公路橋梁工程的試驗(yàn)與檢測(cè)技術(shù)分析

周巖寧

（北京養(yǎng)護(hù)集團(tuán)第四公路工程處，北京 101500）

一、路橋工程試驗(yàn)件檢測(cè)的作用

公路橋梁工程在交通運(yùn)輸中發(fā)揮著重要的作用。路橋工程由于外界原因會(huì)造成結(jié)構(gòu)可靠性降低，使得橋梁承載力不足。為保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，需對(duì)工程進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)評(píng)估。隨著我國(guó)路橋工程建設(shè)技術(shù)等級(jí)的不斷提高，建成了不同結(jié)構(gòu)形式的斜拉橋、連續(xù)剛構(gòu)橋等。技術(shù)復(fù)雜的大型工程為我國(guó)橋梁建設(shè)積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，但仍需重視工程質(zhì)量控制，路橋養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)成為了當(dāng)下國(guó)際橋梁工程界關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。

大部分橋梁在建成使用20年后耐久性會(huì)降低，控制橋梁結(jié)構(gòu)安全性成為橋梁工程檢測(cè)加固的重要任務(wù)。隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)提出了更高的要求。我國(guó)在路橋工程檢測(cè)領(lǐng)域開(kāi)展的大量科研工作，保證了工程的安全使用，為路橋結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)提供了可靠理論指導(dǎo)。進(jìn)入21世紀(jì)后，我國(guó)加大對(duì)路橋檢測(cè)技術(shù)的研究，有利于路橋工程養(yǎng)護(hù)管理體制的健全，對(duì)道路網(wǎng)絡(luò)暢通起到了重要作用。改革開(kāi)放后，我國(guó)建造大量現(xiàn)代橋梁，不少橋梁的應(yīng)用存在安全性問(wèn)題，如拆除重建會(huì)消耗大量資金人力。橋梁檢測(cè)加固費(fèi)用占新橋建設(shè)費(fèi)用的1／10，考慮工程檢測(cè)經(jīng)濟(jì)性，舊橋的加固維修非常重要。

試驗(yàn)檢測(cè)是路橋工程建設(shè)中的重要工作，試驗(yàn)檢測(cè)內(nèi)容包括對(duì)工程裂縫檢測(cè)、表面破損檢測(cè)等，試驗(yàn)檢測(cè)需要對(duì)每項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)做好控制，檢測(cè)人員要根據(jù)工程實(shí)際采用相應(yīng)的檢測(cè)方法，保證試驗(yàn)檢測(cè)的科學(xué)性。目前很多工程試驗(yàn)檢測(cè)仍采用傳統(tǒng)的人工目測(cè)方式，檢測(cè)結(jié)果取決于檢測(cè)人員的專業(yè)技能水平，缺乏足夠的科學(xué)性，難以檢測(cè)工程內(nèi)部質(zhì)量。路橋工程多采用混凝土材料進(jìn)行建設(shè)，若出現(xiàn)裂縫問(wèn)題會(huì)影響工程整體質(zhì)量。事實(shí)上，路橋工程建設(shè)中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題大多由混凝土質(zhì)量所引起。在試驗(yàn)檢測(cè)中加強(qiáng)對(duì)裂縫檢測(cè)，采取科學(xué)合理的措施進(jìn)行防控，能夠?yàn)槁窐蚬こ毯笃诰S護(hù)管理提供有效參考依據(jù)。

二、路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究

路橋工程是交通設(shè)施的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。橋梁建筑行業(yè)的發(fā)展能緩解鋼鐵等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能危機(jī)過(guò)剩，推動(dòng)智能制造、信息技術(shù)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)與第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)等方面發(fā)揮了重要的作用。我國(guó)路橋工程總數(shù)現(xiàn)居世界第一，但由于橋梁老齡化問(wèn)題也出現(xiàn)了橋梁病害問(wèn)題，危橋總數(shù)占現(xiàn)有橋梁的1／9。因此，加強(qiáng)路橋工程質(zhì)量檢測(cè)對(duì)工程的安全性具有重要意義。

隨著路橋工程建設(shè)的快速發(fā)展，橋梁試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，混凝土無(wú)損檢測(cè)、水下樁基礎(chǔ)檢測(cè)、橋梁檢查車(chē)等系列檢測(cè)裝備陸續(xù)被研發(fā)成功，檢測(cè)精度得到了有效提高，評(píng)估方面提出了五類單項(xiàng)控制指標(biāo)結(jié)合的技術(shù)評(píng)定方法、基于橋梁試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的承載力評(píng)定方法，以及基于可靠性的耐久性綜合評(píng)估方法。

目前，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)國(guó)家城市建設(shè)進(jìn)入平緩期，多數(shù)橋梁使用性能進(jìn)入中晚期，美國(guó)每年用于橋梁投資的9／10用于舊橋維修。而我國(guó)近年來(lái)出現(xiàn)的多次重大橋梁事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。國(guó)內(nèi)外諸多橋梁坍塌的案例說(shuō)明，完善橋梁工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)存在必要性。裝設(shè)檢測(cè)裝置可有效保證橋梁結(jié)構(gòu)安全，加強(qiáng)工程質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)是保證安全使用的重要途徑。

