無損檢測技術在高速公路施工檢測中的應用

孟巖

（新疆生產(chǎn)建設兵團公路基本建設工程質量安全監(jiān)督站，新疆 烏魯木齊 830002）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高速公路建設規(guī)模在不斷擴大。然而，在高速公路建設中，一些施工單位卻存在偷工減料的現(xiàn)象，給高速公路建設帶來了極大的安全隱患。因此，為了保障高速公路建設的質量和人民的生命、財產(chǎn)安全，需要加強對高速公路項目的檢測，不斷地更新和改進高速公路的檢測技術，進而使得高速公路建設過程中存在的安全隱患問題能夠得到解決。

1 高速公路無損檢測技術概述

在高速公路建設中，無損檢測技術是一個關鍵性內容。隨著技術的不斷發(fā)展，以往僅憑表面檢查的方法，已不能對公路工程的安全進行全面的評價。因此，需要對現(xiàn)有的公路工程檢測技術進行革新，從而產(chǎn)生了無損檢測技術。目前無損檢測技術包括沖擊波檢測、超聲檢測、脈沖雷達、光學干涉、聲發(fā)射、自然電位、紅外線、X射線、振動測試等。例如，將無損檢測技術應用于高速公路項目，不僅可以對高速公路的安全性進行有效的檢測，還可以對道路結構的破壞情況進行分析。又如，根據(jù)道路的污染程度、鋼筋混凝土結構的腐蝕程度，可以使用一個固定支架的發(fā)電機，利用回聲波的方式來探測高速公路的損傷狀況和裂縫狀況。從檢測的效果上來說，無損檢測技術要比傳統(tǒng)的侵入式檢查方便、精確，既能減少工程造價，又能確保檢測的準確性。

例如，利用雷達探測技術對高速公路進行全方位的掃描，可以發(fā)現(xiàn)高速公路上的空洞，既可以提高檢測的效率，又可以提高測量結果的精度。這主要是由于聲波可以有效地檢測高速公路的腐蝕情況，并對重點部位進行重點掃描。然而，在進行無損檢測時，需要采用專業(yè)的檢測儀器，并配備專門的檢測人員，確保公路工程的安全性和高效性。通常，在公路工程中，為了確保檢測結果的準確性，需要將無損檢測裝置置于檢測位置附近，或對所選位置進行檢測。無損檢測技術最大的優(yōu)點是不會對高速公路的結構產(chǎn)生破壞，并能有效地保障高速公路的整體結構。無損檢測技術需要對檢測的目標進行仔細的分析，才能確保檢測結果的科學性和合理性。

2 無損檢測技術的特點

2.1 非破壞性

非破壞性是無損檢測技術最顯著的特點。在公路工程實踐中，無損檢測技術不會影響高速公路結構的化學性能及目標的物理性能。而且，該方法不會對所檢測的高速公路工程的完整性造成負面的影響。

2.2 全面性

基于無損檢測技術在高速公路上的應用，雖然其基本特點是非破壞性的，但是在實際的檢測中，能夠根據(jù)不同的目標進行分析，這是傳統(tǒng)的破壞性檢測技術所不具備的。

2.3 全過程性

傳統(tǒng)的檢測技術主要是針對原材料的檢測。比如，公路機械的技術檢測，就是對牽拉、彎曲等環(huán)節(jié)進行技術檢測。換而言之，常規(guī)的破壞性檢測只是對原料的性能進行檢測，而非破壞性檢測不會對被測物體的性能造成任何損傷。無損檢測技術在某種程度上能夠對各種施工工藝進行檢測。

3 高速公路無損檢測方法

3.1 回聲波檢測法

在高速公路工程無損檢測中，回聲波檢測法是一種重要的檢測方法。回聲波檢測法的原理是利用回聲波全面分析高速公路等檢測對象的結構，快速、直觀地反映高速公路等工程的缺陷。如果在檢測過程中回聲波形相同，則表示高速公路等檢測對象沒有質量問題；如果回聲波形不一致，則表示高速公路工程存在缺陷。檢測人員將回聲波不一致的區(qū)域作為重點區(qū)域，進行詳細探索，找出結構缺陷區(qū)域。另外，在公路工程無損檢測中，采用回聲波檢測法，可以準確檢測被測物中存在空洞的情況，并能準確反映空洞的直徑。從實際檢測效果看，回聲波檢測法具有明顯的優(yōu)越性。此外，沒有放射性的危險。應用回聲波檢測法檢測結構物的安全，是一種有效的方法。另外，回聲波檢測法還可以對金屬和塑料管道中出現(xiàn)的孔洞進行詳細的檢測，包括檢測孔洞的直徑，甚至能夠準確地顯示出孔洞的位置?；芈暡z測法是一種非常安全、準確的檢測方法，只需要對結構物的同一面進行檢測，就能夠準確地顯示出孔洞的位置和直徑。但回聲波檢測法也存在一些缺陷。

