水利工程中無損檢測技術應用研究

廖文強

（廣東建科源勝工程檢測有限公司，廣東 東莞 523000）

1 無損檢測技術在水利工程中的具體應用

1.1 超聲波技術的原理和應用

1.1.1 技術原理

高壓電晶體具有較高的振蕩頻率，通過高壓電晶體振蕩過程中產生的壓電效應，形成一定規(guī)模的機械振動，并利用電波信號向外傳輸這一振動頻率，即可實現水利工程的超聲波無損檢測，無損檢測技術具有較高的環(huán)境適應能力，應用范圍廣，且檢測成本低，可以有效提高水利工程的質量檢測效率。同時當超聲波接觸到非金屬材料或混凝土材料時，其頻率會在21~501 kHz之間出現一定程度的波動，在接觸到對機械振動較為敏感的材料時，超聲波頻率會明顯升高，利用超聲波檢測技術，檢測人員可以對水利工程的施工材料進行大致判斷，并對其結構特征進行相應分析，以確定合適的施工技術指標。

1.1.2 具體應用

超聲波無損檢測技術主要應用于水利工程混凝土結構質量檢測，檢測人員須根據混凝土結構截面大小選取合適的檢測方式。當混凝土結構的截面過大時，檢測人員只能在混凝土側面安置一個探頭，因此一般選用單面檢測法，以降低檢測難度。當混凝土結構截面相對較小時，則可選用雙面探測法，在混凝土結構兩側安置多個探頭，以提高檢測結果的精確性。在超聲波無損檢測技術的應用過程中，檢測人員須以混凝土結構的側面大小為范圍，持續(xù)移動發(fā)射探頭和接收探頭，嚴格控制移動速度，保證探頭移動的同步性，保證檢測獲取的混凝土聲波參數符合實際，確保檢測工作的完整性。檢測效果圖如圖1所示。

1.2 探地雷達檢測技術的原理和應用

1.2.1 技術原理

檢測人員通過發(fā)射天線向水利工程地基結構發(fā)射高頻電磁脈沖，待電磁波進入地基結構后，會繼續(xù)向周圍傳播，在傳播過程中若電磁波接觸到具有明顯分界性質的土壤結構時出現散射或反射現象，以供檢測人員分析。合理搭建探地雷達檢測系統(tǒng)，可以提高反射波的接收效率，并對接受時間、反射時長等重要數據進行詳細記錄，通過對不同地基結構的電磁波往返時長進行分析，結合探地雷達檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，檢測人員對就可以對水利工程地基結構、土壤地質條件等因素進行深入研究，以此提高水利工程的施工效率和施工質量。

1.2.2 具體應用

為保證探地雷達無損檢測技術的有效應用，檢測人員須在對地基結構進行區(qū)域劃分，按照區(qū)域面積進行測線布置工作。為提高反射波的接收效率，檢測人員應根據地基結構特點科學選擇探地雷達設備，搭建信息傳輸通道，確保探地雷達檢測系統(tǒng)能夠持續(xù)穩(wěn)定地接收到檢測數據；為保證檢測數據的真實性，檢測人員要合理控制地基結構與雷達天線之間的距離，保證探地雷達能夠緊貼測線進行移動，從而提高高頻電磁脈沖信號的覆蓋范圍，并且能夠有效提高接收天線的數據采集精度，通過探地雷達系統(tǒng)將采集到的脈沖信號轉換為數字信號，利用三維建模技術進行相應處理，檢測人員即可對水利工程地基結構的剖面圖進行有效分析。

1.3 回彈檢測技術的原理和應用

1.3.1 技術原理

回彈無損檢測技術主要是通過對回彈儀的彈簧施加一定壓力，使其發(fā)生彈性形變，利用其變形過程中產生的彈性勢能對重錘造成一定程度的沖擊，以保證傳力桿在一定速率下對混凝土結構進行持續(xù)性撞擊，結合傳力桿撞擊過程中彈簧的位移距離，檢測人員就可對混凝土結構的強度進行精確分析。

1.3.2 具體應用

通過技術分析得出，當保護層的厚度超過20 mm且混凝土直徑為4~6 mm時，混凝土回彈值較低，為了避免回彈值對混凝土檢測結果的影響，須根據圖紙或采用混凝土保護層測定儀來精確定位保護層內直徑較大的混凝土塊位置。在利用回彈無損檢測法進行水利工程混凝土結構強度檢測工作時，須及時清理混凝土結構表面的雜質，并盡量選用外表光滑、結構平整的混凝土進行檢測工作，避免雜質、平滑度等因素對混凝土回彈值的測量結果造成影響。同時在實際檢測過程中，檢測人員須確保回彈儀鉛垂線與混凝土結構的水平軸線相互垂直，并通過緩慢按壓等方式檢測彈簧質量，避免回彈過程中彈簧變形程度過大，導致傳力桿壓力突增引起混凝土結構破損。同時在對混凝土材料進行回彈檢測時，若混凝土結構表面存在輕微破損導致鋼筋外露，則須保證傳力桿下落點與鋼筋之間的距離不得小于0.03 m，以防混凝土表面開裂。為保證混凝土回彈檢測結果的準確性，檢測人員應分點分區(qū)域對混凝土樣品進行多次測量，并記錄混凝土材料的平均回彈值

