無損檢測(cè)技術(shù)在橋梁道路工程中的應(yīng)用研究

1 前言

科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展提高了道路橋梁工程技術(shù)的整體水平。隨著我國道橋建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，建設(shè)費(fèi)用越來越高，其在人們的日常生活基礎(chǔ)建設(shè)中的占比也越來越大，人們更加重視大型道橋的安全、耐久性和使用功能，圍繞道橋健康檢測(cè)的研究越來越多，從而獲得了更多、更突出的理論研究成果。在一定程度上，無損技術(shù)已經(jīng)成為道路橋梁檢測(cè)的代表技術(shù)，且是道路橋梁檢測(cè)智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)步驟。要想科學(xué)檢測(cè)道橋的健康狀況，就要在不同條件下明確道橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有效識(shí)別和定位損傷情況，獲得準(zhǔn)確的道橋檢測(cè)數(shù)據(jù)，為制定科學(xué)決策和合理分配資源打下基礎(chǔ)。無損檢測(cè)技術(shù)通過利用X 射線、超聲波等技術(shù)，對(duì)道橋進(jìn)行內(nèi)外缺陷的綜合檢測(cè)與評(píng)價(jià)，確定檢測(cè)對(duì)象是否存在一定問題、質(zhì)量是否達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。隨著無損技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的無損技術(shù)有了很大提升，不管理論技術(shù)還是實(shí)踐技術(shù)都能在世界占有一席之地。但同時(shí)由于道路橋梁工程在全球范圍出現(xiàn)內(nèi)結(jié)構(gòu)損傷、老化等故障的增加，因此無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于道橋工程的研究就更加迫切[1]。

2 無損檢測(cè)技術(shù)的概念

無損技術(shù)是經(jīng)過時(shí)代的發(fā)展慢慢研究出來的一種檢測(cè)道橋等工程質(zhì)量的技術(shù)。無損技術(shù)對(duì)比以前的檢測(cè)技術(shù)，具有檢測(cè)過程中不會(huì)傷害檢測(cè)對(duì)象原有結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)是通過敲擊產(chǎn)生聲音，并根據(jù)傳回的聲音來判定工程是否存在問題。這種傳統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)如今運(yùn)用的范圍還是比較廣的，但是它卻不能準(zhǔn)確地判斷出被檢測(cè)物是否真正出現(xiàn)問題，也不能準(zhǔn)確定位出現(xiàn)問題的方位；并且在某種程度上，這種技術(shù)還會(huì)對(duì)檢測(cè)物本身造成一定傷害。而無損檢測(cè)技術(shù)可以很好地規(guī)避傳統(tǒng)技術(shù)出現(xiàn)的問題，不僅能夠準(zhǔn)確判斷定位出檢測(cè)物發(fā)生問題的位置，而且在檢測(cè)的過程中不會(huì)對(duì)檢測(cè)物造成傷害，使工作人員可以快速地找出問題并解決問題，從而避免造成重大事故[2]。

3 無損檢測(cè)技術(shù)在路橋工程中的意義

公路橋梁的重要性不言而喻，它對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和交通行業(yè)發(fā)展能夠產(chǎn)生積極的影響。因此，國家在發(fā)展過程中非常重視路橋等基礎(chǔ)工程的建設(shè)，特別是建設(shè)符合質(zhì)量、規(guī)劃、安全規(guī)范的道路橋梁。同時(shí)，道路橋梁的安全和穩(wěn)定也直接關(guān)系到人們的生活安全和質(zhì)量。道路橋梁運(yùn)用無損檢測(cè)技術(shù)能夠降低施工成本，減少建設(shè)工程總量，從而保證建設(shè)工程質(zhì)量。因此，進(jìn)一步運(yùn)用和研究無損技術(shù)是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要措施。一方面，它可以規(guī)避工程的安全風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量問題，另一方面它也可以對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行監(jiān)督，為技術(shù)改進(jìn)提出合理化建議。橋梁施工質(zhì)量的影響因素很多，而應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)可以很好地規(guī)避這些因素。我國的道路橋梁建設(shè)主要以市政工程為主，并以政府部門為主導(dǎo)監(jiān)督機(jī)構(gòu)，企業(yè)可以在施工過程中進(jìn)行自我測(cè)試。為了保證橋梁工程的質(zhì)量，企業(yè)必須對(duì)道路橋梁工程應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)。

