摘 要：無損檢測技術(shù)種類較多，分為聲探、探地雷達、射線檢測、光纖技術(shù)等多種。為更好展開研究，結(jié)合實際案例研究無損檢測技術(shù)在公路橋梁施工中的運用，闡述該技術(shù)在路橋工程實際的運用。研究發(fā)現(xiàn)：無損檢測技術(shù)在路橋施工中可以很好反映出施工的整體質(zhì)量，為公路橋梁施工質(zhì)量檢測提供可靠的結(jié)論，提高路橋施工質(zhì)量和效果。

關(guān)鍵詞：無損檢測；公路橋梁施工；探測；反饋

中圖分類號：U446 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）08-0089-03

0 引言

在公路橋梁施工中，無損檢測技術(shù)作為一項系統(tǒng)、專業(yè)的檢測技術(shù)，實用性非常強，可有效地操控施工質(zhì)量，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。在項目建設(shè)完工后，使用該技術(shù)進行檢測，能夠幫助技術(shù)人員了解路橋施工的質(zhì)量情況。施工中對工程項目進行全面的檢測，有助于降低路橋存在的危害性，保證路橋投入使用之后的可靠與穩(wěn)定。

1 無損檢測技術(shù)特點

1.1 技術(shù)原理

無損檢測技術(shù)也被稱為DNT，是以物理學(xué)為主的檢測技術(shù)，不會對被檢測的物體產(chǎn)生任何損壞。該檢測技術(shù)具備專業(yè)化和標準化的特征，可以從微觀上發(fā)現(xiàn)作業(yè)上的不足和優(yōu)勢，協(xié)助檢測人員掌握被檢測的物理性能和架構(gòu)。技術(shù)人員根據(jù)檢測結(jié)果可以對檢測目標展開綜合的點評，判斷被檢測構(gòu)件的質(zhì)量、原材料在結(jié)構(gòu)中的使用情況，判斷技術(shù)使用特征、具體位置等。

1.2 優(yōu)勢

該技術(shù)無破壞性，檢測橋梁路基的時候本身的材料和結(jié)構(gòu)的特性并不產(chǎn)生危害。傳統(tǒng)檢測技術(shù)存在 一定的破壞性，會影響到檢測結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。在檢測中該技術(shù)還具備全過程、整體性等優(yōu)勢，比如全過程檢測中可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的拉伸、彎折、縮小的問題，給技術(shù)人員提供可靠的參考方向。由于該技術(shù)比較專業(yè)，具體的使用過程中，需要注意技術(shù)人員的操作素養(yǎng)，且關(guān)注檢測過程中可能存在的意外情況。

1.2.1 穩(wěn)定性好

路橋檢測比較繁瑣，傳統(tǒng)檢測復(fù)雜且成本高、效率低下，人為作業(yè)有可能存在誤差，導(dǎo)致質(zhì)檢不能得到保障。無損技術(shù)是使用最先進、最前沿的軟件，可確保檢測的精度，提高檢測的穩(wěn)定性。路橋質(zhì)量檢測中應(yīng)用無損技術(shù)，提高了數(shù)據(jù)處理的方式，提升了數(shù)據(jù)分析的速度，減少了數(shù)據(jù)處理中存在的偏差。該檢測并非單純的技術(shù)，相反是現(xiàn)代科技系統(tǒng)的體現(xiàn)[1]。

1.2.2 效率高

無損檢測技術(shù)不會影響到路橋施工的成品或者是耽誤施工時間，相反可以很快完成。在現(xiàn)代檢測技術(shù)支持下優(yōu)化整個流程，可降低在數(shù)據(jù)處理上存在偏差的概率。高品質(zhì)檢測需要結(jié)合實際測定的目標合理選擇技術(shù)，在不同技術(shù)之間進行互補。檢測人員使用無損檢測技術(shù)，需要認識到這個技術(shù)并不單一，而是根據(jù)工程實際情況合理選擇的技術(shù)。完善的檢測技術(shù)體系下可以確保得到的結(jié)果精準可靠，減少單一技術(shù)所存在的漏洞。

2 無損檢測技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用要點

2.1 聲探無損檢測技術(shù)

超聲波檢測技術(shù)是諸多檢測技術(shù)中的一種，超聲波檢測是根據(jù)聲波頻率達到檢測目標，在路橋高質(zhì)量檢測中起到積極的效果。檢測的時候通常會使用專業(yè)實驗儀器設(shè)備發(fā)送超聲波，若內(nèi)部存在損害，就會反射超聲波。該技術(shù)原理是通過材料內(nèi)部聲波的傳播、反射規(guī)律來檢測材料內(nèi)部產(chǎn)生的缺陷與變化，實際運用過程中其靈敏度很高，傳播過程會隨著材料的物理狀態(tài)。針對路橋?qū)嶋H情況，按照發(fā)射與接收換能器的相對高程可以將檢測方法劃分為3種，其中平測法和斜測法的使用比較廣泛，扇形掃測法則比較少。

