胡凱
(蘇交科集團(tuán)股份有限公司,江蘇 南京 210001)
高速公路的出現(xiàn)為我國客貨運(yùn)輸工作提供了更多的可能性,高效、便捷、舒適是高速公路的基本特點(diǎn)。但是通過調(diào)查發(fā)現(xiàn),高速公路是事故高頻率發(fā)生的地點(diǎn),車輛沖出護(hù)欄后不可控制,會引發(fā)各類交通安全事故。公路鋼質(zhì)護(hù)欄是保護(hù)駕駛?cè)藛T安全的最后一道防線,受限于公路地段,檢測人員無法使用高效的檢測手段檢查護(hù)欄立柱?;诖?,找到一種科學(xué)合理的公路鋼質(zhì)護(hù)欄的檢測技術(shù)成了從業(yè)人員的重點(diǎn)關(guān)注對象。
波形梁鋼護(hù)欄是一種用立柱固定的半剛性護(hù)欄,具有一定的剛性和柔性。通過車輛與護(hù)欄的摩擦、車輛與地面的摩擦、車輛與護(hù)欄本身產(chǎn)生一定的彈塑變形來吸收碰撞能量,延長碰撞過程的作用時(shí)間,降低速度,確保人員安全和減少車輛損壞,起到有效的保護(hù)作用,降低事故造成的危害[1]。波形梁鋼護(hù)欄立柱的施工質(zhì)量對公路交通安全起著重要的作用,是車輛行駛安全的重要保障。其主要的控制指標(biāo)——立柱埋入深度目前主要采用2 種檢測方法:拔樁法和無損檢測法。
主要設(shè)備:拔樁機(jī)械、鋼卷尺、記號筆或噴漆。
拔樁法是現(xiàn)行公路工程波形梁鋼護(hù)欄立柱埋入深度施工質(zhì)量控制的主要方法,采用記號筆或噴漆在已埋入立柱外露端側(cè)面進(jìn)行標(biāo)記,用機(jī)械將已埋入立柱從土、混凝土或其他介質(zhì)中拔出,測量標(biāo)記處到立柱埋入端底部距離即為立柱埋入深度。該方法屬于破壞性試驗(yàn),檢測結(jié)果直觀,準(zhǔn)確度高。
但由于立柱埋入位置的不同,拔出的難度也相應(yīng)增加,易造成硬路肩混凝土破損;同時(shí)也不適用于運(yùn)營期公路的立柱埋入深度檢測;且檢測頻率為1km 至少檢測1 處,導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)量小,檢測結(jié)果代表性不足,無法有效地判斷整個(gè)路段立柱埋入深度的施工質(zhì)量。
主要設(shè)備:鋼護(hù)欄立柱埋入深度無損檢測儀及附件、耦合劑、鋼卷尺、記號筆或噴漆。
無損檢測法是近幾年推出的新型檢測方法,在部分省份(如浙江省、山東省、福建?。┮淹茝V使用。其原理是通過測量沖擊彈性波在鋼質(zhì)護(hù)欄立柱中的傳播時(shí)間,計(jì)算立柱總長度,扣除測量的外露端長度,即為立柱埋入深度。該方法屬于無損檢測,檢測結(jié)果準(zhǔn)確度較高,操作便捷,不會對附屬工程造成破壞。適用于埋入立柱(土中、混凝土、碎石、宕渣等)、打入立柱的埋入深度檢測,可對在建公路及運(yùn)營期公路的波形梁鋼護(hù)欄立柱埋入深度質(zhì)量控制提供依據(jù)[2]。
檢測方法可參照《鋼質(zhì)護(hù)欄立柱埋深沖擊彈性波檢測儀》(GB/T 24967—2010)中附錄A 的測試方法對波形梁鋼護(hù)欄立柱埋入深度進(jìn)行檢測,控制施工質(zhì)量,并在條件允許的情況下可用拔樁法進(jìn)行驗(yàn)證。
試驗(yàn)步驟如下:
第一步,選用同一批次的未埋入立柱測量總長度(見圖1),并進(jìn)行波速標(biāo)定(見圖2)。
圖1 測量未埋入立柱總長度
圖2 進(jìn)行波速標(biāo)定
第二步,隨機(jī)抽取被檢立柱(見圖3),揭開蓋帽或拆卸防阻塊(見圖4),如立柱頂面不平整需用鋼銼磨平,用記號筆或噴漆在已埋入立柱外露端側(cè)面進(jìn)行標(biāo)記,測量立柱外露端長度h2 并進(jìn)行記錄。
圖3 隨機(jī)選擇被測立柱
圖4 拆卸防阻塊
第三步,打開附件箱,依次將傳感器與信號線進(jìn)行連接,并接入傳感器通道接口(見圖5),將組裝好的傳感器用耦合劑固定于鋼護(hù)欄立柱頂端部位(見圖6)。
