市政路橋工程的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究

王俊

（中交建筑集團(tuán)有限公司，北京 100022）

1 試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)原理與方法

1.1 常用試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)概述

試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)是一種使用科學(xué)方法和設(shè)備對(duì)材料、組件或系統(tǒng)性能進(jìn)行檢查的工程技術(shù)。在市政路橋工程中，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)和維護(hù)的各個(gè)階段，包括材料選擇、工藝質(zhì)量控制、施工過程監(jiān)控以及工程壽命評(píng)估等。

首先，材料試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)被應(yīng)用于檢測(cè)混凝土、鋼材、瀝青等各種建筑材料的物理和機(jī)械性能，如硬度、強(qiáng)度、耐久性等。這對(duì)于保證工程質(zhì)量、預(yù)防因材料問題導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)問題、降低安全風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

其次，工藝試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)在工程施工過程中起關(guān)鍵作用。通過檢測(cè)施工過程中的工藝參數(shù)，如混凝土的澆筑溫度、坍落度以及工藝設(shè)備的工作狀態(tài)等，可以有效控制工藝質(zhì)量，防止施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題。

最后，結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)用于評(píng)估工程結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，如利用聲學(xué)測(cè)量、紅外熱像、雷達(dá)探測(cè)等非破壞性檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)橋梁、道路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、缺陷進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估[1]。通過這種方式，可以在不影響工程運(yùn)行的情況下，定期進(jìn)行安全檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 非破壞性試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

非破壞性試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)是一種在不影響被檢測(cè)對(duì)象正常功能或結(jié)構(gòu)完整性的前提下進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)。這種技術(shù)在市政路橋工程中被廣泛應(yīng)用于評(píng)估結(jié)構(gòu)的安全性和壽命，以及檢測(cè)潛在的缺陷和病害。以下是四種常用的非破壞性試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)：

一是聲學(xué)/超聲波檢測(cè)技術(shù)。通過發(fā)射超聲波并接收反射波，根據(jù)反射波的速度、振幅等特性，檢測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷。在橋梁檢測(cè)中，可以用于檢測(cè)裂縫、空洞、脫層等問題。

二是紅外熱像技術(shù)。利用紅外熱像儀檢測(cè)物體的熱輻射，進(jìn)一步推斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)或狀態(tài)。在路面檢測(cè)中，可用于發(fā)現(xiàn)裂縫、車轍以及路基潛在的空洞等。

三是雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，也稱為地質(zhì)雷達(dá)或GPR。通過向結(jié)構(gòu)發(fā)射高頻電磁波，然后接收反射信號(hào)，探測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況。在橋梁和道路檢測(cè)中，可用于探測(cè)混凝土內(nèi)的鋼筋腐蝕、混凝土裂縫和路基空洞等。

四是電磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。通過檢測(cè)結(jié)構(gòu)表面電磁場(chǎng)的變化，判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)部的狀態(tài)，常用于檢測(cè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的位置、數(shù)量、方向和腐蝕情況[2]。

1.3 具有代表性的破壞性試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

破壞性試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)是通過對(duì)被檢測(cè)對(duì)象進(jìn)行破壞性的操作以揭示其性能或狀態(tài)的技術(shù)。此類技術(shù)通常用于檢測(cè)材料的強(qiáng)度、韌性、硬度等基本性能。在市政路橋工程中，通常應(yīng)用以下五種破壞性試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)：

一是拉伸試驗(yàn)，是一種用于測(cè)定材料力學(xué)性能的試驗(yàn)方法。通過對(duì)試樣施加拉伸荷載，直至破壞，測(cè)定其拉伸強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率等性能指標(biāo)，該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鋼材、瀝青、塑料等材料的性能測(cè)定。

二是壓縮試驗(yàn)，通過在試樣上施加壓力，直至試樣破壞，從而測(cè)定材料的抗壓強(qiáng)度。在市政路橋工程中，壓縮試驗(yàn)常用于混凝土、巖石等材料的性能測(cè)定。

三是彎曲試驗(yàn)，通過在試樣上施加彎曲荷載，直到試樣破裂，從而測(cè)定材料的彎曲強(qiáng)度和剛性，常用于評(píng)估鋼筋、混凝土、木材等材料的性能。

