無損檢測技術在道路橋梁工程中的應用

摘 要：近幾年我國路橋工程建設愈發(fā)受到各界的重視，作為工程質量把控的關鍵性手段之一，試驗檢測工作能否有效開展直接影響到路橋工程施工、養(yǎng)護作業(yè)的合理性。無損檢測技術應用集成機械工程、材料工程、計算機科學等領域知識，將其應用于路橋工程中，以路橋工程不受損害、影響為前提，開展更為精準、全面的質量檢測工作。因此，如何在路橋工程建設中合理應用無損檢測技術，已然成為建設企業(yè)的重點探討問題。本文從無損檢測技術應用意義的分析入手，在此基礎上闡明道路橋梁中無損檢測技術的具體應用。

關鍵詞：道路橋梁工程;數(shù)字化圖像識別;無損檢測;激光檢測;應用

中圖分類號：TU745.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）01-0072-03

1 無損檢測技術應用意義

1.1有助于強化工程質量控制

路橋工程建設中檢測作業(yè)開展可以為質量管理提供高價值的參考依據(jù)，通過對無損檢測技術的有效應用，可實現(xiàn)在不損害路橋工程結構的基礎上進行質量全面檢測。一方面避免檢測作業(yè)開展對路橋工程質量與穩(wěn)定性造成影響，保證工程建設質量不受到檢測作業(yè)的影響[1]。另一方面可提升工程檢測的專業(yè)性、規(guī)范性，充分借助先進技術來取代人工操作，避免工程檢測結果的精準性受到人為失誤的影響。在路橋工程中合理應用無損檢測技術，能夠做到及時發(fā)現(xiàn)工程存在的質量隱患與問題，第一時間采取針對性處理方案來強化工程質量控制。

1.2 有助于提升問題處理效率

道路橋梁工程建設期間面臨著諸多不確定因素，施工問題的出現(xiàn)會對工程施工效率的把控產(chǎn)生影響[2]。盡管在竣工驗收階段可通過整改、返修來保證工程建設質量符合標準，但施工周期延長會增大成本投入。而借助無損檢測技術，可做到：（1）突破以往路橋工程質量檢測的局限，實現(xiàn)以全過程檢測的方式來及時挖掘問題。（2）借助先進技術應用做到對路橋工程質量、安全問題的精準定位，以便于后續(xù)維修、養(yǎng)護作業(yè)的高效率開展，避免因后期逐一排查作業(yè)的開展導致施工周期延長。（3）無損檢測應用不會對路橋工程結構、性能造成任何干擾，避免在工程檢測期間因質量損壞而開展后續(xù)返工、維修作業(yè)。通過對先進技術的有效應用，實現(xiàn)以精準、全面檢測為前提，進一步提升路橋工程問題處理的效率性，在發(fā)揮出無損檢測技術最大效用的同時，幫助施工企業(yè)實現(xiàn)對建設成本的有效控制[3]。

2 道路橋梁工程中無損檢測技術應用

2.1探地雷達技術

探地雷達應用原理體現(xiàn)為：將高頻電磁波以脈沖形式發(fā)送至目標區(qū)域地下，地下介質傳播期間電磁波遇到如分界面、空洞等地下目標體時，因其電性差異而產(chǎn)生反射，地面接收器接收反射信號后進行分析處理，此時工作人員可通過判斷雷達波形、雙程走時等參數(shù)來達到地下目標探測的目的。同時，在探測期間可借助雷達技術進行地下目標體電性、空間位置、幾何形態(tài)等信息的直觀展示。當前路橋工程建設中，含水區(qū)域檢測、路面厚度測試、結構層判斷等作業(yè)環(huán)節(jié)涉及到對探地雷達技術的有效應用。針對路面厚度測試而言，應用探地雷達技術時高頻電磁脈沖信號通過發(fā)射機經(jīng)由空氣射入路面，此時脈沖信號中一部分接觸路面后反射回接收機，而另一部分則穿透路面繼續(xù)向下延伸[4]。因路面結構的差異性，會逐漸形成空氣—路面、面層—基層、基層—土基三種反射波幅（見圖1）。同時，路面材料介電常數(shù)因復合性特點而無法明確定值，所以需在路面厚度測試期間全面掌握不同材料的介電常數(shù)，如空氣介電常數(shù)“1”、土壤介電常數(shù)“3—5”、混凝土介電常數(shù)“4—6”、冰介電常數(shù)“3.2”等，在此基礎上借助對反射波幅的獲取來達到結構層厚度推求的目的。因檢測對象性質、特點不同，所以檢測精準度的控制存在一定差異，如水泥混凝土表面的檢測精準度通?？刂圃?5%以上，而瀝青混凝土面層厚度的檢測精準度通?？刂圃?7%以上。相較于其他檢測技術應用，探地雷達技術具備連續(xù)性檢測的特點，且優(yōu)勢體現(xiàn)為圖像直觀、精準性強、檢測效率高等[5]。