其一，檢測到的孔洞往往比實際孔洞直徑大，因此在某些關鍵界面位置需要全面檢測，僅采用同一面檢測方法，很可能無法準確顯示缺陷的位置和面積。再者，如果從底部檢測結構，可能測出的孔洞比實際孔洞小。

其二，回聲波檢測法的速度較慢。

其三，必要時需要補充相關資料。因此，回聲波檢測法在實際應用中有一定的局限性。

3.2 探地雷達（GPR）檢測法

探地雷達檢測法是利用天線發(fā)射、接收高頻電磁波、探測介質內部物質性質和分布規(guī)律的地球物理方法。通過地面無線雷達檢測路面1m以下的高速公路，包括管道破裂、瀝青厚度、混凝土板缺陷等。目前，探地雷達檢測法能夠實現(xiàn)三維檢測，準確定位道路的平面和縱、橫斷面信息，大大提高了檢測的精度。近幾年來，三維雷達技術已廣泛應用于路面結構層內部病害的檢測，如路面承載力、混凝土板內部破損、接縫積水等。探地雷達檢測法具有快速、連續(xù)、高分辨率、操作靈活、成本低等優(yōu)點。探地雷達檢測車在夜間行駛，能夠對道路進行無損檢測，數(shù)據(jù)非常準確，可以為今后的道路設計和改造提供可靠的數(shù)據(jù)支持。另外，探地雷達檢測法能準確定位金屬材料的位置，如混凝土灌漿管道，能準確定位鋼筋位置，方便施工人員使用。通過對實際檢測工作的總結，發(fā)現(xiàn)探地雷達檢測法的應用范圍很廣，主要包括：低分辨率深度探測，高分辨率淺穿透，探測隱藏特征，如拱肩墻。在應用過程中，探地雷達檢測法存在一定的局限性。比如，探地雷達無法準確檢測出金屬管道中的孔洞，無法準確檢測出孔洞的直徑；與其他無損檢測方法相比，探地雷達檢測法雖然有優(yōu)點，但是局限性也是十分明顯的。因此，在實際應用中，需要根據(jù)實際情況進行針對性的選擇，以保證檢測數(shù)據(jù)的科學性和準確性[1]。

3.3 射線探傷法

在高速公路的無損檢測中，射線探傷法存在著一定的局限性。其檢測原理主要是將底片放置在混凝土結構中，通過X射線或者γ射線檢測敏感底片，從而檢測出高速公路工程存在的問題。射線探傷法和其他無損檢測方法一樣，能夠準確檢測鋼筋的位置。適用于開放交通條件下的高速公路，并能獲得清晰的圖像。圖像信息在理想情況下非常準確，而且所需操作人員較少。但射線探傷法需要有強彈射源穿透橫截面，以獲取相關信息技術數(shù)據(jù)，增加檢測成本，但能有效保障結構的健康和安全。射線探傷法應用于高速公路工程檢測，不僅能獲得清晰的結構和斷面信息，而且能清晰掌握鋼筋的位置。射線探傷法具有很強的穿透力，可以釋放150mm的銥、400mm的鈷，另外X射線源的穿透力可以達到1500mm。需要把射線源放置在一個特殊的金屬盒子里，并且可以自動關閉。這是一種主動的安全措施，在通道方便、安全的情況下，射線源可以提供清晰的圖像，所以射線探傷法被廣泛應用于無損檢測。

3.4 滲透檢測法

滲透檢測法主要用于檢測金屬和非金屬材料表面的裂紋、褶皺、夾雜、凹坑、疏松等缺陷。在檢測過程中，能夠準確地確定相應缺陷的位置和相對尺寸。滲透檢測法的突出優(yōu)點是操作簡單、經(jīng)濟，而且在過程中不需要耦合，探頭也不需要有針對性地接觸。它的缺點是只能檢測導體材料，穿透力很強，需要相應的參考標準作為基礎。除此之外，在紅外線或者自然光的照射下，物體的具體位置會出現(xiàn)液體泄漏的問題。滲透檢測法在公路工程檢測中有很大的優(yōu)勢，主要是能夠對各種材料的成分進行集中分析和檢測，不管是金屬材料還是非金屬材料，都能檢測到。除此之外，滲透檢測法的靈活性也很強，能夠發(fā)現(xiàn)一些細微的問題。當然，滲透檢測法也存在一些缺陷，不適合檢測疏松材料。

