無損檢測技術在公路橋梁施工中的應用

摘 要：無損檢測技術種類較多，分為聲探、探地雷達、射線檢測、光纖技術等多種。為更好展開研究，結合實際案例研究無損檢測技術在公路橋梁施工中的運用，闡述該技術在路橋工程實際的運用。研究發現：無損檢測技術在路橋施工中可以很好反映出施工的整體質量，為公路橋梁施工質量檢測提供可靠的結論，提高路橋施工質量和效果。

關鍵詞：無損檢測；公路橋梁施工；探測；反饋

中圖分類號：U446 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）08-0089-03

0 引言

在公路橋梁施工中，無損檢測技術作為一項系統、專業的檢測技術，實用性非常強，可有效地操控施工質量，為后續施工奠定基礎。在項目建設完工后，使用該技術進行檢測，能夠幫助技術人員了解路橋施工的質量情況。施工中對工程項目進行全面的檢測，有助于降低路橋存在的危害性，保證路橋投入使用之后的可靠與穩定。

1 無損檢測技術特點

1.1 技術原理

無損檢測技術也被稱為DNT，是以物理學為主的檢測技術，不會對被檢測的物體產生任何損壞。該檢測技術具備專業化和標準化的特征，可以從微觀上發現作業上的不足和優勢，協助檢測人員掌握被檢測的物理性能和架構。技術人員根據檢測結果可以對檢測目標展開綜合的點評，判斷被檢測構件的質量、原材料在結構中的使用情況，判斷技術使用特征、具體位置等。

1.2 優勢

該技術無破壞性，檢測橋梁路基的時候本身的材料和結構的特性并不產生危害。傳統檢測技術存在 一定的破壞性，會影響到檢測結構的構造。在檢測中該技術還具備全過程、整體性等優勢，比如全過程檢測中可以發現結構的拉伸、彎折、縮小的問題，給技術人員提供可靠的參考方向。由于該技術比較專業，具體的使用過程中，需要注意技術人員的操作素養，且關注檢測過程中可能存在的意外情況。

1.2.1 穩定性好

路橋檢測比較繁瑣，傳統檢測復雜且成本高、效率低下，人為作業有可能存在誤差，導致質檢不能得到保障。無損技術是使用最先進、最前沿的軟件，可確保檢測的精度，提高檢測的穩定性。路橋質量檢測中應用無損技術，提高了數據處理的方式，提升了數據分析的速度，減少了數據處理中存在的偏差。該檢測并非單純的技術，相反是現代科技系統的體現[1]。

1.2.2 效率高

無損檢測技術不會影響到路橋施工的成品或者是耽誤施工時間，相反可以很快完成。在現代檢測技術支持下優化整個流程，可降低在數據處理上存在偏差的概率。高品質檢測需要結合實際測定的目標合理選擇技術，在不同技術之間進行互補。檢測人員使用無損檢測技術，需要認識到這個技術并不單一，而是根據工程實際情況合理選擇的技術。完善的檢測技術體系下可以確保得到的結果精準可靠，減少單一技術所存在的漏洞。

2 無損檢測技術在公路橋梁施工中的應用要點

2.1 聲探無損檢測技術

超聲波檢測技術是諸多檢測技術中的一種，超聲波檢測是根據聲波頻率達到檢測目標，在路橋高質量檢測中起到積極的效果。檢測的時候通常會使用專業實驗儀器設備發送超聲波，若內部存在損害，就會反射超聲波。該技術原理是通過材料內部聲波的傳播、反射規律來檢測材料內部產生的缺陷與變化，實際運用過程中其靈敏度很高，傳播過程會隨著材料的物理狀態。針對路橋實際情況，按照發射與接收換能器的相對高程可以將檢測方法劃分為3種，其中平測法和斜測法的使用比較廣泛，扇形掃測法則比較少。

進場檢測之前，調查收集路橋的樁基詳細資料，如尺寸、標高和地質資料等，制定出對應的檢測方案。根據預埋聲測管數量判斷檢測剖面數量再編號，然后進行儀器設備的校準工作。

路橋的樁基施工質量很關鍵，在具體使用中對樁頂聲測管外壁間距進行測量，檢測聲測的實際情況，對內灌溉清水的，確定超聲波的發生與接收能量的位置。超聲波的發射與接收換能器之間保持固定高差，且同步升降，可以實時顯示信號的時程，讀取峰值、周期值，顯示頻譜的曲線。在測定過程中，如果樁身出現質量缺陷可以進行再次檢測。

2.2 探地雷達技術

探地雷達技術原理是利用高頻電磁波，電磁波在介質中的傳播，從入射到結構層分界面上的電磁波會產生反射再形成反射的波。雷達儀器接收到這個電磁波后，被結構層識別出來。在檢測過程中，反射波越強越容易識別。比如路橋隧道施工中，可使用探地雷達檢測實現對施工的檢測。在隧道質量檢測中，通常使用點采集的方式。這種方式可觸發天線的控制開關，設備會自動而且連續地記錄下對應的數據。在設置點的時候，點距范圍為0.01～9.99 m，定位的誤差在0.2%以內。

