無損檢測技術(shù)在高速公路路基路面中的應(yīng)用

安 俠

濟(jì)南金衢公路勘察設(shè)計(jì)研究有限公司 山東 濟(jì)南 250000

引言

近年來,隨著公路交通量的逐漸增大和重載車輛的增多,我國高速公路陸續(xù)出現(xiàn)車轍、裂縫和磨損等病害,嚴(yán)重影響公路的使用性能和壽命。為了延長公路的使用壽命,對已建成的高速公路進(jìn)行科學(xué)養(yǎng)護(hù)非常重要。傳統(tǒng)的公路檢測技術(shù)通常是對公路隨機(jī)選點(diǎn),然后進(jìn)行鉆芯取樣,通過室內(nèi)試驗(yàn)對其進(jìn)行檢測分析,獲取需要的技術(shù)指標(biāo)。由于傳統(tǒng)的檢測方法隨機(jī)性很大,導(dǎo)致檢測結(jié)果與實(shí)際情況存在較大的偏差。同時(shí),傳統(tǒng)的檢測手段不僅會(huì)消耗較多的人力和物力,而且工作效率較低,在檢測過程中還會(huì)對路面結(jié)構(gòu)造成破壞,已經(jīng)不能滿足目前公路建設(shè)的發(fā)展需求。隨著自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,公路無損檢測技術(shù)開始應(yīng)用于公路工程中。采用公路無損檢測技術(shù)可以對公路進(jìn)行快速檢測,檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,同時(shí)還可以避免對公路造成不必要的破壞,符合未來公路的發(fā)展趨勢。

1 高速公路工程中無損檢測技術(shù)的意義

作為高速公路工程施工中的主要檢測技術(shù),無損檢測技術(shù)可以有效把控工程質(zhì)量,結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行分析,無損檢測技術(shù)也就是在保護(hù)高速公路工程的基礎(chǔ)上實(shí)施檢測,借助高科技方式篩查高速公路工程中存在的問題。無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢在于可以保證高速公路工程穩(wěn)定性,避免高速公路工程因?yàn)闄z測破壞影響其實(shí)際質(zhì)量。無損檢測技術(shù)可以進(jìn)行范圍的設(shè)定,并確定工程實(shí)際位置,進(jìn)而節(jié)約了高速公路工程施工壓力,提升了施工效率。高速公路工程中無損檢測技術(shù)具有較強(qiáng)的專業(yè)性,不但能夠?qū)Ω咚俟吩O(shè)施進(jìn)行保護(hù),還可以找出問題的實(shí)際位置。高速公路工程施工過程中可以隨時(shí)使用無損檢測技術(shù),也正是無損檢測技術(shù)的實(shí)時(shí)性使高速公路工程施工質(zhì)量可以始終保持在合理的范圍內(nèi)。

2 主要特點(diǎn)

與傳統(tǒng)檢測技術(shù)相比,無損檢測技術(shù)的優(yōu)勢較為明顯。其主要有三個(gè)特點(diǎn):其一,遠(yuǎn)程操控。無損檢測技術(shù)與信息技術(shù)的融合性較好,使得其具備遠(yuǎn)程操作功能。在明確檢測位置后,檢測人員可使用信息設(shè)備對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效接收,并由設(shè)備完成數(shù)據(jù)分析工作。通過將分析結(jié)果與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對比,以衡量建設(shè)工程的質(zhì)量優(yōu)劣。如果二者匹配,則說明建設(shè)工程符合標(biāo)準(zhǔn)。如果二者有出入,則說明建設(shè)工程存在質(zhì)量缺陷。其二,無損穿透。以往質(zhì)量檢測中,或多或少會(huì)對建筑造成影響,進(jìn)而影響其性能發(fā)揮,而使用無損檢測技術(shù)就不會(huì)出現(xiàn)這種問題。無損檢測多是利用射線穿透建筑物,以獲取內(nèi)部情況,這種無損的檢測方法可最大程度保證建筑物的完整性。其三,高效檢測。傳統(tǒng)檢測方法中過于依靠檢測人員,倘若檢測人員能力不足,極易造成結(jié)果失準(zhǔn)。另外,建筑項(xiàng)目過于龐大,需檢測的項(xiàng)目很多,但檢測人手有限,很容易出現(xiàn)漏檢的情況。而使用無損檢測技術(shù)就不會(huì)遇到這樣的困擾,有些檢測項(xiàng)目可遠(yuǎn)程操控,從而節(jié)約了不少時(shí)間。同時(shí),檢測人員的作用被削弱,這樣就降低人為因素的影響,進(jìn)而提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 無損檢測技術(shù)在高速公路路基路面中的應(yīng)用