橋梁施工技術(shù)還包括檢查技術(shù)。橋梁建設(shè)的每個(gè)階段都需要檢查驗(yàn)收，無損檢查技術(shù)是在驗(yàn)收階段進(jìn)行質(zhì)量檢查，從而確保工程質(zhì)量。在橋梁建設(shè)過程中，所有材料和工件都進(jìn)行質(zhì)量檢查，然后根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)合理進(jìn)行評(píng)價(jià)，使其能夠符合質(zhì)量要求。無損檢測(cè)技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，還可以對(duì)新材料和新工藝起到檢測(cè)作用，為設(shè)計(jì)和開發(fā)人員提供可靠的測(cè)試依據(jù)，且對(duì)工程質(zhì)量的評(píng)價(jià)也非常準(zhǔn)確。道路橋梁工程中如果忽視無損檢測(cè)技術(shù)，工程質(zhì)量將無法驗(yàn)證，安全風(fēng)險(xiǎn)隨處可見。而無損檢測(cè)技術(shù)不僅能夠很好地把控橋梁工程的質(zhì)量，而且還可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)控制工期、橋梁壽命、降低工程成本等目標(biāo)。

無損檢測(cè)技術(shù)不單單只適用于道橋工程，它在各行各業(yè)都有重要的應(yīng)用，只是現(xiàn)如今在道橋方面的應(yīng)用價(jià)值更大。道橋工程建設(shè)量大、工程復(fù)雜度高，一旦修建過程中沒有進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，就可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的事故。因此，采用無損檢測(cè)技術(shù)不僅可以最大限度地減少風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，還可以給建筑企業(yè)帶來更大收益[3]。

4 道路橋梁工程中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 頻譜分析技術(shù)

這種技術(shù)是通過波在各種介質(zhì)中傳播的頻率不同，從而根據(jù)頻率判定檢測(cè)物所出現(xiàn)的問題。整個(gè)檢測(cè)過程中應(yīng)用的技術(shù)被稱為頻譜分析技術(shù)。頻譜分析技術(shù)通過敲擊檢測(cè)物不同的部位來獲得相應(yīng)的波信號(hào)，并判斷其相應(yīng)的位置；在判斷的位置上安裝傳感器，以便直接獲得波信號(hào)并對(duì)其綜合分析，從而能夠?qū)Σ煌慕橘|(zhì)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。它與傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，具有速度快、頻率高、運(yùn)用廣等特點(diǎn)。

4.2 超聲波檢查技術(shù)

現(xiàn)代化的檢驗(yàn)技術(shù)是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的標(biāo)志性產(chǎn)物之一，它可以用先進(jìn)手法對(duì)測(cè)試的目標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)，以便后期的保養(yǎng)和維護(hù)。超聲波檢測(cè)技術(shù)是現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)中最具實(shí)用價(jià)值的檢測(cè)技術(shù)，它的檢測(cè)對(duì)象大小不受限制，檢查對(duì)象的材料也不受限制，而且它本身的工作原理很簡單，檢測(cè)者可以通過掌握超聲波的波形特征找到檢測(cè)對(duì)象的缺陷。

超聲波檢測(cè)是利用機(jī)械波碰撞的原理，使波在傳輸過程中遇到缺陷時(shí)發(fā)生回波，回波的波形決定了缺陷的大小及位置；并通過記錄波形，為橋梁工程提供了更準(zhǔn)確的建設(shè)依據(jù)。超聲波檢查技術(shù)的使用范圍很廣泛，不僅可以對(duì)橋梁以及單個(gè)工件和單個(gè)物體進(jìn)行綜合檢查，還可以確認(rèn)缺陷位置，并檢測(cè)到位置的形狀以及結(jié)構(gòu)的完整性。因此，超聲波檢測(cè)技術(shù)可以為橋梁工程提供客觀的質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