2.2 數(shù)字化圖像識別技術

當前道路橋梁工程建設中，數(shù)字化圖像識別技術常用于路面狀況檢測中，分析該技術應用構成，主要包括圖像獲取與圖像解釋兩個子系統(tǒng)，其識別系統(tǒng)運行原理如圖2所示。將其合理應用于路橋項目中，能夠做到對路面狀況的圖像采集、壓縮編碼、數(shù)字化轉化等，借助CCD攝像機進行路面狀況存儲，并以圖像形式體現(xiàn)[6]。在獲取路面狀況圖像數(shù)據(jù)后，通過預處理、分割分類、特征提取等環(huán)節(jié)實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的有效處理。而在數(shù)據(jù)處理期間分割技術的應用，以基于區(qū)域、基于邊界兩種分割技術的應用最為常見。在路面破損檢測中，發(fā)揮數(shù)字化圖像識別功能，借助紋理特征、灰度特征、幾何形狀特征等進行破損情況的直觀展示，并借助分類技術應用進行圖像破損類型、程度的分類[7]。

2.3 瞬態(tài)瑞雷面波分析技術

該技術又稱為表面波頻譜分析法，在路橋工程項目建設中，力錘施加沖擊下路面結構形成瞬時垂直沖擊，進而形成以振源為中心的瑞雷面波，呈現(xiàn)出四周傳播、頻率成分差異的特點[8]。借助該技術應用，結合現(xiàn)場情況將傳感器分別設置于不同位置，采集瑞雷波的頻率數(shù)據(jù)。在分層介質中瑞雷波的傳播特性為頻散性，而穿透深度的控制則受到波長不同的直接影響。同時，在瑞雷波傳播速度差異性的影響下，會使頻散曲線呈現(xiàn)出不同的變化。所以在實際工程檢測期間，可充分利用瑞雷波頻散特性來達到精準檢測的目的[9]。依據(jù)對頻散曲線的精準測量，通過劃分層位來推求瑞雷波在路面層的具體傳播速度，將介質密度、瑞雷波速度參數(shù)納入回歸方程分析，最終幫助相關人員精準測量路基壓實度效果及其路面強度參數(shù)等，其原理如圖3所示。