發(fā)達(dá)國(guó)家重視橋梁工程質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。20世紀(jì)后期，美國(guó)在檢測(cè)橋梁方面安裝檢測(cè)儀器；日本等國(guó)家對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)變等進(jìn)行檢測(cè)，了解相關(guān)因素對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響；我國(guó)加大對(duì)橋梁檢測(cè)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)武漢長(zhǎng)江大橋等進(jìn)行應(yīng)力速度等方面的檢測(cè)，掌握橋梁結(jié)構(gòu)的安全狀況，保障延長(zhǎng)工程使用壽命，及時(shí)發(fā)現(xiàn)橋梁工程安全問(wèn)題，提高橋梁綜合使用效益。

在工程實(shí)踐中，施工人員容易忽視對(duì)橋梁的檢測(cè)，而采取合理的措施檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)損傷可確保交通樞紐正常運(yùn)行。我國(guó)舊橋加固改造技術(shù)研究始于20世紀(jì)中后期，改革開(kāi)放后對(duì)公路舊橋檢測(cè)方法進(jìn)行大量研究。隨著我國(guó)橋梁工程的建設(shè)發(fā)展，深入研究加強(qiáng)工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)解決路橋工程出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

三、路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

我國(guó)傳統(tǒng)橋梁檢測(cè)內(nèi)容較多，包括混凝土強(qiáng)度檢測(cè)、外觀檢查等。對(duì)大中小型橋梁采取不同的檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，橋梁檢測(cè)評(píng)估分為承載為主與狀態(tài)評(píng)價(jià)為主的方法。大型橋梁評(píng)估研究通常采用橋梁建立結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用綜合測(cè)評(píng)方法對(duì)橋梁的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)；由于中小型橋梁分布廣，通常采用不定期檢測(cè)手段對(duì)承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)。公路橋梁工程試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)包括回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)等。

圖1 不同大小平頭靜力貫入試驗(yàn)結(jié)果

某道路工程項(xiàng)目起點(diǎn)樁號(hào)為k1652+280，路線總長(zhǎng)7.457km,工程施工重點(diǎn)是橋梁工程。柱梁板混凝土施工一次性澆筑，混凝土抗氯離子滲透性指標(biāo)要達(dá)到相關(guān)規(guī)定要求。以XH路橋試驗(yàn)段為模型，從理論設(shè)計(jì)填筑土石混凝土填路基在室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)模型。試驗(yàn)檢測(cè)首先在土石混合料路基模型采用黏土混合料，在模型路基填筑采用整層填筑，再對(duì)試驗(yàn)路基重壓，通過(guò)電腦計(jì)算分析給出動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀傳遞信號(hào)，控制油泵機(jī)體提供動(dòng)力；現(xiàn)場(chǎng)土石混填路基灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度選擇代表性位置，根據(jù)試驗(yàn)中挖坑步驟試坑開(kāi)挖，用灌砂法中的挖坑步驟重壓試坑，并如實(shí)記錄相應(yīng)循環(huán)數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件得出理論數(shù)據(jù)。

通過(guò)對(duì)不同檢測(cè)試驗(yàn)區(qū)域的試驗(yàn)分析，得到路基表面荷載位移曲線。選用不同規(guī)格平臺(tái)，平頭ab曲線呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)。在路基檢測(cè)試驗(yàn)中，可以看出土石混填位移與土石填料的相應(yīng)情況，探頭直徑不斷增加，荷載不斷加大。

地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)具有直觀快速等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)向物體內(nèi)部發(fā)射高頻電磁波，根據(jù)物體各種相應(yīng)反射信息判斷物體內(nèi)部情況。應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)，首先需由檢測(cè)人員對(duì)控制單元發(fā)出指令信息，然后進(jìn)行天線信息操作，再通過(guò)信息處理技術(shù)得出檢查物內(nèi)部情況。

路橋回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)通過(guò)重錘自由落體對(duì)表面產(chǎn)生沖擊力，測(cè)量路橋表面的彎沉并在車(chē)輛行駛中模擬，符合實(shí)際交通情況。使用回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)可提高檢測(cè)速率，保證檢測(cè)結(jié)果精度。檢測(cè)方法為使用激光儀有效檢測(cè)沉降速度。

超聲波檢測(cè)技術(shù)是利用超聲波檢測(cè)儀的相關(guān)功能，對(duì)超聲脈沖表現(xiàn)出的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，包括傳播速度、主頻率等。檢測(cè)人員可通過(guò)參數(shù)變化判斷橋梁缺陷。檢測(cè)技術(shù)可以穿透混凝土結(jié)構(gòu)，具有安全性高、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。超聲波檢測(cè)技術(shù)常用檢測(cè)方法是穿透測(cè)試法，由于技術(shù)設(shè)備限制，檢測(cè)中需要用相對(duì)測(cè)試面，無(wú)法確定超聲波是否能捕捉路橋的缺陷信號(hào)。路橋工程試驗(yàn)檢測(cè)中，通常采取多測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)法，運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)原理處理檢測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合處理信息評(píng)估路橋質(zhì)量。由于超聲波檢測(cè)技術(shù)直觀性較差，需采取多點(diǎn)檢測(cè)方法以提高準(zhǔn)確度。