4 無損檢測技術在高速公路施工檢測中的應用

無損檢測技術的應用能夠確保在無損的情況下，對高速公路的情況作出科學的評估和分析，了解高速公路可能存在的缺陷，并采取針對性措施進行高速公路缺陷的修補。

4.1 超聲波技術在高速公路樁基中的應用

高速公路基樁成孔后，在灌注混凝土前，先在樁內埋設數(shù)根聲測管作為聲波發(fā)射和接收換能器的通道，將超聲波發(fā)射器和接收換能器置于聲測管的測量點。在樁身混凝土灌注幾天后開始檢測，利用聲波檢測儀沿樁身縱軸方向間隔一定間距，逐點檢測聲波通過樁身各截面的聲學參數(shù)，然后處理、分析、判斷這些檢測數(shù)據(jù)，確定缺陷的位置、范圍和程度，推斷樁身混凝土的連續(xù)性、完整性和均勻性狀況，評定樁身完整性等級。該方法具有較高的準確性，能定量地分析樁身缺陷的大小及具體位置。缺點是需要埋設聲測管，造成施工不便，增加成本，而且現(xiàn)場檢測費時，檢測效率低。

4.2 光纖傳感技術在高速公路檢測中的應用

光纖傳感器是通過光纖將光源入射的光束送至調制器，在調制器中與外界的測量參數(shù)發(fā)生交互作用，使光的性質發(fā)生變化，成為調制后的光信號，再通過光纖送至光電器件、解調器，得到被測參數(shù)。目前高速公路健康狀況檢測主要采用光纖傳感器進行應變檢測，光纖傳感器可粘貼于結構物表面，或通過預埋實現(xiàn)結構物內部物理量的測量。利用光纖傳感器測量混凝土結構內部損傷時的應變，根據(jù)應力—應變關系曲線確定損傷程度及擴展方式。這種檢測方式不受其他因素干擾，光信號在傳輸過程中不會產(chǎn)生干擾，具有良好的柔韌性，可以在現(xiàn)場加工成任意形狀的傳感器陣列。

4.3 無損檢測技術在路面破損檢測中的應用

該檢測主要采用攝像技術和攝影技術，實時、動態(tài)地拍攝高速公路在使用過程中出現(xiàn)的破損情況，然后利用圖像檢測和圖像處理技術分析高速公路是否存在疏松、裂縫等問題。通過這種方法，可以實時了解高速公路的破損狀況，并能及時采取相應的措施。但是需要注意的是，目前的圖像處理技術雖然能夠起到一定的作用，但是很難保證分析結果的可靠性。因此，隨著無損檢測技術的不斷升級與發(fā)展，未來X射線和數(shù)字圖像處理技術將會進一步提高檢測結果的準確度。同時，追求圖像處理的可靠性和處理速度，將成為未來圖像處理研究的一個新方向和趨勢。

4.4 無損檢測技術在路面車轍檢測中的應用

路面車轍是公路養(yǎng)護與質量管理的關鍵指標之一，國內外在路面車轍檢測方面已取得較好成績，并能實現(xiàn)準確的檢測和評估。路面車轍檢測主要采用非接觸式測距傳感器，檢測橫梁與左右車轍的高差及行駛中線距離，完成車轍相對深度計算。車轍自動檢測儀能夠快速、連續(xù)地檢測車轍，應用中不僅可靠性高，而且安全性高。檢測工作本身不影響車輛正常行駛。

5 無損檢測技術在高速公路工程檢測中的應用趨勢

磁粉檢測技術和滲透性檢測技術雖然在高速公路工程檢測中得到了廣泛的應用，但是在質量和精確度上卻存在著一定的缺陷，磁粉檢測技術不能直接檢測不銹鋼材料，也不能檢測鋁、鎂等非磁性材料。除此之外，滲透檢測技術缺乏深度檢測的能力，從這一點來看，無損檢測技術在高速公路工程檢測中的應用并不理想，還需要從各方面進行優(yōu)化，才能達到理想的效果。

無論是哪一種無損檢測技術，都可以獨立完成檢測任務，但是每一項無損檢測技術的優(yōu)缺點都是顯而易見的。所以在選擇無損檢測技術的時候，需要考慮到高速公路工程的實際情況和需求，選擇更加科學、合理、實用的檢測技術，充分利用各種無損檢測技術的優(yōu)勢，盡量減少誤差帶來的問題，才能在一定程度上提高檢測結果的準確性。

6 結語

總而言之，無損檢測技術具有明顯的優(yōu)勢，在保證高速公路質量方面起著重要作用。它不僅可以保證檢測數(shù)據(jù)的科學性、準確性，而且可以降低工程檢測成本，保證工程檢測的質量與效率。目前，無損檢測技術已能夠滿足高速公路檢測的各方面需求。為充分發(fā)揮無損檢測技術的相關優(yōu)勢，需要相關專業(yè)人員準確分析、預測、勘察實際情況。只有科學合理地應用無損檢測技術，提高專業(yè)技術人員知識水平，建立完善的無損檢測體系，才能保證無損檢測的質量，促進我國高速公路工程建設的全面發(fā)展。