道路橋梁檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析

周榮剛

【摘?要】通過借助無損檢測(cè)技術(shù)，能夠有效解決道路橋梁檢測(cè)工作中存在的問題。對(duì)此，本文主要針對(duì)道路橋梁檢測(cè)工作中，無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用展開分析，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】道路橋梁工程;檢測(cè)工作;無損檢測(cè)技術(shù)

1 引言

道路橋梁檢測(cè)過程中，通過及時(shí)的找出橋梁施工中存在的問題，可以解決施工質(zhì)量問題。對(duì)此，本文主要論述道路橋梁檢測(cè)工作中，無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。

2 無損檢測(cè)技術(shù)在道路橋梁檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 無破壞性優(yōu)勢(shì)

首先，具有無破壞性的優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際施工過程中，借助現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)，采取最為簡(jiǎn)單的檢測(cè)方法，就能夠得到精準(zhǔn)的檢測(cè)成果，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)。道路橋梁工程的建設(shè)由于技術(shù)要求高、工序繁雜、原料來源不一致、管控不到位、操作人員技術(shù)熟練程度等原因的內(nèi)容繁多，質(zhì)量問題層出不窮，這使得施工的難度大大提升，為相關(guān)管理者帶來的挑戰(zhàn)。為了確保項(xiàng)目整體的質(zhì)量，保證項(xiàng)目完工后可以投入正常應(yīng)用，必須采取質(zhì)量檢測(cè)手段，避免道路橋梁在施工過程中存在質(zhì)量隱患，這一點(diǎn)十分關(guān)鍵。無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)眾多，能夠減少后續(xù)對(duì)工程整體結(jié)構(gòu)所造成的破壞，進(jìn)一步提升了道路橋梁工程整體的穩(wěn)固性。因此，應(yīng)用無損檢測(cè)對(duì)道路橋梁施工建設(shè)的關(guān)鍵部位進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)，十分必要。而且，應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)，由于此項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際操作過程中具有一定的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，無需安排過多的人員與設(shè)備，就可以展開作業(yè)。通過對(duì)工程的關(guān)鍵部位進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)與分析，最終得到相關(guān)的工程數(shù)據(jù)。通過在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行對(duì)比，就能夠判斷此時(shí)道路橋梁工程建設(shè)的質(zhì)量情況。對(duì)于企業(yè)而言，可以減少一些人工成本的支出。

2.2 技術(shù)體系健全

無損檢測(cè)技術(shù)在道路橋梁領(lǐng)域中的應(yīng)用，經(jīng)過多年來的探索，已經(jīng)形成了較為健全的技術(shù)體系。在應(yīng)用時(shí)，只需要根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)檢測(cè)的技術(shù)進(jìn)行選擇，按照已經(jīng)成型的技術(shù)體系對(duì)其進(jìn)行操作和管理。相較于一些傳統(tǒng)的道路橋梁施工檢測(cè)方法而言，此種檢測(cè)技術(shù)在一些大中型工程建設(shè)中應(yīng)用非常成熟了。而且，檢測(cè)的速度更快、精準(zhǔn)度更高，相較于傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)來說，更為專業(yè)，同時(shí)也更加適應(yīng)當(dāng)前關(guān)于道路橋梁檢測(cè)工作的實(shí)際要求。當(dāng)前，隨著我國道路橋梁工程建設(shè)數(shù)量的增加，檢測(cè)技術(shù)研究人員開始在無損檢測(cè)技術(shù)中引進(jìn)了現(xiàn)代化的信息技術(shù)，從而使得無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用更具信息化、智能化?？偟膩碚f，無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠簡(jiǎn)單、快速的完成檢測(cè)工作，基本上不會(huì)存在疏漏問題。從整體上說，無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用流程以及技術(shù)手段已經(jīng)十分完備，無需特別的展開研究，就可以加以應(yīng)用。從開始檢測(cè)前一直到檢測(cè)完成后，都能夠有效的遵守檢測(cè)內(nèi)容，最大限度的保證了道路橋梁檢測(cè)過程中可能出現(xiàn)的問題。而且，無損檢測(cè)技術(shù)的施行方案具有多樣化、多元化的特點(diǎn)。無損檢測(cè)技術(shù)內(nèi)容并不單一，其中涵蓋了專業(yè)的檢測(cè)技術(shù)方案，根據(jù)不同工程的實(shí)際情況，合理的對(duì)其進(jìn)行選擇。若在檢測(cè)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，還可以對(duì)檢測(cè)方案進(jìn)行進(jìn)一步的深化，或者可以結(jié)合其他技術(shù)予以應(yīng)用。

3 道路橋梁檢測(cè)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 光纖傳感檢測(cè)技術(shù)