四是沖擊試驗(yàn)，測(cè)定材料在快速荷載作用下的斷裂行為，以評(píng)價(jià)材料的沖擊韌性。在市政路橋工程中，沖擊試驗(yàn)通常用于鋼材和塑料等材料的性能測(cè)定。

五是瀝青路面和水泥混凝土路面鉆取芯樣。在市政路橋工程中，用于檢測(cè)路面壓實(shí)度和實(shí)體混凝土強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)在市政路橋工程中的應(yīng)用

2.1 市政道路工程

在設(shè)計(jì)階段，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)主要用于評(píng)估材料的性能，如強(qiáng)度、耐久性、抗裂性等。常用的方法包括拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等，以準(zhǔn)確地測(cè)定材料的力學(xué)性能，為施工設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。另外，可以利用非破壞性檢測(cè)技術(shù)，如超聲波檢測(cè)、紅外熱像檢測(cè)等，對(duì)現(xiàn)有道路進(jìn)行評(píng)估，為施工設(shè)計(jì)提供參考。

在施工階段，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)主要用于質(zhì)量控制和過程監(jiān)控。例如，通過對(duì)混凝土澆筑過程中的澆筑溫度、坍落度等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，可以保證混凝土的質(zhì)量和性能。通過對(duì)瀝青鋪設(shè)的厚度、均勻性等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，可以保證路面的平整度和耐用性。同時(shí)，可以利用聲學(xué)或電磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)施工過程中的質(zhì)量問題進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和早期預(yù)警。

工程完成后，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)用于道路定期檢查和維護(hù)。例如，利用雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，可以探測(cè)道路基礎(chǔ)的空洞、下沉等問題。利用聲學(xué)或紅外熱像檢測(cè)技術(shù)，可以檢測(cè)路面的裂縫、車轍等問題。這些非破壞性檢測(cè)技術(shù)，可以在不影響道路使用的情況下定期進(jìn)行安全檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)[3]。

2.2 市政橋梁工程

在設(shè)計(jì)階段，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)是橋梁設(shè)計(jì)的重要參考依據(jù)。破壞性試驗(yàn)，如拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)等，可以準(zhǔn)確評(píng)估材料的力學(xué)性能，為橋梁設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。非破壞性試驗(yàn)，如超聲波檢測(cè)、雷達(dá)探測(cè)技術(shù)等，可以對(duì)現(xiàn)有橋梁的結(jié)構(gòu)完整性進(jìn)行評(píng)估，為新橋梁設(shè)計(jì)提供參考。

在施工階段，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)被用于質(zhì)量控制和過程監(jiān)控。例如，采用聲學(xué)或電磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)混凝土澆筑的密實(shí)度和溫度，保證混凝土的質(zhì)量和性能。同時(shí)，可以利用這些技術(shù)對(duì)橋梁施工過程中的問題進(jìn)行早期檢測(cè)和預(yù)警，預(yù)防潛在的質(zhì)量問題。

在運(yùn)行階段，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)被用于橋梁的維護(hù)和管理。例如，利用雷達(dá)探測(cè)技術(shù)，可以探測(cè)橋墩、橋臺(tái)的下沉、裂縫等問題。利用聲學(xué)或紅外熱像檢測(cè)技術(shù)，可以檢測(cè)橋面的裂縫、剝落等問題。這些非破壞性檢測(cè)技術(shù)，可以在不影響橋梁正常使用的情況下，定期進(jìn)行安全檢查，預(yù)防和早期發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。

市政橋梁工程的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用不僅能夠提高工程的安全性和耐用性，降低維護(hù)的難度和成本，也能為橋梁工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)和智能管理提供新思路。

2.3 案例分析與應(yīng)用效果評(píng)估

2.3.1 京哈高速公路長(zhǎng)春至哈爾濱改擴(kuò)建工程長(zhǎng)春至拉林河段

京哈高速公路是中國(guó)重要的交通通道之一，長(zhǎng)春至哈爾濱段的改擴(kuò)建工程由四車道改為八車道，此項(xiàng)工程面臨的主要挑戰(zhàn)是如何確保大斷面瀝青混合料攤鋪的均勻性。為此，工程團(tuán)隊(duì)采用了紅外熱像掃描和地質(zhì)雷達(dá)等試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)瀝青攤鋪質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示，攤鋪質(zhì)量總體良好，對(duì)于少數(shù)出現(xiàn)均勻性問題的區(qū)域，工程團(tuán)隊(duì)及時(shí)進(jìn)行了調(diào)整和修復(fù)，確保了道路的使用性能和安全性。

