無損檢測技術(shù)在道路交通中的應用

高才峰

摘 要：以道路交通作為研究對象，重點探究了無損檢測技術(shù)在道路交通中的具體應用。以無損檢測技術(shù)在道路交通中的作用作為出發(fā)點，引入案例分析法分析了道路交通中的檢測項目及重點，闡述了在檢測過程中可用的無損檢測技術(shù)類型及相關(guān)要點。相關(guān)單位必須按照要求做好檢測工作，合理選擇和利用無損檢測技術(shù)，規(guī)范檢測步驟，獲取關(guān)鍵項目的檢測結(jié)果，將結(jié)果用于道路交通的質(zhì)量評估、狀態(tài)分析，為實際的工程建設(shè)、維護保養(yǎng)等提供切實依據(jù)。道路交通的檢測難度大、項目多，為凸顯無損檢測的技術(shù)特點，有關(guān)人員必須對比多種檢測技術(shù)的優(yōu)缺點，按照檢測目標等選定技術(shù)類型，并優(yōu)化無損檢測的技術(shù)方案，強化過程管控與監(jiān)督。

關(guān)鍵詞：道路；交通；無損檢測技術(shù)

中圖分類號：U416? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2024）05-0085-03

0 引言

無損檢測技術(shù)具有非破壞性、操作的便捷性、結(jié)果的可靠性等特征，在道路交通中利用這一技術(shù)可得到相對準確的結(jié)果，為相關(guān)部門的質(zhì)量評估等提供有效參考。無損檢測技術(shù)涉及多種，每種技術(shù)都有各自的適用條件，相關(guān)人員必須結(jié)合道路交通的特點，合理選擇技術(shù)，并強化技術(shù)管理，構(gòu)成完善的無損檢測技術(shù)體系。

1 無損檢測技術(shù)對道路交通的作用

1.1 有利于保障工程質(zhì)量

道路交通中應用無損檢測技術(shù)的一大作用就是提高工程質(zhì)量。在任何類型的道路交通中質(zhì)量為第一追求，無論是工程建設(shè)階段還是后續(xù)的維護保養(yǎng)階段，有關(guān)都需要按照質(zhì)量規(guī)定，合理選擇無損檢測技術(shù)，測定在道路交通中是否存在質(zhì)量缺陷。如有質(zhì)量問題，再進一步分析缺陷位置、大小、對整體結(jié)構(gòu)的危害等，以方便相關(guān)人員及時處理質(zhì)量問題。

1.2 有利于保障工程的使用安全

道路交通在投入使用后，受自然因素和車輛荷載的影響可能出現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)問題，加劇道路交通的安全威脅。隨著無損檢測技術(shù)的進步，道路交通中利用此類技術(shù)能及時發(fā)現(xiàn)安全問題，盡早采取控制措施，避免安全隱患處理不及時引發(fā)的交通事故。

1.3 有利于延長工程使用壽命

隨著交通事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對道路交通的使用性能提出了新的要求。只有保障了道路交通的整體性能，方可為人們創(chuàng)造良好的通行條件，減少交通事故。無損檢測技術(shù)能對結(jié)構(gòu)構(gòu)件、施工材料等進行質(zhì)量評估，早發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷、安全風險并及時處理，以延長道路交通的使用壽命。

2 工程概況

某道路交通工程，線路全長10.7 km，主線為雙向六車道高速公路，設(shè)計速度100 km/h，整體式路基、分離式路基寬度分別為33.5 m、16.75 m。全線有7座橋梁，橋梁等級各有不同，2座特大橋，為主線橋和高架橋，主線橋為大跨徑（50+85+50）m預應力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，高架橋上部為預應力混凝土組合箱、鋼混組合梁，下部為墩式柱、樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。大橋5座，結(jié)構(gòu)體系各有不同。為保障此道路交通的高效運行，必須做好路橋檢測，合理利用無損檢測技術(shù)。

3 道路橋梁工程中的檢測項目

3.1 結(jié)構(gòu)缺陷檢測

3.1.1 混凝土橋梁外觀缺陷

道路橋梁工程長期遭受多種因素的影響，無法保持優(yōu)越的使用性能，如車輛荷載、材料特性、環(huán)境影響，易發(fā)生裂縫、水蝕、保護層脫落等問題。調(diào)查大部分道路橋梁的使用情況，結(jié)構(gòu)裂縫為常見病害，對道路橋梁的使用也存在最為直接的影響。為及時處理道路橋梁的可見病害，相關(guān)人員必須利用無損檢測技術(shù)檢查混凝土構(gòu)件的外觀缺陷。