道路橋梁檢測(cè)工作中，無損檢測(cè)技術(shù)中的光纖傳感檢測(cè)技術(shù)，能夠有效的提升道路橋梁的檢測(cè)質(zhì)量。一般來說，隨著社會(huì)的發(fā)展，交通運(yùn)輸?shù)膲毫σ苍谠龃?。因此，在此態(tài)勢(shì)下，道路橋梁項(xiàng)目的建設(shè)面臨著諸多難題。在實(shí)際施工建設(shè)中，如果只依靠超聲波檢測(cè)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，可能無法達(dá)到實(shí)際的要求。因此，光線傳感檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。此項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，主要借助光線傳感器，能夠?qū)饫w的傳出和接收進(jìn)行控制，從而得到相應(yīng)的物理信息。通過將此類物理量進(jìn)行分析和處理，能夠最終得到道路橋梁工程的施工建設(shè)情況。在實(shí)際檢測(cè)工作中，通過應(yīng)用光纖傳感檢測(cè)技術(shù)，借助相應(yīng)的物理量知識(shí)以及現(xiàn)代技術(shù)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的搜集工作，最終實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。但由于我國針對(duì)光纖傳感檢測(cè)技術(shù)的研究還存在一定的上升空間，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中，還需要充分考慮到檢測(cè)的具體要求。根據(jù)道路橋梁工程建設(shè)的實(shí)際情況，切實(shí)保證光纖傳感技術(shù)系統(tǒng)的安全性，更好的提升道路橋梁檢測(cè)的整體質(zhì)量。

3.2 超聲波檢測(cè)技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)相對(duì)于光纖傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要完備得多。而且，超聲波檢測(cè)技術(shù)在道路橋梁工程檢測(cè)中的應(yīng)用具有技術(shù)方面的合理性。超聲波檢測(cè)技術(shù)作為無損檢測(cè)技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，借助超聲波的穿透原理，無需對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞，通過對(duì)結(jié)構(gòu)物空隙進(jìn)行檢測(cè)，借助超聲波所具有的瞬間應(yīng)力波效應(yīng)，能夠在道路橋梁工程檢測(cè)中取得良好的成果。

超聲波透射法檢測(cè)樁身結(jié)構(gòu)完整性是目前較為成熟的一種方法，其基本原理：由超聲波沖發(fā)射源在混凝土內(nèi)激發(fā)高頻彈性脈沖波，并用高精度的接收系統(tǒng)記錄該脈沖波在混凝土內(nèi)傳播過程中表現(xiàn)的波動(dòng)特征;當(dāng)混凝土內(nèi)存在不連續(xù)或破損界面時(shí)，缺陷面形成波阻抗界面，波到達(dá)該界面時(shí)，產(chǎn)生波的透射和反射，使接收的透射能量明顯降低;當(dāng)混凝土內(nèi)存在松散、蜂窩、孔洞等嚴(yán)重缺陷時(shí)，將產(chǎn)生波的散射和繞射;根據(jù)波的初至到達(dá)時(shí)間和波的能量衰減特征、頻率變化及波形畸變程度等特性，可以獲得測(cè)區(qū)范圍內(nèi)混凝土的密實(shí)度參數(shù)。

在基樁施工前，根據(jù)樁直徑的大小預(yù)埋一定數(shù)量的聲測(cè)管，作為換能器的通道。測(cè)試時(shí)每?jī)筛暅y(cè)管為一組，經(jīng)過水的耦合，超聲脈沖信號(hào)從一根聲測(cè)管中的換能器發(fā)射出去，在另一根聲測(cè)管中的聲測(cè)管接收信號(hào)，超聲儀測(cè)定有關(guān)參數(shù)并采集記錄儲(chǔ)存。換能器由樁底同時(shí)往上依次檢測(cè)，遍及各個(gè)截面。測(cè)試記錄不同側(cè)面、不同高度上的超聲波動(dòng)特征，經(jīng)過處理分析就判別測(cè)區(qū)混凝土的參考強(qiáng)度和參考強(qiáng)度和內(nèi)部存在缺陷的性質(zhì)、大小及空間位置。

3.3 低應(yīng)變應(yīng)力波檢測(cè)技術(shù)

反射波法是以一維波動(dòng)理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用應(yīng)力波特征法來檢驗(yàn)樁身質(zhì)量。該法在樁頂產(chǎn)生一脈沖波，此入射波向下傳播，到達(dá)樁底處發(fā)生反射，再向上傳播返回樁頂。用力錘對(duì)樁頂作瞬態(tài)激振，以產(chǎn)生脈沖應(yīng)力波，并由設(shè)置在樁頂?shù)募铀俣葌鞲衅鹘邮杖肷洳ê头瓷洳ㄐ盘?hào)，該信號(hào)經(jīng)電荷放大器放大后，送樁基分析系統(tǒng)處理。脈沖波在傳播時(shí)，在聲阻抗變化處也會(huì)反射波并傳回樁頂。根據(jù)反向波的時(shí)差、相位和幅值即可診斷樁的缺陷位置、類型和程度?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集結(jié)束后，回到試驗(yàn)室要進(jìn)行室內(nèi)的數(shù)據(jù)分析。以鉆孔灌注樁為例。

