無損檢測技術在橋梁檢測中的實踐應用

摘要：相較于傳統(tǒng)檢測技術，無損檢測技術可以不破壞橋梁結構，且檢測結果更加可靠和精準。首先，闡述了無損檢測技術的特點與檢測內(nèi)容；其次，分析了橋梁檢測中圖像處理技術、超聲波透射檢測技術等的應用原理；最后，以某橋梁項目為例，選用超聲波透射法對橋梁樁基完整度進行檢測，驗證了檢測技術獲取結果的精準性，值得在后續(xù)類似項目中推廣和應用。

關鍵詞；無損檢測""超聲波透射法""橋梁樁基""波速""波幅

Practical"Application"of"Non-Destructive"Testing"Technology"in"Bridge"Inspection

QI"Xuan"HUANG"Wenbo*

Sichuan"Jiaoda"Engineering"Detection"Consulting"Co.，"Ltd.，"Chengdu，"Sichuan"Province，"610000"China

Abstract："Compared"with"traditional"testing"technologies，"non-destructive"testing"technology"can"avoid"damaging"bridge"structures，"and"the"testing"results"are"more"reliable"and"accurate."This"article"first"elaborates"on"the"characteristics"and"testing"content"of"non-destructive"testing"technology."Secondly，"it"analyzes"the"application"principles"of"image"processing"technology"and"ultrasonic"transmission"testing"technology"in"bridge"testing."Finally，"taking"a"certain"bridge"project"as"an"example，"the"ultrasonic"transmission"method"is"selected"to"test"the"integrity"of"the"bridge"pile"foundation，"verifying"the"accuracy"of"the"results"obtained"by"the"testing"technology，"which"is"worth"promoting"and"applying"in"similar"projects"in"the"future.

Key"Words："Non-destructive"testing;"Ultrasonic"transmission"method;"Bridge"pile"foundation;"Wave"velocity;"Amplitude

近年來，我國橋梁建設的規(guī)模和數(shù)量不斷擴大，對橋梁施工質(zhì)量提出了新要求。尤其是橋梁質(zhì)量直接影響橋梁結構可靠性、承載力和耐久性，不管是新建橋梁還是服役橋梁都要進行檢測，以實時了解橋梁結構病害并采取科學的防治措施?；跇蛄簷z測技術的快速發(fā)展，無損檢測技術得到了推廣和應用，可在不破壞橋梁結構的基礎上獲取更加精準的檢測結果。

1"無損檢測技術的概述

1.1"技術特點

傳統(tǒng)有損檢測技術會破壞橋梁結構，且檢測結果的精準度不高。而無損檢測技術可在不影響橋梁結構下進行，同時檢測參數(shù)和方法達到標準化，顯著提升了檢測精準度。橋梁檢測中，無損檢測技術具備以下特點。

1.1.1"非破壞性

無損檢測指的是根據(jù)橋梁異常結構或缺陷部位形成的差異熱、聲、光等反應變化確定病害類型，主要使用物理和化學方法，判別橋梁質(zhì)量缺陷較為準確，而且可以獲取橋梁結構缺陷的分布狀態(tài)、數(shù)量等指標[1]。

1.1.2"互容性

無損檢測技術具備極強的互容性，利用不同類型的無損檢測技術，能夠相互驗證橋梁結構缺陷的檢測數(shù)據(jù)與結果，而且這個過程只需要轉化數(shù)據(jù)就能確定偏差。

1.2"檢測內(nèi)容

1.2.1"內(nèi)部缺陷

利用無損檢測技術，能夠?qū)蛄航Y構缺陷進行有效識別，并確定其具體位置、形狀與分布狀態(tài)等情況，判斷其對橋梁安全性和可靠性產(chǎn)生的影響。在橋梁結構無損檢測過程中，考慮到結構比較復雜，通常要綜合使用多組無損檢測技術才可以獲取橋梁結構缺陷的實際程度。