2.3.2 赤峰市中環(huán)路快速化改造工程

赤峰市中環(huán)路快速化改造工程，設(shè)計(jì)使用100 萬(wàn)立方米水泥混凝土。為了控制工程質(zhì)量，團(tuán)隊(duì)采用了混凝土強(qiáng)度、硬度等試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)。檢測(cè)結(jié)果顯示，大部分施工區(qū)段的混凝土強(qiáng)度和硬度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，對(duì)于個(gè)別不符合要求的區(qū)段，施工團(tuán)隊(duì)及時(shí)進(jìn)行了修復(fù)和強(qiáng)化。通過實(shí)時(shí)的試驗(yàn)檢測(cè)，成功提高了工程整體質(zhì)量，減少了后期維護(hù)成本。

3 試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)在市政路橋工程中應(yīng)用存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)

3.1 存在的問題

盡管試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)在市政路橋工程中發(fā)揮了重要作用，但在應(yīng)用過程中還存在一些問題，主要包括以下方面：

一是檢測(cè)精度和效果。盡管非破壞性檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但其檢測(cè)精度和效果在不同環(huán)境和條件下可能會(huì)有所不同。例如，對(duì)于深埋或復(fù)雜的橋梁結(jié)構(gòu)，某些非破壞性檢測(cè)技術(shù)可能無(wú)法提供完全準(zhǔn)確的結(jié)果。

二是檢測(cè)范圍和深度。一些檢測(cè)技術(shù)由于受到技術(shù)或設(shè)備的限制，可能無(wú)法進(jìn)行大范圍或深度檢測(cè)。例如，一些聲學(xué)或電磁檢測(cè)技術(shù)在大范圍的混凝土結(jié)構(gòu)中可能無(wú)法獲取詳細(xì)的信息。同時(shí)，某些破壞性檢測(cè)技術(shù)可能會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，使得其應(yīng)用范圍受到限制。

三是技術(shù)應(yīng)用成本和效率。試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用通常需要專業(yè)的設(shè)備和人員，這會(huì)提高檢測(cè)成本。同時(shí)，一些檢測(cè)過程可能比較耗時(shí)，這在一定程度上限制了其在大規(guī)模工程中的應(yīng)用。

四是數(shù)據(jù)處理和分析。試驗(yàn)檢測(cè)通常會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，如何有效處理和分析這些數(shù)據(jù)，從中獲取有用的信息，是一個(gè)問題。此外，由于數(shù)據(jù)類型和來(lái)源的多樣性，如何將不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效集成，以提供更全面的檢測(cè)結(jié)果，也是一個(gè)問題。

五是技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的更新。隨著技術(shù)的發(fā)展，新的檢測(cè)設(shè)備和方法不斷出現(xiàn)，因此，在應(yīng)用新技術(shù)與制訂新標(biāo)準(zhǔn)方面需要及時(shí)跟進(jìn)。

國(guó)內(nèi)學(xué)者劉杰等[3]研究發(fā)現(xiàn)，鋼支撐+圍護(hù)樁對(duì)基坑土體側(cè)向變形有很好的限制作用，改變鋼支撐的施作位置對(duì)限制基坑的側(cè)向變形有重要作用.潘隆武等[4]就盾構(gòu)井開挖進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)井部分連續(xù)墻變化具有空間尺寸影響，長(zhǎng)邊連續(xù)墻變形比較均勻，而短邊連續(xù)墻最大位移隨著開挖深度一直下降，形成向四周發(fā)展的漏斗狀分布.萬(wàn)志輝等[5]研究發(fā)現(xiàn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度達(dá)到一定程度后，對(duì)變形影響不明顯.而土體的彈性模量及內(nèi)摩擦角增大，明顯圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移變小.