3.3.1完整樁

完整樁的波形曲線的特征為：波形規(guī)則，波列清晰，樁底反射明顯，晚于讀取反射波到達(dá)時(shí)間。如圖1所示波形所示

3.3.2縮頸樁

縮頸處截面積變小，波阻抗減小、應(yīng)力波遇到縮頸會(huì)產(chǎn)生與入射波相同的反射，波形比較規(guī)則，波形一般正常，由于阻抗減少不大，一般能看見樁底反射，若縮頸部位較淺、還會(huì)出現(xiàn)幾次反射，但若縮頸程度不大較嚴(yán)重，則難以看到樁底反射。如圖2、圖3波形所示

需要注意的是水中樁的檢測(cè)，有時(shí)水深大于2～3m，由于鉆樁施工時(shí)護(hù)筒直徑一般比設(shè)計(jì)樁徑大200mm，成型后的樁徑會(huì)表現(xiàn)為護(hù)筒腳位置處為樁徑為縮徑的假象。

3.3.3斷樁

主要是因?yàn)槭┕べ|(zhì)量差，如澆注時(shí)將導(dǎo)管拔出，管底密封不好而進(jìn)水，鋼筋籠上浮而引起，也可能是澆灌混凝土完成后，樁身混凝土終凝前受外界因素作用斷裂，常常表現(xiàn)為貫穿整個(gè)橫截面的裂隙，或兩次灌注時(shí)間過長(zhǎng)形成斷層。如圖4波形所示。

斷裂一般表現(xiàn)為夾雜一層阻抗較低的介質(zhì)，在波形曲線上形成同相反射，且往往為多次反射、間隔時(shí)間相等，表征斷裂位置的第一個(gè)反射脈沖幅值較高，前沿陡峭。由于斷樁處聲波能量難以下傳，一般樁底反射難以辨認(rèn)。如果是沒有夾層的裂隙或斷層，也可辨認(rèn)樁底反射。

3.4擴(kuò)頸

鉆孔灌注樁在地下水位附近的松軟的土層中，經(jīng)常發(fā)生擴(kuò)頸現(xiàn)象。擴(kuò)頸后樁身截面積增加，波形曲線上會(huì)出現(xiàn)與入射波相位相反的反射波，需要注意的如果樁周土較硬，波形曲線上也會(huì)出現(xiàn)類似于擴(kuò)頸的反射波。如圖5波形所示。

3.5淺部缺陷

樁身淺部容量出現(xiàn)缺陷，類型包括斷裂、裂縫、樁頭疏松、夾泥等。

從應(yīng)力波傳播的角度看，實(shí)測(cè)樁頭以下2m之內(nèi)為反射波法的測(cè)試驗(yàn)“盲區(qū)”，在此深度之內(nèi)應(yīng)力波傳播很復(fù)雜，信號(hào)干擾嚴(yán)重，如果“盲區(qū)”內(nèi)存在缺陷，在實(shí)測(cè)信號(hào)中很難識(shí)別樁身缺陷，波形特征往往表現(xiàn)為有較寬的入射脈沖，波形在整體上呈大波浪形式，波形振蕩，幅值大，延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。如圖6波形所示。

此種技術(shù)的應(yīng)用原理也可以被理解為一種短促的機(jī)械撞擊現(xiàn)象。通過撞擊時(shí)發(fā)出的低頻應(yīng)力波，從而對(duì)橋梁基樁結(jié)構(gòu)整體的物理信息進(jìn)行搜集。低頻應(yīng)力波在均勻的介質(zhì)中可以勻速傳播。應(yīng)力波傳輸過程中，遇到斷裂面會(huì)出現(xiàn)回射的情況，便于相關(guān)技術(shù)人員對(duì)其進(jìn)行判斷。

4 結(jié)論

道路橋梁工程的檢測(cè)工作對(duì)于工程施工的整體質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。對(duì)此，本文主要針對(duì)到了橋梁施工過程中，應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)對(duì)道路橋梁整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，最終能夠取得良好的檢測(cè)成果。通過上述分析，希望能夠相關(guān)人員帶來幫助，解決道路橋梁工程施工領(lǐng)域中存在的問題。

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（作者單位：鹽城市公路工程試驗(yàn)檢測(cè)中心有限公司）