道路橋梁隧道檢測中的無損檢測技術(shù)

胡定宋

（廣東大道檢測技術(shù)有限公司，廣東 中山 528400）

0 引言

我國交通運輸規(guī)模持續(xù)擴大，道路橋梁工程項目數(shù)量倍增，與工程項目相關(guān)的檢測工作量也隨之增加。將無損檢測技術(shù)應(yīng)用在道路橋梁工程中，可以緩解檢測壓力，能及時發(fā)現(xiàn)工程中潛在的安全隱患，為道路橋梁工程安全、高效建設(shè)提供保障，為此，本課題有必要就道路橋梁檢測中的無損檢測技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究。

1 無損檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)屬于質(zhì)量檢測技術(shù)范疇，應(yīng)用優(yōu)勢顯著；當(dāng)前，無損檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用在道路橋梁檢測中，充分發(fā)揮了無損檢測技術(shù)作用。研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的檢測方法，耗時耗力，檢測數(shù)據(jù)存在一定的誤差，存在技術(shù)局限問題。而無損檢測技術(shù)，方便人員操作，檢測效率高，檢測數(shù)據(jù)真實、完整，能夠為道路橋梁工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持；因此，將無損檢測技術(shù)應(yīng)用在道路橋梁工程中切實可行。

在具體應(yīng)用無損檢測技術(shù)過程中，能夠精準(zhǔn)定位安全隱患部位，可為檢修工作的開展提供指導(dǎo)[1]。同時，無損檢測范圍可設(shè)定，大大緩解了道路橋梁工程施工壓力，促使施工進(jìn)度計劃高效推進(jìn)。此外，道路橋梁工程中可隨時使用無損檢測技術(shù)，常應(yīng)用回聲波檢測法、光纖傳感檢測法、探地雷達(dá)檢測法、激光檢測法、低應(yīng)變檢測法、電化學(xué)檢測技術(shù)等，為道路橋梁工程檢測工作的開展提供了技術(shù)支撐。

1.1 回聲波檢測法

回聲波檢測技術(shù)在工程檢測中的應(yīng)用優(yōu)勢十分顯著，根據(jù)回聲波，可以了解被檢測對象實際情況，進(jìn)而判定被檢測對象是否存在問題，如鋼筋的腐蝕程度判斷。同時，回聲波檢測技術(shù)的應(yīng)用，能夠準(zhǔn)確計算橋梁摩擦力大小，可以檢出大裂紋問題。研究發(fā)現(xiàn)，回聲波安全系數(shù)高，無輻射性，方便人員操作，能夠獲取被測量對象深度、厚度等相關(guān)參數(shù)信息，但在測量塑料管與金屬之間的尺寸方面，存在一定的誤差，在具體應(yīng)用過程中，可聯(lián)合其他無損檢測技術(shù)輔助檢測，進(jìn)而保證檢測結(jié)果更精準(zhǔn)。

1.2 光纖傳感檢測法

道路橋梁傳統(tǒng)檢測方法，需要投入大量的人力、物力、財力資源，尤其是在工程測量環(huán)節(jié)，受限制因素很多，給檢測工作的開展帶來了諸多的不便。而光纖傳感檢測技術(shù)環(huán)境適應(yīng)能力很強，在道路橋梁檢測中，展現(xiàn)出高度信息化、檢測一體化等優(yōu)勢特征，切實縮短了道路橋梁檢測時間，檢測數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確，能夠在最大程度上提升道路橋梁工程安全性[2]。同時，光纖傳感檢測技術(shù)能夠在光纖傳感器作用下，實時接收和傳輸光纖信號，并對其進(jìn)行控制，最終能夠轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的物理信息，對物理信息進(jìn)行處理后，可全面反映道路橋梁工程整體施工建設(shè)情況，檢測水平更高，實現(xiàn)對道路橋梁工程施工建設(shè)過程的把控，減少了二次返工或是停工問題的發(fā)生，為工程項目施工進(jìn)度計劃的落實和推進(jìn)夯實了基礎(chǔ)。同時，光纖傳感檢測法實現(xiàn)對新技術(shù)的模擬應(yīng)用，可進(jìn)行新材料模擬施工，有利于評估和分析新材料、新工藝應(yīng)用在道路橋梁工程中的可行性。此外，應(yīng)用光纖傳感檢測技術(shù)，能解決工程安裝難點，順利推動檢測工作的開展，道路橋梁工程施工安全性有所保障。