1.2.2"結構強度

橋梁結構強度檢測是一項重要內(nèi)容。在橋梁結構強度檢測過程中，應用無損檢測技術可以判斷結構是否存在質(zhì)量問題、是否安全和可靠，這也是橋梁質(zhì)量驗收的重要依據(jù)[2]。利用無損檢測技術檢測強度變化，發(fā)現(xiàn)強度下降問題并分析形成原因，然后采取科學和合理的加固措施。

2"橋梁檢測中無損檢測技術的應用

2.1"圖像處理技術

圖像處理技術是指利用激光或紅外成像技術對橋梁結構進行檢測，形成橋梁結構的整體圖像信息，然后通過數(shù)字化技術對圖像信息進行處理[3]。專業(yè)人員通過觀察和分析橋梁結構圖像就可以判斷是否存在缺陷，確定缺陷的分布、位置、形狀等。例如：利用激光全息影像技術，可實現(xiàn)橋梁關鍵指標參數(shù)的快速檢測，且獲取的檢測結果更加準確；利用紅外線成像技術，通過熱敏傳感器進行橋梁數(shù)據(jù)收集，通過各項指標差異分析，確定橋梁是否存在質(zhì)量缺陷，檢測效率高、結果準確。

2.2"超聲波透射檢測技術

超聲波透射檢測技術指利用超聲波穿透待檢測橋梁結構獲取數(shù)據(jù)，然后分析數(shù)據(jù)判斷是否存在質(zhì)量缺陷。超聲波是一種頻率高、波長短和高分辨率的高頻脈沖波，能夠快速"準確地檢測橋梁的隱蔽缺陷。從理論層面分析，以橋梁混凝土樁基檢測為例，若無質(zhì)量缺陷，則形成的聲學參數(shù)無變化；若存在質(zhì)量缺陷，則聲阻存在一定差異性，形成的聲波線也有區(qū)別[4]。質(zhì)量缺陷部位會吸收部分聲波，導致聲波衰減，且波幅降低，缺陷處形成聲陰影。根據(jù)超聲波傳播階段形成的波形、頻率、波幅等關鍵參數(shù)變化情況，就能判斷橋梁樁基是否存在質(zhì)量缺陷，并確定缺陷的分布、位置和程度。

2.3"射線探傷檢測技術

射線探傷檢測技術是橋梁檢測中的一種常規(guī)檢測技術，是指在待檢橋梁指定位置安裝敏感底片實現(xiàn)探傷，可以有效地識別結構中的空洞部位、程度與鋼筋斷裂位置。實際檢測時，向待檢橋梁發(fā)射等射線，并采集穿透后產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)，然后判斷橋梁是否存在質(zhì)量缺陷，整個過程不會破壞橋梁結構質(zhì)量[5]。使用該技術時，必須具備充足的探測源量，且射線發(fā)射強度滿足規(guī)定要求，由此檢測結果才真實和精準。若射線探測強度較弱，則難以獲取高清圖像數(shù)據(jù)，嚴重影響判斷結果。

3"實例分析

3.1"工程概況

某橋梁項目地質(zhì)勘查報告揭示施工現(xiàn)場為軟土層，各土層類型與物理性能參數(shù)見表1。土層整體滲透性不足，且含水量較大，此處擬規(guī)劃修建一座橋梁，設計采用樁柱墩，橋臺設計為蓋梁樁基柱式，墩臺為旋挖鉆孔灌注樁。為吧使橋梁樁基結構性能滿足規(guī)定要求，通過超聲波透射無損檢測技術檢測樁基，以免破壞橋梁樁基結構質(zhì)量安全。

3.2"檢測方法

3.2.1"預埋聲測管

橋梁樁基檢測前，要按照規(guī)定預埋聲測管。本項目的聲測管使用金屬管道，厚為3"mm，各金屬管道以螺紋方式連接。聲測管埋設數(shù)量的規(guī)定如下：樁基直徑小于1"000"mm，埋設2根；樁基直徑為1"000～1"600"mm，埋設3根；樁基直徑大于1"600"mm，埋設4根[6]。本項目的橋梁樁基直徑為1"300"mm，需埋設3根聲測管。聲測管應平行于樁基且與地面垂直，設置在鋼筋籠內(nèi)，管口頂部比樁頂處高出30"cm。