3.2 面臨的挑戰(zhàn)

第一，技術(shù)更新迅速。科技進(jìn)步使得新的檢測(cè)設(shè)備和方法不斷涌現(xiàn)，這對(duì)檢測(cè)技術(shù)人員而言是一個(gè)挑戰(zhàn)，他們需要快速學(xué)習(xí)并深入掌握新技術(shù)。

第二，數(shù)據(jù)管理和分析。隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。如何妥善管理這些數(shù)據(jù)，如何從中提取有價(jià)值的信息，如何借助這些信息來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)和決策，都是當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)。

第三，高效的質(zhì)量保證。由于市政路橋工程規(guī)模通常較大，所以需要高效的檢測(cè)方法確保工程質(zhì)量。如何在有限的時(shí)間內(nèi)，使用最合適的方法進(jìn)行檢測(cè)，以達(dá)到高質(zhì)量的建設(shè)目標(biāo)，是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。

第四，復(fù)雜的環(huán)境條件。市政路橋工程往往涉及復(fù)雜的環(huán)境條件，如不同的地質(zhì)條件、氣候條件等。這些因素可能會(huì)影響到檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此如何在復(fù)雜的環(huán)境條件下確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性是一個(gè)挑戰(zhàn)。

第五，持續(xù)的健康檢測(cè)需求。隨著對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施安全性的要求日益提高，如何在不影響工程正常運(yùn)行的情況下，進(jìn)行長(zhǎng)期的、實(shí)時(shí)的健康檢測(cè)，是試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)面臨的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。

第六，資源和成本的壓力。試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用需要大量的資源，包括設(shè)備、人力和時(shí)間等。而且，一些高精度的檢測(cè)設(shè)備和方法應(yīng)用成本可能會(huì)較高。如何在資源和成本有限的情況下，實(shí)現(xiàn)高效和精確的檢測(cè)是一個(gè)持續(xù)存在的挑戰(zhàn)。

3.3 對(duì)策和建議

面對(duì)市政路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)，提出以下對(duì)策和建議：

二是人才培養(yǎng)與技術(shù)培訓(xùn)。通過與高校、研究機(jī)構(gòu)等合作，持續(xù)培養(yǎng)專業(yè)的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)人才。同時(shí)，應(yīng)定期為在職人員提供技術(shù)培訓(xùn)，以確保他們能夠熟練掌握并應(yīng)用新的檢測(cè)技術(shù)。

三是數(shù)據(jù)管理和智能分析。建立健全數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，并利用人工智能等技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，以提取有價(jià)值的信息，并用于決策支持。

四是標(biāo)準(zhǔn)制訂與更新。隨著技術(shù)的發(fā)展，需要不斷更新和完善檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)新的技術(shù)和方法。同時(shí)，對(duì)于新引進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，要進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收和評(píng)估，確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

五是綜合應(yīng)用多種檢測(cè)方法。針對(duì)不同的工程條件和要求，需要綜合應(yīng)用多種檢測(cè)方法，以獲得更全面、準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。對(duì)于不同的檢測(cè)結(jié)果，要進(jìn)行科學(xué)的比較和分析，以確保最終決策是基于準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)。

六是預(yù)算投入與資源優(yōu)化。對(duì)于試驗(yàn)檢測(cè)工作，要有足夠的預(yù)算投入，以保證其正常進(jìn)行。同時(shí)，通過優(yōu)化資源配置，提高檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性，同時(shí)降低檢測(cè)的成本。

4 結(jié)語(yǔ)

市政路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)對(duì)保證工程質(zhì)量、提高工程效益有重要作用，但實(shí)際應(yīng)用中在精度、范圍、成本、效率及數(shù)據(jù)處理等方面存在一些問題，同時(shí)面臨技術(shù)更新迅速、數(shù)據(jù)管理復(fù)雜、環(huán)境因素影響等方面的挑戰(zhàn)。對(duì)此，文章提出了技術(shù)研發(fā)與引進(jìn)、人才培養(yǎng)與技術(shù)培訓(xùn)、數(shù)據(jù)管理和智能分析、標(biāo)準(zhǔn)制訂與更新、綜合應(yīng)用多種檢測(cè)方法及預(yù)算投入與資源優(yōu)化等對(duì)策和建議，希望通過上述措施，能夠?qū)崿F(xiàn)工程質(zhì)量和效益的最大化。