進行分析，進而確定混凝土結構內部是否存在質量缺陷[2-3]。超聲波信號具備較強的穿透力，能夠有效滿足大體積混凝土對檢測技術的要求，不會對混凝土質量造成影響。近年來，科學技術不斷發展，智能化的超聲儀應運而生，有效提高了檢測活動的作業效率與精準性；②紅外成像無損檢測技術。這種檢測技術的原理是將混凝土內部的質量缺陷與熱傳導系數進行對比，通過二者之間的差異來確定是否存在質量缺陷。在使用紅外成像檢測技術時，假若混凝土內部存在質量缺陷，那么熱量分布會顯現出不均勻的圖像，這種檢測技術屬于非接觸式檢測，不會對混凝土的質量造成任何影響。該項目的檢測部位設置在預應力管道部位，檢測項目為預應力管道內部的壓降是否飽滿。

2)檢測結果。檢測結果顯示：①檢測區域內的波速平均值為4 448 m/s，反映出混凝土內部質量比較高，未出現振搗不密實、蜂窩麻面等質量缺陷，局部出現一處聲波速度較低現象；②預應力管道壓漿飽滿，符合設計要求，未發現明顯質量缺陷。

3.6 樁基檢測

3.6.1 檢測過程

使用超聲檢測技術對橋梁的灌注樁基礎進行檢測，檢測前保證發射與接受過程的同步性，且實現隨時調整換能器位置的功能，避免因高程偏差過大而導致檢測結果與實際情況存在較大偏差，嚴格意義上，高程誤差應該控制在20 mm以內。

1)聲速判據。混凝土的強度會對原材料的聲速造成一定的影響，針對檢測面的聲速偏低、離散性偏小問題，可以利用同樣試塊的檢測結果來對聲速進行確定。

聲速離散系數與樁基礎的均質性具體情況如表1所示。

表1 聲速離散系數及橋梁樁基均質性級別

該項目灌注樁的聲速離散系數Cv的檢測結果為3.8，故樁基均質性等級屬于A級，說明符合設計要求。

2)波幅、樁深波動曲線。波幅的標準值以平均值減去6 dB為依據，假若波幅檢測的數值低于標準值，則說明該區域存在質量缺陷。進一步來看，由于波幅屬于一個相對量，樁基礎結構又存在一定的波動性，所以波幅規律總結的難度比較大。

3)PSD(Power Spectral Density，功率譜密度)值判據。使用斜率法來對異常進行判斷，簡單而言是假若局部檢測點的PSD發生較大的波動以后，則可以將其視作質量缺陷區域。關于樁身結構完整性的具體情況如表2所示。

表2 依據PSD值對混凝土灌注樁類型的判斷

結合檢測結果來看，該項目的樁基礎混凝土的PSD值比較穩定，各個檢測點的聲速與波幅均超出標準值，屬于I類樁。

4 結束語

無損傷檢測技術比較適合使用在道路橋梁檢測活動中，在保證橋梁結構不受到影響的前提下，精準檢測出橋梁的整體質量狀況。檢測結果可以作為后期維護橋梁工程的重要依據。

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