1.3 探地雷達(dá)檢測法

地質(zhì)雷達(dá)檢測原理是指探地雷達(dá)方法基于電磁波在不同介質(zhì)中的傳播特性。電磁波的傳播取決于介質(zhì)的電性，介質(zhì)的電性主要有電導(dǎo)率μ 和介電常數(shù)ε，前者主要影響電磁波的穿透（探測）深度，在電導(dǎo)率適中的情況下，后者決定電磁波在該物體中的傳播速度，因此，所謂電性介面也就是電磁波傳播的速度介面。不同的地質(zhì)體（物體）具有不同的電性，因此，當(dāng)發(fā)射天線發(fā)射的高頻電磁波遇到介電常數(shù)不同的界面時，都會產(chǎn)生反射回波，根據(jù)接收天線接收到反射回波的時間和形式，能夠確定反射界面的距離及判定反射體的可能性質(zhì)。探地雷達(dá)檢測如圖1 所示。

圖1 探地雷達(dá)檢測

1.4 激光檢測法

激光檢測法也是常用的無損檢測技術(shù)手段，此項檢測技術(shù)中包含了光電反射原理、衍射原理等，在具體應(yīng)用過程中，能夠獲得清晰的、明暗相間的圖像，便于展開深入的分析。而關(guān)時差原理，能夠根據(jù)激光傳輸視覺速度獲取信息，最終可獲取激光在短距離傳輸過程中的時差，為檢測分析和工程結(jié)構(gòu)安全性、可靠性判斷提供了保障。激光檢測原理如圖2 所示。

圖2 激光檢測原理

1.5 頻譜分析技術(shù)

頻譜分析技術(shù)是常見的道路橋梁檢測技術(shù)，其技術(shù)原理是，能夠根據(jù)波長、頻率等相關(guān)參數(shù)的變化情況開展檢測工作，支持動態(tài)檢測和靜態(tài)檢測。同時，頻譜分技術(shù)可以結(jié)合業(yè)主需求進(jìn)行修改，并基于平臺上確定最終的設(shè)計方案，切實節(jié)省了時間成本，彌補了傳統(tǒng)檢測方法中的不足之處。在傳感器應(yīng)用支持下，提高了建模效率，短時間內(nèi)實現(xiàn)相關(guān)構(gòu)件參數(shù)化目標(biāo)，支持三維空間重疊圖形檢查，技術(shù)優(yōu)勢顯著[3]。同時，頻譜分析技術(shù)支持反復(fù)檢驗，結(jié)合道路橋梁不同位置的特性調(diào)整檢測參數(shù)，在橋梁整體剛度判定、缺陷位置定位等方面，均展現(xiàn)了顯著的技術(shù)優(yōu)勢。頻譜分析檢測原理如圖3所示。

圖3 頻譜分析檢測原理

1.6 電化學(xué)檢測技術(shù)

我國道路橋梁建設(shè)取得了諸多的成果，為提高交通便利程度，加快推進(jìn)道路橋梁建設(shè)進(jìn)程顯得尤為重要。但受地域、氣候、環(huán)境等多種因素影響，在道路橋梁施工建設(shè)過程中，面臨著的諸多的問題，一定程度上增加了道路橋梁檢測工作難度。將電化學(xué)檢測技術(shù)應(yīng)用在道路橋梁檢測中，大大提升了檢測效率，能夠基于源頭上找出鋼筋腐蝕問題，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)檢測數(shù)據(jù)，能夠判斷鋼筋腐蝕程度。基于電化學(xué)檢測技術(shù)水平不斷提升，電化學(xué)檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用在道路橋梁檢測中，尤其是在大中型橋梁或是隧道檢測中展現(xiàn)了顯著的技術(shù)優(yōu)勢，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可對道路橋梁建設(shè)安全性作出評估。電化學(xué)檢測原理如圖4 所示。

圖4 電化學(xué)檢測原理

1.7 機敏混凝土檢測法

混凝土是道路橋梁工程中重要的組成部分，在進(jìn)行混凝土檢測時，應(yīng)用到機敏混凝土檢測技術(shù)，大大提升了檢測靈敏度，主要是將納米材料或是碳纖維材料應(yīng)用在混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測中，進(jìn)而充分反映出混凝土的物理性能以及化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，上述性能的變化，是隨著電阻的變化而變化的。機敏混凝土本身是有傳感器的，在傳感器機制作用下，實現(xiàn)對混凝土材料的綜合分析，進(jìn)而完成機敏混凝土無損檢測作業(yè)[4]。

1.8 聲發(fā)射檢測技術(shù)

聲發(fā)射檢測技術(shù)應(yīng)用在道路橋梁工程中，可以及時發(fā)現(xiàn)變形、裂縫情況。其檢測原理是根據(jù)發(fā)射源釋放的彈性波信號，精準(zhǔn)定位缺陷位置和缺陷大小。此種檢測方式是屬于動態(tài)化的檢測方式，能夠準(zhǔn)確測定道橋內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷問題。尤其是對于體積較大混凝土構(gòu)件來說，能夠擴大檢測范圍，精準(zhǔn)定位缺陷位置，最大程度上提高檢測效率，實現(xiàn)動態(tài)化檢測目標(biāo)。聲發(fā)射技術(shù)敏感度高，能夠?qū)崟r監(jiān)測外應(yīng)力下結(jié)構(gòu)缺陷問題，可以掌握結(jié)構(gòu)中的缺陷狀態(tài)，在道路橋梁工程中達(dá)到了無損檢測目的，為缺陷預(yù)防和處理提供了技術(shù)保障。