3.2.2"實施步驟

首先，從聲測管內(nèi)設置接收換能器，并檢查其升降性能，保證可以正常使用。其次，設置檢測參數(shù)。將換能器調(diào)整與超聲波發(fā)射器同一標高，然后進行同步升降，所有檢測點間距≤25"cm，高程差≤2"cm。最后，啟動檢測儀器。按照超聲波儀器顯示的聲波數(shù)據(jù)圖像，測量保存聲速、波形、波幅等關鍵參數(shù)，并進行多次重復試驗，提升測量結果的可靠性和精準度。針對不同測量結果，要求誤差在10～20%，重復試驗中，聲時標準差≤5%，頻率標準差≤10%。本項目的樁基布設3根聲測管，主要對3個剖面進行檢測。

3.2.3"判定標準

以檢測結果為依據(jù)判斷聲時、聲速和波幅，同時綜合分析聲波測量結果及其波形圖，更加精準地評估樁基的完整度與結構性能。

（1）若樁基剖面檢測結果顯示為聲學參數(shù)異常，且聲速未小于限值，由此表明樁基屬于I類完整。

（2）若樁基剖面?zhèn)€別檢測點結果顯示為聲學參數(shù)異常，且聲速小于限值，由此表明樁基屬于II類完整。

（3）若樁基剖面連續(xù)多個檢測點結果顯示為聲學參數(shù)異常，且剖面存在≥2個檢測點同一深度聲學參數(shù)異常，由此表明樁基屬于III類完整。

（4）若樁基剖面檢測結果顯示為聲速低于限值，或超聲波信號接收存在異常，或存在異常畸形，由此表明樁基屬于IV類完整。

3.3"檢測結果

按照上述超聲波透射無損檢測方法獲取樁基檢測結果，通過分析，判斷1#、2#、3#、4#、5#樁基完整度正常，其中，聲時、聲速和波幅檢測結果見表2。由表2可知，各樁基的P波速均＞4km/s、波幅為101.33～103.04"dB，1#樁基的PSD為0，其余樁基的PSD也均接近為0。

本次檢測中發(fā)現(xiàn)6#樁基的聲學參數(shù)存在異常，因此，對6#樁基實施密碼探測，結果分別見圖1、圖2，揭示樁基存在波形異常，根據(jù)判定標準，6#樁基屬于II類完整。

3.4"樁基質(zhì)量缺陷分析

根據(jù)6#樁基超聲波透射檢測曲線圖1、圖2知，6#樁基存在波幅和波形異常。同時，基于超聲波參數(shù)與質(zhì)量缺陷判定標準，考慮6#樁基的聲測管處鋼筋外露，經(jīng)在波形畸變開挖，驗證了樁基質(zhì)量缺陷的判斷，即通過超聲波透射技術檢測樁基完整度時波形出現(xiàn)畸變，且波形首波起跳，可判定樁基的相應位置存在露筋缺陷。

4"結語

在橋梁檢測中使用無損檢測技術，不僅能獲取更為精準和可靠的檢測數(shù)據(jù)，還不會損傷橋梁結構。在無損檢測技術實際應用過程中，必須掌握其技術優(yōu)勢與應用要點，根據(jù)待測對象的具體狀況與需求使用適宜的檢測技術，并嚴格按照規(guī)范進行操作，可顯著提升檢測結果的可靠性和精準性，掌握橋梁結構存在的質(zhì)量缺陷，然后采取科學的處理措施，保證橋梁質(zhì)量安全。

參考文獻

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[3]"王鵬.正交異性鋼橋面板疲勞裂紋的超聲導波檢測方法[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2021.

[4]"秦祖品，鄭妍，薛鳳蕊，等.公路工程在役橋梁基樁PST無損檢測技術應用[J].建筑技術開發(fā)，2022，49（19）：114-116.

[5]"孟令民，牛帥，張紹昆，等.無損檢測技術在公路橋梁隱性病害評估中的應用[J].青海交通科技，2023，35（2）：61-64.

[6]"歐陽奕波，劉晗，粟天星，等.特大橋水下基礎檢測的技術應用研究[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2024，20（3）：201-205.