3.1.2 鋼橋外觀缺陷

鋼制橋梁在長期使用后易發(fā)生外觀缺陷，如結(jié)構(gòu)銹蝕、連接構(gòu)件缺陷、構(gòu)件與焊縫的疲勞開裂，如有關(guān)人員未及時發(fā)現(xiàn)這些問題，將影響道路橋梁的使用性能。對于結(jié)構(gòu)銹蝕、連接件缺陷，有關(guān)人員在日常的巡視檢查中可及時發(fā)現(xiàn)并處理。構(gòu)件與焊縫的開裂具有極高的隱蔽性，不易發(fā)現(xiàn)，通過日常巡檢無法發(fā)現(xiàn)及處理，無形中增大了道路橋梁的使用風險[1]。因為結(jié)構(gòu)自身的特點，再加上焊接殘余應力、工藝誤差等因素，鋼橋的結(jié)構(gòu)風險較大，相關(guān)人員必須做好外觀缺陷的檢查，利用無損檢測技術(shù)來確定缺陷類型、位置。

3.1.3 混凝土橋梁內(nèi)部缺陷

很多橋梁都為混凝土類型，這類型結(jié)構(gòu)下混凝土施工為關(guān)鍵步驟，操作不當?shù)葮O易引發(fā)結(jié)構(gòu)缺陷。以混凝土澆筑為例，在澆筑操作不規(guī)范的情況下易出現(xiàn)孔洞、夾層、蜂窩等質(zhì)量缺陷，導致混凝土強度低于設(shè)計值，無法達到結(jié)構(gòu)要求。許多橋梁為預應力混凝土結(jié)構(gòu)，一旦有混凝土澆筑、預應力孔道等質(zhì)量缺陷，鋼束安全性無法達到標準，無法實現(xiàn)質(zhì)量目標。為此，無損檢測過程中相關(guān)人員也需檢測混凝土橋梁的內(nèi)部缺陷，以及時發(fā)現(xiàn)問題并進行相應的施工處理。

3.1.4 普通鋼筋銹蝕

鋼筋主要用于加固結(jié)構(gòu)，各種規(guī)格、型號的鋼筋在結(jié)構(gòu)體系中具有重要的意義。鋼筋材料的固有特性決定了其極易出現(xiàn)銹蝕問題。在結(jié)構(gòu)開裂、碳化作用、氮離子侵蝕等的綜合作用下，鋼筋電化學反應無法避免，也會出現(xiàn)不同程度的銹蝕現(xiàn)象，影響道路橋梁的整體性能。為及時處理鋼筋銹蝕問題，有關(guān)人員也需引入無損檢測技術(shù)進行檢測。

3.2 力學與幾何特性檢測

3.2.1 強度

道路交通中強度是需要關(guān)注的一大指標，該指標在一定程度上能反映結(jié)構(gòu)性能，特別是在混凝土結(jié)構(gòu)中，相關(guān)人員需合理關(guān)注強度指標。在利用無損檢測技術(shù)時，有關(guān)人員也需要利用相應的技術(shù)判定結(jié)構(gòu)強度指標。

3.2.2 結(jié)構(gòu)應力

無損檢測技術(shù)同樣可測定結(jié)構(gòu)應力值。一般來說，在較大的施工誤差、混凝土徐變及預應力損失下，PC橋梁混凝土壓應力分布與理論值存在一定的偏差，雖載荷試驗可評估橋梁的承載力，判定橋梁的整體狀態(tài)，但加載試驗需多次加壓來檢驗活載效應，這一系列的過程中無法獲得混凝土的應力值[2]。針對此現(xiàn)象，有必要引入無損檢測技術(shù)檢測結(jié)構(gòu)應力。

3.2.3 索力

道路橋梁的結(jié)構(gòu)體系復雜，在利用無損檢測技術(shù)測定結(jié)構(gòu)性能時也需關(guān)注索力指標。柔性索結(jié)構(gòu)為大跨徑斜拉索、系桿拱橋吊桿與懸索橋吊桿的常見形式，索力大小是影響橋梁線形、內(nèi)力的重要因素。無損檢測過程中相關(guān)人員也需及時測定索力大小。

4 道路交通中無損檢測技術(shù)的類型及其應用

4.1 傳感檢測技術(shù)

傳感檢測技術(shù)屬于無損檢測中的一種典型技術(shù)，此技術(shù)下光纖為媒介，因為光纖在面對不同物理量時的反應有所差異，利用這一特性即可判定道路橋梁的性能。當規(guī)范應用了傳感檢測技術(shù)后，有關(guān)人員能將路面誤差控制在正常標準，評估路橋工程的運行狀態(tài)。在利用傳感檢測技術(shù)需配備專門的檢測儀器，利用該儀器接收光纖傳播數(shù)據(jù)，據(jù)此分析光纖傳播過程中路徑是否有所變化。