進場檢測之前，調(diào)查收集路橋的樁基詳細資料，如尺寸、標高和地質(zhì)資料等，制定出對應(yīng)的檢測方案。根據(jù)預(yù)埋聲測管數(shù)量判斷檢測剖面數(shù)量再編號，然后進行儀器設(shè)備的校準工作。

路橋的樁基施工質(zhì)量很關(guān)鍵，在具體使用中對樁頂聲測管外壁間距進行測量，檢測聲測的實際情況，對內(nèi)灌溉清水的，確定超聲波的發(fā)生與接收能量的位置。超聲波的發(fā)射與接收換能器之間保持固定高差，且同步升降，可以實時顯示信號的時程，讀取峰值、周期值，顯示頻譜的曲線。在測定過程中，如果樁身出現(xiàn)質(zhì)量缺陷可以進行再次檢測。

2.2 探地雷達技術(shù)

探地雷達技術(shù)原理是利用高頻電磁波，電磁波在介質(zhì)中的傳播，從入射到結(jié)構(gòu)層分界面上的電磁波會產(chǎn)生反射再形成反射的波。雷達儀器接收到這個電磁波后，被結(jié)構(gòu)層識別出來。在檢測過程中，反射波越強越容易識別。比如路橋隧道施工中，可使用探地雷達檢測實現(xiàn)對施工的檢測。在隧道質(zhì)量檢測中，通常使用點采集的方式。這種方式可觸發(fā)天線的控制開關(guān)，設(shè)備會自動而且連續(xù)地記錄下對應(yīng)的數(shù)據(jù)。在設(shè)置點的時候，點距范圍為0.01～9.99 m，定位的誤差在0.2%以內(nèi)。

進行探測工程質(zhì)量的時候參數(shù)選擇十分關(guān)鍵，一般400 MHz頻率以上的天線電鋸為1～20 cm，可滿足探測的精度。時窗選擇取決于最大探測深度與介質(zhì)中的電磁波傳播的速度，隧道內(nèi)介質(zhì)主要是混凝土、巖石[2]。采集參數(shù)的間隔選擇直接影響到最終的質(zhì)量，如果規(guī)模比較小，選擇間隔點太大，會產(chǎn)生削波動影響，可能會產(chǎn)生畸變。采樣間隔小和采集數(shù)據(jù)效率低下，通常情況下天線的頻率越高所選擇的間距越小。疊加次數(shù)也會影響到波形的采集。隧道檢測中探地雷達被電磁干擾的可能性比較小。

探地雷達檢測中最關(guān)鍵技術(shù)是分辨率，這是分辨最小異常介質(zhì)的能力。在探測中，探測深度也是重要的技術(shù)參數(shù)，需要根據(jù)路橋隧道現(xiàn)場的實際情況來選擇探測深度，深度取決于工作頻率、選擇地層的衰減系數(shù)等。路橋現(xiàn)場采集的天線和參數(shù)選擇好之后進行數(shù)據(jù)采集，需要做到天線中心與測線起點重合，起點的位置需要有明確的標記，和樁號之間的誤差要小于測線長度的0.1%。采集過程時刻觀察采集數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)失真和錯亂后立即停止，查明原因以后再進行調(diào)整。隨時做好記錄，如工區(qū)、剖面號、樁號等。檢測完畢后進行數(shù)據(jù)資料分析，交給專業(yè)人員進行判斷，專業(yè)人員應(yīng)該具備數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗[3]。

2.3 射線檢測技術(shù)

射線探傷法是指將底片放置在混凝土構(gòu)件之后，在底片位置發(fā)射X射線、伽馬射線，發(fā)射之后會生成有孔洞的圖片，在路橋施工中的使用，射線檢測可探測到孔洞程度、斷裂鋼筋的位置，幫助技術(shù)人員在第一時間了解到路橋存在的損傷，為后續(xù)的修補和處理提供全面的數(shù)據(jù)參考。這種技術(shù)適合在路橋交通中，但需要考慮其影響。

該技術(shù)使用過程中，使用X、Y射線穿透需要被檢測的目標建筑物結(jié)構(gòu)，不會對建筑物的表面產(chǎn)生損傷，可獲取到穿透物體之后的圖像，可以直觀的判斷質(zhì)量情況，技術(shù)人員可以了解到是否存在損傷個。在技術(shù)實現(xiàn)期間之內(nèi)，需要確保探測的能源充足、射線發(fā)射程度足夠強，獲取高質(zhì)量、可靠的效果，否則將會無法獲取真實、清晰的圖像，從而影響到整體的判斷。比如常用Y射線測定路橋鋼結(jié)構(gòu)的時候，不同射線的能源、適宜程度十分關(guān)鍵，需要提前分析。射線也會危害到人體的健康，因此在使用之前需要進行隔離，做好妥善的防護工作。