3.1 探地雷達(dá)路面厚度無損檢測技術(shù)的應(yīng)用 在高速公路工程檢測過程中,主要是對瀝青路面進(jìn)行檢測,探測瀝青路面混凝土層厚度,獲取精準(zhǔn)的信息,以供工作人員分析。在檢測時(shí)需記錄探測厚度。將探地雷達(dá)技術(shù)與傳統(tǒng)的取芯試驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行對比,通過探測厚度與取芯厚度的絕對誤差分析發(fā)現(xiàn),這兩種技術(shù)的路面厚度檢測結(jié)果數(shù)值較為接近,絕對誤差都在5%以內(nèi)。因此,探地雷達(dá)路面厚度無損檢測技術(shù)具有精準(zhǔn)性、科學(xué)性以及規(guī)范性,符合高速公路檢測規(guī)范要求。

3.2 超聲波檢測路基 通過使用超聲波來檢測公路路基的方法早在20世紀(jì)就已經(jīng)出現(xiàn),在其不斷發(fā)展創(chuàng)新之后,近些年出現(xiàn)了超聲波投射法檢測路基的技術(shù),即利用超聲波透射特征直接檢測路基,使用檢測儀器向路基發(fā)射信號(hào),由另一側(cè)的裝置完成對信號(hào)的接收,再使用儀器設(shè)備分析聲波信號(hào),對聲波傳播幅度值、聲波傳播時(shí)間以及聲波傳播頻率等各個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)分析,結(jié)合檢測結(jié)果進(jìn)一步判斷路基內(nèi)部是否完整,此外還能獲知路基內(nèi)部是否有缺陷。若在分析其傳播速度過程中,發(fā)現(xiàn)速度與臨界速度相比較低,證明路基存在一定的缺陷,進(jìn)一步導(dǎo)致聲波的傳播受到影響。如果在檢測之后發(fā)現(xiàn)多次出現(xiàn)此類情況,并且表現(xiàn)為比較小的離散性,這就說明所測試的路基存在一定的缺陷。

在對公路路基超聲波幅度值進(jìn)行分析時(shí),應(yīng)當(dāng)同時(shí)分析路基內(nèi)部的承載力,若所測試的幅值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較低,則表示該公路路基有質(zhì)量方面的問題,但需要進(jìn)行多次測量才能進(jìn)一步確定實(shí)際結(jié)論。此外,為了確定路基的具體缺陷位置,數(shù)據(jù)分析過程中要求檢測人員實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化,如聲音時(shí)間、聲速和波幅等。目前,超聲波檢測技術(shù)廣泛用于公路路基完整性檢測,檢測效果更佳、更準(zhǔn)確和更真實(shí)。

3.3 抗滑性檢測 對于路面抗滑性能的檢測,一般采用橫向力系數(shù)測試儀對路面的橫向力系數(shù)進(jìn)行測定,從而確定路面的摩擦系數(shù),進(jìn)而對路面的抗滑性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。采用橫向力系數(shù)測試儀測試路面抗滑性能時(shí),首先需要通過向檢測車輛放入不同荷載,以此來控制車輪對地面的壓力,同時(shí)在車輛行駛過程中要確保路面有一層水膜,檢測結(jié)束后通過分析輪胎與地面之間的摩擦力,也可以對檢測到的橫向力系數(shù)進(jìn)行計(jì)算分析,從而對路面的抗滑性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.4 高速公路路基路面彎沉快速檢測技術(shù)的應(yīng)用 目前,對高速公路路基路面彎沉的檢測主要通過彎沉檢測儀器實(shí)施。常見的彎沉檢測儀器有貝克曼梁、車載式落錘彎沉儀、便攜式落錘彎沉儀以及激光自動(dòng)彎沉儀。檢測人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇適用的儀器進(jìn)行檢測,以保證檢測質(zhì)量。