進行探測工程質量的時候參數選擇十分關鍵，一般400 MHz頻率以上的天線電鋸為1～20 cm，可滿足探測的精度。時窗選擇取決于最大探測深度與介質中的電磁波傳播的速度，隧道內介質主要是混凝土、巖石[2]。采集參數的間隔選擇直接影響到最終的質量，如果規模比較小，選擇間隔點太大，會產生削波動影響，可能會產生畸變。采樣間隔小和采集數據效率低下，通常情況下天線的頻率越高所選擇的間距越小。疊加次數也會影響到波形的采集。隧道檢測中探地雷達被電磁干擾的可能性比較小。

探地雷達檢測中最關鍵技術是分辨率，這是分辨最小異常介質的能力。在探測中，探測深度也是重要的技術參數，需要根據路橋隧道現場的實際情況來選擇探測深度，深度取決于工作頻率、選擇地層的衰減系數等。路橋現場采集的天線和參數選擇好之后進行數據采集，需要做到天線中心與測線起點重合，起點的位置需要有明確的標記，和樁號之間的誤差要小于測線長度的0.1%。采集過程時刻觀察采集數據，發現失真和錯亂后立即停止，查明原因以后再進行調整。隨時做好記錄，如工區、剖面號、樁號等。檢測完畢后進行數據資料分析，交給專業人員進行判斷，專業人員應該具備數據處理的經驗[3]。

2.3 射線檢測技術

射線探傷法是指將底片放置在混凝土構件之后，在底片位置發射X射線、伽馬射線，發射之后會生成有孔洞的圖片，在路橋施工中的使用，射線檢測可探測到孔洞程度、斷裂鋼筋的位置，幫助技術人員在第一時間了解到路橋存在的損傷，為后續的修補和處理提供全面的數據參考。這種技術適合在路橋交通中，但需要考慮其影響。

該技術使用過程中，使用X、Y射線穿透需要被檢測的目標建筑物結構，不會對建筑物的表面產生損傷，可獲取到穿透物體之后的圖像，可以直觀的判斷質量情況，技術人員可以了解到是否存在損傷個。在技術實現期間之內，需要確保探測的能源充足、射線發射程度足夠強，獲取高質量、可靠的效果，否則將會無法獲取真實、清晰的圖像，從而影響到整體的判斷。比如常用Y射線測定路橋鋼結構的時候，不同射線的能源、適宜程度十分關鍵，需要提前分析。射線也會危害到人體的健康，因此在使用之前需要進行隔離，做好妥善的防護工作。

2.4 光纖傳感檢測技術

該技術是指光纖傳感檢測技術，工作原理是利用部分物理能量敏感物來進行檢測，將外部物理能量和數據信號進行結合實現轉化的目標。該技術在不同領域內都得到廣泛的運用，將該技術使用路橋施工中，可高效進行路面和橋梁的檢驗工作，比如檢驗路橋工程的應轉性、鋼纜索等。光纖本身就靈巧并且輕便，也不會輕易受到外界各種要素的影響，甚至可以承擔高壓等環境，因此這一項技術十分先進可靠。

3 無損檢測技術在公路橋梁施工中的應用案例

3.1 工程概況

為評估地質雷達和多波束檢測路橋下部結構的實際效果，展開了本次測驗。該測驗位于某大橋，該大橋跨越沱江，橋梁全長為330 m，橋面寬度為12.5 m。橋梁為圬工拱橋，橋跨為（1×6+11×25+1×6）m，橫向布置為2.5 m的護欄+7.5 m行車道+2.5 m人行道的護欄和人行道。路橋施工時候橋面使用全部的瀝青混凝土材料。該橋是當地的主要交通干線，橋梁位于沱江上游，地形比較復雜，侵蝕也比較嚴重，為剝蝕丘陵地形和侵蝕堆積河谷地形，橋梁所在位置河床寬300 m。

3.2 無損檢測過程

本次案例使用雷達檢測技術+多波束聲吶檢測。

3.2.1 雷達檢測

本次測量使用瑞典RAMAC/GPR探地雷達設備，具體使用雷達設備型號可以根據工程實際情況來選擇。選擇100 MHz屏蔽天線、GV采集系統。進行檢測作業的時候，河床最大水深為5 m。開展檢測之前檢測單位使用傳統探桿來進行實驗。這種方式可確定檢測的天線，獲得檢測所需要的相關參數，同時該技術也可以驗證檢測方式的精準和可靠。