2.4 激光檢測技術

將激光檢測技術應用于路橋工程檢測中，可發(fā)揮其衍射性強、方向性強、相干性強等優(yōu)勢。依托于該技術開展檢測作業(yè)，以“激光光強愈強則光電流愈強”為原理，在路面檢測過程中光能依托于轉化器實現(xiàn)對電能的轉化，而光電流在激光光強變化時同樣出現(xiàn)不同變化，同時在檢測前進行位移與光電流關系的預先標定，可做到依據(jù)光電流變化進行彎沉位移的變化的反算。而衍射原理主要應用于路橋工程結構狹縫寬窄測定中，檢測期間若檢測對象存在狹窄情況，激光會形成衍射現(xiàn)象，此時通過數(shù)據(jù)獲取來構建關系圖像，并在此基礎上精準計算工程結構狹縫的寬窄度，通過對比施工標準判斷是否存在問題?，F(xiàn)階段路橋工程檢測中激光檢測技術的應用，主要被用于彎沉、車轍深度、距離、平整度等方面的測定。目前常用激光檢測儀器包括斷面檢測儀、構造深度檢測儀以及彎沉檢測儀等。以斷面檢測儀的應用為例，將傳感器安設于專用檢測車，獲取與輪跡位置相對應的數(shù)據(jù)來推求連續(xù)縱向斷面數(shù)據(jù)，依據(jù)斷面數(shù)據(jù)來幫助工作人員計算縱向平整度。針對構造深度檢測儀的應用，常用于路橋工程瀝青、水泥混凝土表面構造深度的測定。將該檢測儀器應用于檢測作業(yè)中，依托于對半導體激光器的應用，對道路表面投射所形成的紅外線，接收透鏡以光敏二極管為載體對投影面散射光線進行聚焦，最終通過計算分析得知構造深度具體參數(shù)。

2.5 射線探傷技術

道路橋梁工程檢測中射線探傷技術主要用于鋼結構檢測作業(yè)中，以公路橋梁結構為載體進行底片合理放置，在發(fā)射X射線后可獲取相對準確、清晰的圖片信息（見圖4）。在實際檢測過程中，合理應用射線探傷技術能夠做到對鋼結構斷裂情況、位置的明確體現(xiàn)。同時，該技術應用還具備穿測度高的優(yōu)勢，故而能夠在故障、問題檢測中得到有效應用。需注意，盡管在鋼結構問題檢測中該技術的應用可取得一定成效，但是在多方面因素的影響下，使得該技術應用仍存在些許劣勢亟待優(yōu)化。如在面對較厚的路橋項目建筑面積檢測時，需要結合實際情況進行大量探射源的準備，否則會影響到檢測結果的準確性。除射線探傷技術應用成本較大之外，在實際探測作業(yè)期間，多方面因素的存在使得測量過程中存在不穩(wěn)定性，為此需結合工程實際情況來判斷是否適用該技術。

3 結語

綜上所述，無損檢測技術在道路橋梁工程中的有效應用，可以在促進工程質量、安全問題全面解決的同時，為后續(xù)施工、養(yǎng)護方案的制定提供關鍵性參考。相較于常規(guī)檢測手段應用，無損檢測技術可以在不損壞工程結構的基礎上實現(xiàn)精準、高效、全面檢測。但是在執(zhí)行標準缺失、成本過高等方面的影響下，當前路橋工程建設中無損檢測技術的應用仍存在一定限制。鑒于此，需在加大對無損檢測技術應用、普及力度的基礎上，繼續(xù)深入對無損檢測技術的開發(fā)與研究，通過持續(xù)創(chuàng)新與改進來助力我國道路橋梁工程建設的高質量開展。

參考文獻

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Application of Nondestructive Testing Technology in Road and Bridge Engineering

HAN Chengbo

（Shandong High-speed Infrastructure Construction Co.， Ltd.， Jinan Shandong? 250014）

Abstract： In recent years， the construction of road and bridge engineering in China has attracted more attention from all walks of life. As one of the key means of engineering quality control， whether the test and detection work can be carried out effectively directly affects the rationality of road and bridge engineering construction and maintenance. Nondestructive testing technology integrates the knowledge of mechanical engineering， material engineering， computer science and other fields， and applies it to road and bridge engineering. On the premise that road and bridge engineering is not damaged and affected， more accurate and comprehensive quality testing is carried out. Therefore， how to apply NDT technology reasonably in road and bridge construction has become the focus of construction enterprises. This paper starts with the analysis of the application significance of NDT， and on the basis of this， expounds the concrete application of NDT in road and bridge.

Keywords： road and bridge engineering; digital image recognition; nondestructive testing; laser detection; application

收稿日期：2021-11-15

作者簡介：韓成博（1989—），男，山東棗莊人，碩士，工程師，研究方向：大跨度橋梁施工控制。