2 道路橋梁工程中無損檢測技術(shù)應(yīng)用研究

2.1 檢測鋼橋梁外部缺陷

無損檢測技術(shù)體系相對完善，與傳統(tǒng)的檢測方法相比較，彌補了傳統(tǒng)檢測技術(shù)不足之處，克服了技術(shù)局限，更好滿足了道路橋梁無損檢測工作開展要求。同時，無損檢測技術(shù)對道路橋梁工程的損傷很小，能夠規(guī)避二次損壞問題，可精準(zhǔn)定位損傷或是缺陷位置，順利推進(jìn)無損檢測工作的開展，技術(shù)優(yōu)勢明顯。本項目中的橋梁各零部件以焊接方式進(jìn)行連接，若出現(xiàn)腐蝕情況時，結(jié)構(gòu)連接會失去效能，無法保證橋梁的穩(wěn)定性和安全性，大大降低了橋梁承載力水平，加劇了安全事故的發(fā)生風(fēng)險。在具體開展檢測工作中，相關(guān)檢測人員全程詳細(xì)地記錄檢查內(nèi)容，但是難以發(fā)現(xiàn)隱蔽性功能中存在的安全隱患[5]。而無損檢測技術(shù)可以解決上述問題，從而及時發(fā)現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)中存在的問題，為道路橋梁工程質(zhì)量控制提供了保障。橋梁的缺陷和病害很多，橋梁的上部結(jié)構(gòu)通常會發(fā)生老化、腐蝕、裂縫、混凝土保護(hù)層脫落等病害。橋梁支座腐蝕如圖5 所示。

圖5 橋梁支座腐蝕

2.2 檢測橋梁混凝土內(nèi)部缺陷

道路橋梁工程中，涉及混凝土施工作業(yè)，受溫度等因素影響，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)會發(fā)生一定的變化，容易出現(xiàn)開裂、裂縫等病害問題。應(yīng)用無損檢測技術(shù)后，可第一時間發(fā)現(xiàn)混凝土橋梁內(nèi)部缺陷問題，進(jìn)而找出相關(guān)影響因素。分析發(fā)現(xiàn)，混凝土澆筑過程中，振搗力度或是時間、離析等問題的發(fā)生，均會引發(fā)混凝土內(nèi)部缺陷問題，進(jìn)而影響到混凝土整體的強度。針對預(yù)應(yīng)力混凝土而言，其澆筑質(zhì)量以及預(yù)應(yīng)力的孔道施工質(zhì)量，均會影響橋梁的安全性。為此，將無損檢測技術(shù)應(yīng)用在混凝土內(nèi)部缺陷檢測中至關(guān)重要。在本項目檢測中，應(yīng)用了回彈檢測技術(shù)，使用無損檢測儀器進(jìn)行檢測，進(jìn)而測得混凝土的抗壓強度，并結(jié)合混凝土表面的硬度，分析二者之間的關(guān)系。檢測發(fā)現(xiàn)，此種方法很方便操作，檢測效率很高，為本項目無損檢測工作的開展提供了技術(shù)支持。同時，在本項目中，應(yīng)用了回聲波檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，根據(jù)回聲波反射的信號，判斷和識別混凝土內(nèi)部缺陷情況，檢測期間，不會造成材料損傷或是結(jié)構(gòu)上的損傷，能夠全面反映出橋梁混凝土內(nèi)部情況。并且回聲波檢測法能夠檢出混凝土內(nèi)部裂縫深度、大小，主要是以及波形進(jìn)行判斷。檢測操作很方便，具有顯著的有應(yīng)用優(yōu)勢。混凝土內(nèi)部缺陷如圖6 所示。

圖6 混凝土內(nèi)部缺陷

3 結(jié)語

綜上所述，無損檢測技術(shù)體系很健全，無破壞性，膨脹空間很大，將無損檢測技術(shù)應(yīng)用在道路橋梁檢測中，實現(xiàn)技術(shù)上的突破，大大提升了檢測工作效率，充分發(fā)揮了無損檢測技術(shù)的價值作用。尤其在道路橋梁外部缺陷檢測、混凝土內(nèi)部缺陷檢測等方面展現(xiàn)了顯著的技術(shù)優(yōu)勢，為進(jìn)一步提高檢測結(jié)果準(zhǔn)確性，可考慮采取聯(lián)合檢測方法開展無損檢測工作。未來，在無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，仍要持續(xù)探索和研究，為道路橋梁無損檢測提供技術(shù)支持，切實提升道路橋梁工程施工建設(shè)品質(zhì)，保證交通通行安全。