經過試驗分析，選擇100 MHz屏蔽天線檢測橋梁，實窗23 ns，采樣點數位450，根據測定參數和當地實際情況選擇一次疊加，頻率為19 817 MHz。布置方式是橋梁的上下游各自一條線，點距為0.5 m，天線距離固定，為0.1 m，根據所在地的情況，天線放置在船等設備上，勻速通過河床，通過剖面法來進行檢測。

3.2.2 多波束聲吶檢測

選擇高分辨率淺水多波束聲吶探測頭SONIC2020，再配合對應的傳感器、RTK、聲速探頭、采集軟件等。目前市場上可用的數據采集軟件比較多，比如海測大師。采集出來的使用后期軟件來進行處理，處理的目標是消除定位設備和多波束設備因為安裝不一致所存在的偏差，減少由于多波束安裝不重合從而出現的水深點位置的偏差。

數據傳輸延遲極有可能導致數據錯位，這種情況下檢測可能會出現水深點錯誤、水深值的偏差等[4]。借助后續處理技術，可以讓地貌圖像更清晰、真實，可以生成不同坐標系下的三維點云，生成視頻或數據等提供給人們參考。多波束三維聲吶成像原理如圖1所示。

3.3 檢測結果分析

根據雷達測試，在100MHz天線時間剖面上能夠清晰地分辨出橋底的實際情況，獲得反射波同相軸和河床沉積層、河床基巖之間的反射圖像。如本次測定可發現河床斷面起伏波動很大，河中的橋梁基礎局部的沖刷十分明顯。

根據多波束探測顯示，繪制出橋梁所在地的三維地形圖，可得到橋墩實際情況。在生成水下橋梁三維顯示圖中，多波束測量數據處理完畢后，在同一個平面坐標系中獲得水下地形圖的投影，再使用Map GIS 軟件能夠獲得橋梁監測點的水深坐標。為確保水下測量結果的直觀與可靠，獲得三維圖的前提需要有序數值列陣來描述水下的高程。這種情況下可以利用離散數據網絡化模式構建橋墩圖形、地形圖。

Surfer軟件能夠構建中小離散的數據網絡，技術人員在這種設計可以進行數據高效處理。為確保數據密度、數據分布可靠、合理，可使用克麗金插值法來進行加權計算，幫助勘測單位獲得更全面、更完整的空間數據。具體的計算中，根據距離變量來設置對應的變差，將其轉化成為甲加權差值，再計劃所需要的權值，后續對水下測量得到的數據進行空間擬合。差值計算完畢之后，基于離散數據網格，輸出GRD規格網圖即可。為確保三維顯示圖的真實與高效率，可以利用 Map GIS生成水下地貌，再結合DTM分析等深線，再生成一定比例的三維顯示圖。經過處理后，將地形圖放置在 Surfer 之內，可以得到最終橋墩的水下測量三維圖。

如本項目的測定中發現，橋墩附近的河床存在局部沖刷嚴重的情況。在橋墩的附近，基礎周圍形成了圓形的沖刷坑，沖刷坑的半徑為3.5 m。且本次測定發現，河床沖刷坑的最大深度竟然達到1.6 m，沖刷坑的面積達到5.6 m2，根據出現的情況分析可發生這種情況的原因。比如河床的橋墩變化原因是河床遭受自然演變、沖刷所導致的。本次檢驗中橋墩位置的局部蟲害嚴重，表現在沖刷線與河床相比，沖刷線更低，下游和上游相比，下游的沖刷深度更低。

該技術在水下測量可以取得很好的效果，在三維成像、掃測方面有很顯著的優勢，可以得到水下河床沖刷的實際情況，為橋梁施工安全提供可靠保證。在實際運用中，需要根據實際情況選擇對應的無損檢測技術。根據現場出現的實際情況，選擇可靠的測量技術，從而確保測量的精度。

4 結束語

在路橋施工中，涉及的無損檢測技術種類比較多，本文對無損檢測技術進行分別說明，闡述在路橋施工中該技術的實際運用，介紹各相關技術的使用。本文結合實際案例展開分析，討論將雷達與多波束技術結合起來，對路橋進行無損檢測，獲得橋墩真實情況。無損檢測技術在路橋中的使用，可以為施工、運維管理提供可靠參考，確保技術的有效利用。

參考文獻

[1] 許偉峰.基于超聲波無損技術的公路橋鋼混結構質量檢測[J].中國公路，2022（7）：102-103.

[2] 龍列飛.基于超聲波技術的公路橋鋼混結構質量無損檢測方法[J].西部交通科技，2023（9）：134-137.

[3] 肖昌瑜，林強俊.道路橋梁檢測中的無損檢測技術及其應用簡述[J].現代交通與路橋建設，2023，2（1）67-69.

[4] 楊李.道路橋梁檢測中的無損檢測技術及其應用簡述[J].現代交通與路橋建設，2023，2（4）：213-214.