4.2 超聲波檢測技術(shù)

路橋工程的路基路面檢測中，超聲波技術(shù)較為常見，利用該技術(shù)進行檢測時的成本低、操作簡單，有關(guān)人員只需要遵守相應的操作規(guī)范即可獲得關(guān)鍵參數(shù)。超聲波檢測下瞬間應力可進入橋梁內(nèi)部，在沖擊碰撞的過程中將發(fā)生一定的共振現(xiàn)象，通過全面分析共振波的特性，即可確定橋梁孔隙的位置。對于回傳信息，相關(guān)人員不僅需及時接收，還需要細致分析，以評估橋梁的結(jié)構(gòu)性能。如道路橋梁有斷裂問題，有關(guān)人員可通過超聲波技術(shù)來檢測，得到斷裂位置等基本情況。

道路橋梁的樁基檢測中，超聲波技術(shù)也較為常用。為得到相對準確的檢測結(jié)果，主要需注意以下5方面：①按照要求埋設(shè)聲測管，考慮埋設(shè)位置、深度、數(shù)量等。檢測人員需意識到聲測管在檢測中的重要性，遵循對稱性、平行性要求，以保障埋設(shè)位置的合理性，使聲測管中的探頭保持良好的伸縮性。②關(guān)注被測樁基的混凝土強度，此混凝土強度值應高于設(shè)計值的70%，且超過15 MPa[3]。檢測過程中有關(guān)人員需熟悉操作原理及工作要求，合理開挖樁頭。為減小開挖作業(yè)對聲測管的干擾，避免雜質(zhì)進入聲測管，應選擇恰當?shù)拈_挖工藝，并管理開挖深度等參數(shù)。③獲取波形頻譜后，有關(guān)人員需遵循相應的規(guī)定進行分析，重點獲取各頻率分量下的波形幅度規(guī)律，提取主頻率、幅度等關(guān)鍵信息。為方便分析波形頻率，有關(guān)人員在截取波形時應控制長度，以得到相對客觀的頻率曲線，在后續(xù)深入分析。在研究頻譜曲線時需要關(guān)注漏波及分辨率等核心指標，以得到高精度結(jié)果。④檢測樁基時相關(guān)人員需得到波形頻譜等基本特征，再根據(jù)現(xiàn)場的環(huán)境等特點，選定樁身測區(qū)，確定測點，保障測點位置、數(shù)量等符合要求。⑤鋼筋籠、聲測管的捆綁應符合技術(shù)要求，以避免其他操作導致鋼筋籠、聲測管的偏位。

4.3 探地雷達技術(shù)

探地雷達為一種相對常見的無損檢測技術(shù)，此技術(shù)在道路交通中的應用范圍廣、效果好。探地雷達的技術(shù)原理為：利用高頻率電磁脈沖、天線來測定地下部分，利用該技術(shù)能得到相對準確的檢測結(jié)果，且測定結(jié)果更為直觀。雷達脈沖檢測中因可接收反射的雷達脈沖，可促進檢測工作的有序?qū)嵤５缆窐蛄骸痘⒌刭|(zhì)檢測方面均可利用探地雷達技術(shù)。道路工程中應用探地雷達可測定路面厚度、基層密實度，得到的結(jié)果可評估道路質(zhì)量情況，并參考結(jié)果制定道路維護保養(yǎng)策略。檢測人員參與到探地雷達檢測后，必須全面整理及分析數(shù)據(jù)，以得到相對完善和準確的結(jié)果，用此結(jié)果指導實際工作。

綜合當下探地雷達技術(shù)的發(fā)展情況，檢測時需注意以下5方面：①檢測過程中需合理利用計算機技術(shù)，統(tǒng)計及分析數(shù)據(jù)，提高檢測效率。②控制單位在接收到指令后，在發(fā)射天線、接收天線的方向上釋放信號。③觸發(fā)信號，向地面發(fā)射高頻電磁波。④如探測位置的介質(zhì)不均勻，電磁波需結(jié)合電性目標，將部分電磁波反射回地面。地面設(shè)備接收反射信號，再將此信號進行轉(zhuǎn)化后傳輸給控制模塊，以圖像形式顯示結(jié)果。⑤由專業(yè)人員分析顯示結(jié)果，進而判定道路橋梁的基本情況。

4.4 激光技術(shù)