圖5 連接傳感器及信號線,接入傳感器通道接口
圖6 將傳感器用耦合劑 固定于立柱頂端部位
第四步,打開主機(jī)軟件操作界面,新建工程,填寫相關(guān)工程信息,設(shè)置標(biāo)定后的波速(見圖7)。
圖7 填寫工程信息,設(shè)置標(biāo)定后的波速
第五步,單擊“開始采集”按鈕,然后在護(hù)欄立柱頂端激振一次;每單擊一次“開始采集”按鈕,然后在護(hù)欄立柱頂端激振一次,每根立柱依次采集3~5 個(gè)數(shù)據(jù)(見圖8)。
圖8 開始采集數(shù)據(jù)
第六步,數(shù)據(jù)采集完畢,可繼續(xù)進(jìn)行下一根立柱數(shù)據(jù)采集,重復(fù)以上步驟直至檢測結(jié)束(見圖9、圖10)。
圖9 現(xiàn)場測試,采集數(shù)據(jù)
圖10 完成采集后檢測下一根立柱
第七步,打開解析軟件,點(diǎn)擊“打開工程”按鈕,找到對應(yīng)的測試數(shù)據(jù),雙擊數(shù)據(jù)出現(xiàn)波形圖(見圖11)。
圖11 打開解析軟件,選擇波形開始分析
第八步,點(diǎn)擊“進(jìn)入分析”按鈕進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,得出立柱總長度h1(見圖12)。
圖12 分析結(jié)果
第九步,立柱總長度h1-立柱外露端長度h2=立柱埋入深度h3。
傳感器可以影響無損檢測技術(shù)實(shí)際效果,雖然傳感器只是檢測裝置,但可以影響后續(xù)工作效果。目前,技術(shù)人員將工作傳感器定義為:感受規(guī)定被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置[1]。對傳感器進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),其自身擁有多種特點(diǎn),如微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化等等,可以滿足無損檢測工作所提出的各項(xiàng)需求。
現(xiàn)階段,常見激振錘材質(zhì)有鋁、鋼、橡膠、尼龍和聚四氟乙烯等等,借助激振錘可以提高檢測人員對距離的掌控力度,提高護(hù)欄立柱的質(zhì)量。但是激振錘需要依附于其他機(jī)械設(shè)備,因此為確保實(shí)際工作不受影響,市場中出現(xiàn)了多種類型的激振錘,檢測人員應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行慎重選擇。為保證激振錘符合工作要求,在實(shí)際應(yīng)用前應(yīng)對所選擇的激振錘進(jìn)行測試。通過測試結(jié)果選擇傳感器類型、激振錘敲擊位置以及傳感器安裝位置。為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性,應(yīng)選擇具有一定專業(yè)技術(shù)的檢測人員完成相關(guān)操作。
通常情況下,常見護(hù)欄與立柱連接方式有:立柱與護(hù)欄板通過非搭接形式進(jìn)行連接;立柱與護(hù)欄板通過搭接形式進(jìn)行連接。這兩種連接方式會對無損檢測工作造成不同的影響,即在實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)針對兩種情況進(jìn)行分別檢查。
除此之外,在第二種連接方式中,實(shí)際搭接位置也可能影響后續(xù)工作。因此在實(shí)際工作中,技術(shù)人員應(yīng)搭建測試系統(tǒng),及時(shí)發(fā)現(xiàn)工作中的不足之處,制定具體維護(hù)計(jì)劃,確保立柱埋入深度無損檢測工作可以順利完成。
周邊環(huán)境介質(zhì)可以影響無損檢測結(jié)果。比如,立柱進(jìn)入地基后,激振器會將彈性波傳遞給周邊介質(zhì),隨著時(shí)間與長度而逐漸衰減。即在使用傳感器進(jìn)行信息收集時(shí),為提高收集信息準(zhǔn)確率,檢測人員應(yīng)對周邊環(huán)境進(jìn)行調(diào)查,改變相關(guān)參數(shù),提高工作質(zhì)量。