1.4 錨桿無損檢測技術

1.4.1 技術原理

錨桿無損檢測方法被廣泛應用水利工程錨固彈性質量檢測工作當中，在應用錨桿無損檢測技術時，技術人員須在錨桿螺紋鋼裸露位置安裝收發(fā)換能器，并在裸露端涂抹適量黃油膏以確保換能器與螺紋鋼連接緊密緊，保證換定位器能夠精準測量相關數據。檢測人員沿錨桿螺紋鋼裸露位置發(fā)射聲頻應力波，應力波穿過換能器進入錨桿內部并進行反射，同時波幅不斷減少，此時換能器將對反射波的波幅進行實時記錄。若反射波相較于發(fā)射波，其波幅衰減程度越大，則說明該錨桿質量越好，相反若反射波波幅衰減程度較小，則說明錨桿內部漿體質量不高，需須對錨桿進行灌漿操作，以提高錨固彈性質量。利用螺紋鋼作為錨桿無損檢測的介質，可以減少發(fā)射波與反射波所受的外界干擾，并有效控制應力波傳播速度，以提高檢測結果的準確性。利用應力波衰減的相關原理，檢測人員還可對錨桿錨固質量進行彈性波檢測，并對檢測過程中收集到彈性波波形、波幅進行具體分析，并對相關數據進行分類評價。進一步提高錨桿錨固質量檢測結果的可靠性。在水利工程中合理利用錨桿無損檢測技術，可以有效規(guī)避常規(guī)拉拔儀檢測技術的缺點，同時該技術對錨桿直徑、錨深、錨桿外露長度等因素不存在硬性要求，還可應用束錨樁檢測工作當中，極大地提高了水利工程無損檢測技術的應用范圍，并且該無損檢測技術具有檢測速度快、檢測精度高、檢測方法多、檢測難度小等優(yōu)點。1.4.2 具體應用

在水利工程錨桿無損檢測技術的具體應用過程中，檢測人員可通過應力波的收發(fā)時間等數據計算出錨桿具體長度。同時一般采用BS-I錨桿檢測儀進行無損檢測，其應力波發(fā)射方式為超磁發(fā)射。在具體操作中須多名檢測人員協同作業(yè)，保證檢測工作順利進行。

檢測人員根據水利工程的施工圖紙，在檢測區(qū)域放置一臺操作主機，并以2 m為間隔，安插一定數量的波形傳感器。當應力波反射飽和度為95%，且錨桿長度一般位于4.5~5.5 m時,此時第一道反射波波幅較大，隨后反射波波幅下降明顯，則可表明錨桿錨固彈性波質量較高，錨桿內部漿體分布均勻。若在檢測過程中發(fā)現錨桿應力波飽和度較低，且錨桿長度較長，則說明錨桿質量不佳，檢測人員須對錨桿進行灌漿操作，以提高錨桿質量，保證錨桿錨固彈性波波形符合要求。

合理利用錨桿無損檢測技術,可對水利工程中的各類型錨桿錨樁進行質量檢測，并對錨桿錨樁的錨固深度及傾角等關鍵數據進行具體分析，有效節(jié)約檢測時間和檢測成本，避免鉆孔灌漿操作對檢測結果產生影響，進而提高無損檢測結果的合理性。

錨固無損檢測技術不會對錨桿錨樁的錨固屬性產生直接影響，從而保證錨固質量，有效規(guī)避檢測過程中錨桿錨樁出現破損開裂問題，同時該技術僅需2~3名檢測人員共同作業(yè)，進一步降低了檢測成本。

2 水利工程無損檢測技術優(yōu)化

為對水利工程無損檢測技術的相關結果進行優(yōu)化，確保檢測質量，檢測人員應根據實際情況進行碳化深度測量。檢測人員須選取一批外觀檢測合格、表面結構平整光滑的混凝土材料作為樣品，通過相關儀器對其進行鉆孔施工，鉆孔結束后須及時清理孔洞周圍的雜質，并控制孔徑大小在6~9 mm，確保孔洞周圍清潔后，向其中注入濃度比1%的酚酞酒精溶液。通過碳化深度儀對混凝土樣品的碳化深度進行測量分析，即可確定混凝土材料的整體質量，降低后續(xù)無損檢測的工作量，提高檢測效率。完成混凝土碳化深度測量工作后，檢測人員還須利用鋼筋定位掃描儀對混凝土材料內部的鋼筋結構進行測量，對碳化深度、鋼筋保護層厚度等數據進行重點分析，若混凝土樣品的鋼筋保護層偏薄，則說明這批混凝土材料的抗腐蝕性能普遍較低，即便混凝土材料的超聲波、回彈值檢測結果均符合施工要求，也應禁止使用這批混凝土材料進行水利工程施工，最大程度上保證施工質量，確保施工安全。

3 總結

在大數據時代背景下，檢測人員要合理利用信息化技術，搭建水利工程質量智能檢測系統(tǒng)，確保無損檢測結果的時效性和準確性。同時由于無損檢測是一種新興技術，檢測人員要積極學習相關知識，提高自己的專業(yè)水平，及時解決水利工程無損檢測過程中存在的問題，以提高我國水利工程的檢測質量。