超聲波檢查原理示意圖

4.3 電化學(xué)測(cè)試方法

混凝土結(jié)構(gòu)是使用最廣泛的結(jié)構(gòu)之一，在全球范圍內(nèi)將混凝土應(yīng)用于橋梁工程是必然的選擇。因此，測(cè)試混凝土綜合性能是必須要進(jìn)行的步驟，電化學(xué)測(cè)試方法可以很好地測(cè)試混凝土綜合性能。電化學(xué)測(cè)試方法的主要原理是利用化學(xué)反應(yīng)檢測(cè)混凝土中鋼筋的腐蝕情況，這種方法又被稱為半電池電位法，它可以對(duì)混凝土中鋼筋腐蝕情況進(jìn)行系統(tǒng)的研究分析?；炷恋奶蓟话惆l(fā)生在裂縫較多的地區(qū)，在陽光充足的地區(qū)碳化越嚴(yán)重，其對(duì)混凝土性能的影響就越大；碳化到一定程度后，保護(hù)層將無法實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼筋的保護(hù)，鋼筋腐蝕，嚴(yán)重的情況下會(huì)破壞橋梁結(jié)構(gòu)。電化學(xué)檢查法通過對(duì)鋼筋提出合理的評(píng)價(jià)等級(jí)，然后采取有效的解決措施，能夠防止鋼筋腐蝕嚴(yán)重程度，從而影響整個(gè)橋梁的穩(wěn)定性[4]。

4.4 機(jī)敏混凝土測(cè)試方法

機(jī)敏混凝土檢測(cè)方法是通過預(yù)測(cè)分析混凝土的應(yīng)力應(yīng)變，在混凝土表面添加納米元素，改變混凝土的混合模式，同時(shí)保證混凝土的壓力檢測(cè)性能和力學(xué)性能。機(jī)敏混凝土的壓力感知特性是隨時(shí)變化的，它可以應(yīng)用應(yīng)力應(yīng)變傳感器分析受力的狀態(tài)。機(jī)敏混凝土不僅可以作為橋梁工程中的檢查工具，而且還能在橋梁和隧道結(jié)構(gòu)中起到支撐作用，其是一種高性能建筑工程材料。由于機(jī)敏混凝土本身固有的恢復(fù)特性，因此它可以對(duì)一般施工缺陷或工作缺陷進(jìn)行自我修復(fù)，并為維修和建筑物提供有效的數(shù)據(jù)。但是，就目前而言，機(jī)敏混凝土測(cè)試方法還沒有得到廣泛地應(yīng)用，其原因一是普及力度不夠，二是技術(shù)還不成熟。因此，我國應(yīng)加大對(duì)機(jī)敏混凝土的研究力度，增加資金投入，相信在不久的將來機(jī)敏混凝土的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛的。

5 結(jié)語

在道路橋梁工程檢查中應(yīng)用無損檢查技術(shù)，不僅可以提高工程質(zhì)量，同時(shí)還可以有效延長工程服務(wù)壽命，很好地避免返工現(xiàn)象，從而降低工程成本。由于每種無損檢測(cè)技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中檢查人員可以根據(jù)工程的實(shí)際情況合理選擇，充分發(fā)揮無損檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在技術(shù)日新月異的今天，無損檢測(cè)技術(shù)將持續(xù)改進(jìn)，以便更好地服務(wù)于道路橋梁工程。我國在道路橋梁工程建設(shè)領(lǐng)域已經(jīng)取得了優(yōu)異的成果，國外很多項(xiàng)目都使用我國的施工隊(duì)和施工技術(shù)，其中無損檢測(cè)技術(shù)也以我國的核心技術(shù)為主，這大大提高了我國在道路橋梁領(lǐng)域的話語權(quán)，為我國的國際形象增添色彩。