在開展立柱埋入深度無損檢測工作時(shí),首先要完成準(zhǔn)備工作。第一步,處理立柱頂端,立柱頂端清潔度可能影響實(shí)際工作質(zhì)量,立柱頂端清潔度較高,可以更好地與傳感器連接在一起,降低其他影響因素對數(shù)據(jù)采集的干擾。第二步,調(diào)整采集儀參數(shù),確保采集儀可以高效率、高質(zhì)量地完成信息傳遞,確保檢測工作可以順利完成。
在前文中,對激振器進(jìn)行了敘述,通過敘述可以發(fā)現(xiàn)激振器型號對后續(xù)工作影響較大,因此如何選擇激振錘就顯得格外重要。激振錘是信號制造機(jī)器,檢測人員不僅要保證所選擇的激振錘可以將信號準(zhǔn)確地傳遞給立柱頂端,還要保證可以配合傳感器完成信息采集。即在實(shí)際工作中,結(jié)合周邊環(huán)境與自身工作需求選擇不同激振錘,保證敲擊質(zhì)量以及最終的工作質(zhì)量[2]。
目前在市場中有眾多類型的傳感器,檢測人員應(yīng)結(jié)合自身工作需求選擇不同的傳感器。在選擇過程中,首先應(yīng)分析傳感器參數(shù)是否符合工作需求,是否具備一定的抗干擾能力,體積、重量與檢測系統(tǒng)之間的匹配度;其次,根據(jù)工作需求確定傳感器安裝位置,以微型傳感器為例,絕大多數(shù)情況下都會將其安裝在立柱頂端,以保證信息的清晰度;最后,檢查傳感器安裝的穩(wěn)定性,確保信號傳遞工作不會受到影響。
3.4.1 未與護(hù)欄建立連接關(guān)系
立柱頂端與側(cè)端所接收到的傳感器信號是不同的。在立柱頂端,信號強(qiáng)度較高,較為清晰,便于分析;在立柱側(cè)端,受外界因素影響,信號強(qiáng)度減弱,清晰度降低,分析難度較高。之所以會出現(xiàn)此類情況,主要是因?yàn)榧ふ皴N所造成的激振傳遞方式不同。綜上所述,在絕大多數(shù)情況下,檢測人員都會將傳感器安裝在立柱頂端,以保證工作質(zhì)量[3]。
3.4.2 與護(hù)欄建立連接關(guān)系
借助這一方法,立柱會受到防阻塊的保護(hù)。這一做法雖然會增加檢測難度,降低實(shí)際檢測頻率,但是檢測頻率會在同一范圍內(nèi)進(jìn)行波動,如果仍然使用之前的計(jì)算方式計(jì)算立柱長度,則會對后續(xù)工作造成一定影響。為解決此類問題,在實(shí)際工作中,檢測人員應(yīng)根據(jù)立柱與護(hù)欄的實(shí)際相對位置進(jìn)行具體檢測,在計(jì)算過程中加入校正因子ψ,為開展后續(xù)工作奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。
在通常情況下,立柱被埋在土中,土與地面對所傳遞信號造成不同的影響,即在實(shí)際工作中,檢測人員應(yīng)判斷信號是否受到了其他物質(zhì)的影響,信號波傳遞速度與走向是否發(fā)生了改變,以降低誤差對實(shí)際結(jié)果的影響,提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。為緩解此類問題所造成影響,應(yīng)參考立柱實(shí)際情況設(shè)置參數(shù),以期更好地完成檢測工作。
隱蔽性特點(diǎn)與不確定性特點(diǎn)是公路鋼質(zhì)護(hù)欄立柱的兩大基本特點(diǎn),因此所選擇的檢測技術(shù)是否合理尤為重要。本文以公路鋼質(zhì)護(hù)欄埋入深度為切入點(diǎn),針對無損檢測技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)闡述,提高檢測工作的針對性,獲得高質(zhì)量的檢測結(jié)果,為檢測人員提供相關(guān)數(shù)據(jù)支持,降低檢測人員的工作強(qiáng)度,提高實(shí)際工作質(zhì)量。