激光技術(shù)也具有非破壞性，在很多道路橋梁的檢測中都應用了激光技術(shù)。利用激光技術(shù)進行無損檢測時主要利用了衍射原理，激光在傳播過程中一旦遇到狹縫即會發(fā)生衍射現(xiàn)象，相關(guān)人員根據(jù)接收到的激光傳播等過程可清晰判定狹縫位置、寬度等情況。一般來說，狹縫寬窄不同，將反映在圖像的明暗度上，根據(jù)這一特性即可分析道路橋梁的裂縫情況。

利用激光技術(shù)進行無損檢測時還涉及了光電反射原理，主要是因為光電流強度、激光強度之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過配備光電轉(zhuǎn)換器，即可促進光能向電能的轉(zhuǎn)化。激光強度不同，光能轉(zhuǎn)換成電能的過程中信號強度也存在明顯區(qū)別。為此，通過標定光電流位移關(guān)系，有關(guān)人員即可分析道路橋梁工程的彎沉位移變化規(guī)律。

激光技術(shù)下還包含光時差原理，激光傳播過程中的耗時長短也能反映被測物的內(nèi)部形態(tài)。當獲取激光傳播耗時后，將此數(shù)值與標準耗時相對比，依據(jù)時差可分析道路橋梁的內(nèi)部是否均勻。激光技術(shù)作為一種比較重要的無損檢測技術(shù)，在用于道路橋梁檢測時必須熟知各種原理。

4.5 射線探傷技術(shù)

射線探傷技術(shù)下也能及時、準確發(fā)現(xiàn)道路橋梁存在的缺陷，檢測過程中利用的是不同厚度、密度的物質(zhì)對射線的吸收度差異。射線的穿透性較強，有關(guān)人員能通過射線完成探傷。具體檢測時有關(guān)人員需利用發(fā)射器發(fā)射射線，使射線穿透結(jié)構(gòu)材料，再由接收器接收射線，通過采集射線傳播特點，可進行缺陷分析。一般來說，材料的密度與厚度越大，對射線的吸收能力越強，射線穿透度越低，底片的感光量較小，利用儀器接收射線時得到的信號相對較弱，不利于準確判定道路橋梁的結(jié)構(gòu)性能。

4.6 圖像檢測技術(shù)

無損檢測技術(shù)中圖像檢測技術(shù)廣受關(guān)注，在很多道路橋梁工程中都有相對成功的應用。結(jié)合技術(shù)特點，圖像檢測技術(shù)包含紅外線成像與激光全息圖圖像攝影技術(shù)。在利用紅外線成像技術(shù)檢測道路橋梁時，利用的是材料導熱特性與成像情況的關(guān)系。檢測人員在具體的工作中需準確判定紅外線的成像情況，以及時發(fā)現(xiàn)缺陷，在早期階段制定解決措施。

紅外線成像檢測中有關(guān)人員也需要融入數(shù)字化技術(shù)，以更為清晰、直觀地顯示結(jié)果，分析圖像畫面，判定缺陷位置、形狀。激光全息圖圖像攝影技術(shù)在檢測道路橋梁時需與力學特性相結(jié)合，在檢測過程中需進行一系列的對比、分析及計算，以得到高精度檢測結(jié)果。與其他技術(shù)相比，激光全息圖圖像技術(shù)的檢測精度高、結(jié)果更為直觀與可用，很多工作具有自動化特點，人工工作量少且工作效率高。

4.7 頻譜分析技術(shù)

頻譜分析法與人工敲擊法具有高度的相似性，但其原理有顯著區(qū)別。相比較而言，人工敲擊法因為完全為人工操作，測定結(jié)果的精度較低，無法及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題并進行處理，定位結(jié)果不準。頻譜分析技術(shù)在應用在道路橋梁工程中時檢測結(jié)果準確，具有無損檢測的特點。

結(jié)合技術(shù)原理，頻譜分析利用的是聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度差異原理，通過測定聲波的傳播速度，有關(guān)人員可分析介質(zhì)特點，如介質(zhì)是否均勻、屬于哪種類型。道路橋梁的質(zhì)量測定中采用頻譜分析技術(shù)時，需在檢測部位施加一定的壓力，然后分析頻率數(shù)據(jù)，確定質(zhì)量缺陷的具體類型及位置。正式檢測之前相關(guān)人員需在待測部位安裝傳感器，利用傳感器來接收數(shù)據(jù)。正式施加壓力時，需保持為垂直的作用力。

5 結(jié)束語

無損檢測具有技術(shù)優(yōu)勢，在道路交通中能為質(zhì)量分析及評估等提供有效參考。雖目前無損檢測技術(shù)越發(fā)成熟，但相關(guān)人員在利用無損檢測技術(shù)時需做好對比工作，遵循相應的操作規(guī)范，以得到相對準確的結(jié)果。

參考文獻

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