(1)用車載式落錘彎沉儀進(jìn)行檢測。車載式落錘彎沉儀裝載在拖車上,包含數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、加載設(shè)備、位移傳感器等零件,在應(yīng)用過程中,將重錘儀自由下落,利用下落產(chǎn)生的力為路面施加脈沖荷載,利用路面位移傳感器分析路面變形情況,采集相關(guān)的數(shù)據(jù),進(jìn)行計(jì)算后獲得路面彎沉值。應(yīng)用該方法進(jìn)行測量時(shí),應(yīng)合理選擇測試對象,測量時(shí)錘擊3次,取平均值進(jìn)行計(jì)算。該方法檢測結(jié)果雖然存在一定的誤差,但誤差在允許范圍內(nèi)。

(2)用激光自動(dòng)彎沉儀進(jìn)行檢測。激光自動(dòng)彎沉儀也是現(xiàn)階段較為常用的彎沉檢測儀器。其主要的檢測原理為靈活利用杠桿的位移進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)變形分析。但這一檢測方法存在一定的限制,僅適用于變形較小的路面。應(yīng)用激光自動(dòng)彎沉儀進(jìn)行測量,需要明確儀器的參數(shù)規(guī)格,記錄彎沉點(diǎn)數(shù)。但該儀器檢測結(jié)果的精確度容易受車輛運(yùn)行速度影響,需要檢測人員重點(diǎn)關(guān)注,并對其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

3.5 平整度檢測 平整度作為反映高速公路路面性能的一項(xiàng)重要指標(biāo),在實(shí)際工程應(yīng)用中一般采用激光斷面儀對其進(jìn)行檢測。在檢測前,首先需要根據(jù)實(shí)際檢測要求對儀器的基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置?；緟?shù)設(shè)置好之后,再通過距離傳感裝置和加速度傳感裝置確定起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置參數(shù)。最后,對檢測路段進(jìn)行測試和數(shù)據(jù)分析,進(jìn)而評(píng)定檢測路段的平整度。

4 無損檢測技術(shù)的應(yīng)用建議

要想推動(dòng)無損檢測事業(yè)的良性發(fā)展,我國要做好這幾方面工作:其一,加大宣傳推廣,提高利用率。國家要有目的性地進(jìn)行宣傳,讓更多的建筑人員知曉,以此培養(yǎng)他們的科學(xué)認(rèn)知。其二,加強(qiáng)培訓(xùn)考核,夯實(shí)人才基礎(chǔ)。國家要打造人才培養(yǎng)體系,提升檢測人員的綜合能力,以滿足無損檢測的基本要求。同時(shí),制定統(tǒng)一的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),并在全國建立評(píng)估機(jī)構(gòu)。對于考核通過者,頒發(fā)從業(yè)證書。要想應(yīng)用無損檢測技術(shù),必要具備相應(yīng)證書。另外,推動(dòng)校企合作,定向輸送人才。通過此舉,緩解就業(yè)壓力,促進(jìn)企業(yè)健康發(fā)展。其三,加快研發(fā)進(jìn)度,打破設(shè)備壟斷。國家要出臺(tái)鼓勵(lì)政策,給予研發(fā)機(jī)構(gòu)及企業(yè)一定的資金支持。同時(shí),頒布研發(fā)成果獎(jiǎng),激發(fā)企業(yè)及人員的積極性。其四,擴(kuò)大檢測機(jī)構(gòu)的規(guī)模及數(shù)量。政府部門要發(fā)揮自身職能,積極引導(dǎo)無損檢測行業(yè)的發(fā)展。為檢測機(jī)構(gòu)提供政策優(yōu)惠,并幫助其解決資金問題。在政府的幫助下,無損檢測行業(yè)的發(fā)展必然蒸蒸日上,這對提高無損檢測技術(shù)的應(yīng)用率大有益處。

結(jié)語

本文介紹了目前常見的公路無損檢測技術(shù)特點(diǎn),并通過闡述平整度、壓實(shí)度、抗滑性和路面厚度等指標(biāo)的檢測方法,詳細(xì)介紹了無損檢測技術(shù)在高速公路路基路面中的應(yīng)用,并對無損檢測技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明:無損檢測技術(shù)可以有效地提高公路施工效率和公路建成后的行駛質(zhì)量,在未來高速公路路基路面工程中具有良好的應(yīng)用前景,值得推廣。