2.4 光纖傳感檢測技術(shù)

該技術(shù)是指光纖傳感檢測技術(shù)，工作原理是利用部分物理能量敏感物來進行檢測，將外部物理能量和數(shù)據(jù)信號進行結(jié)合實現(xiàn)轉(zhuǎn)化的目標。該技術(shù)在不同領(lǐng)域內(nèi)都得到廣泛的運用，將該技術(shù)使用路橋施工中，可高效進行路面和橋梁的檢驗工作，比如檢驗路橋工程的應(yīng)轉(zhuǎn)性、鋼纜索等。光纖本身就靈巧并且輕便，也不會輕易受到外界各種要素的影響，甚至可以承擔高壓等環(huán)境，因此這一項技術(shù)十分先進可靠。

3 無損檢測技術(shù)在公路橋梁施工中的應(yīng)用案例

3.1 工程概況

為評估地質(zhì)雷達和多波束檢測路橋下部結(jié)構(gòu)的實際效果，展開了本次測驗。該測驗位于某大橋，該大橋跨越沱江，橋梁全長為330 m，橋面寬度為12.5 m。橋梁為圬工拱橋，橋跨為（1×6+11×25+1×6）m，橫向布置為2.5 m的護欄+7.5 m行車道+2.5 m人行道的護欄和人行道。路橋施工時候橋面使用全部的瀝青混凝土材料。該橋是當?shù)氐闹饕煌ǜ删€，橋梁位于沱江上游，地形比較復(fù)雜，侵蝕也比較嚴重，為剝蝕丘陵地形和侵蝕堆積河谷地形，橋梁所在位置河床寬300 m。

3.2 無損檢測過程

本次案例使用雷達檢測技術(shù)+多波束聲吶檢測。

3.2.1 雷達檢測

本次測量使用瑞典RAMAC/GPR探地雷達設(shè)備，具體使用雷達設(shè)備型號可以根據(jù)工程實際情況來選擇。選擇100 MHz屏蔽天線、GV采集系統(tǒng)。進行檢測作業(yè)的時候，河床最大水深為5 m。開展檢測之前檢測單位使用傳統(tǒng)探桿來進行實驗。這種方式可確定檢測的天線，獲得檢測所需要的相關(guān)參數(shù)，同時該技術(shù)也可以驗證檢測方式的精準和可靠。

經(jīng)過試驗分析，選擇100 MHz屏蔽天線檢測橋梁，實窗23 ns，采樣點數(shù)位450，根據(jù)測定參數(shù)和當?shù)貙嶋H情況選擇一次疊加，頻率為19 817 MHz。布置方式是橋梁的上下游各自一條線，點距為0.5 m，天線距離固定，為0.1 m，根據(jù)所在地的情況，天線放置在船等設(shè)備上，勻速通過河床，通過剖面法來進行檢測。

3.2.2 多波束聲吶檢測

選擇高分辨率淺水多波束聲吶探測頭SONIC2020，再配合對應(yīng)的傳感器、RTK、聲速探頭、采集軟件等。目前市場上可用的數(shù)據(jù)采集軟件比較多，比如海測大師。采集出來的使用后期軟件來進行處理，處理的目標是消除定位設(shè)備和多波束設(shè)備因為安裝不一致所存在的偏差，減少由于多波束安裝不重合從而出現(xiàn)的水深點位置的偏差。

數(shù)據(jù)傳輸延遲極有可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯位，這種情況下檢測可能會出現(xiàn)水深點錯誤、水深值的偏差等[4]。借助后續(xù)處理技術(shù)，可以讓地貌圖像更清晰、真實，可以生成不同坐標系下的三維點云，生成視頻或數(shù)據(jù)等提供給人們參考。多波束三維聲吶成像原理如圖1所示。

3.3 檢測結(jié)果分析

根據(jù)雷達測試，在100MHz天線時間剖面上能夠清晰地分辨出橋底的實際情況，獲得反射波同相軸和河床沉積層、河床基巖之間的反射圖像。如本次測定可發(fā)現(xiàn)河床斷面起伏波動很大，河中的橋梁基礎(chǔ)局部的沖刷十分明顯。

根據(jù)多波束探測顯示，繪制出橋梁所在地的三維地形圖，可得到橋墩實際情況。在生成水下橋梁三維顯示圖中，多波束測量數(shù)據(jù)處理完畢后，在同一個平面坐標系中獲得水下地形圖的投影，再使用Map GIS 軟件能夠獲得橋梁監(jiān)測點的水深坐標。為確保水下測量結(jié)果的直觀與可靠，獲得三維圖的前提需要有序數(shù)值列陣來描述水下的高程。這種情況下可以利用離散數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化模式構(gòu)建橋墩圖形、地形圖。

Surfer軟件能夠構(gòu)建中小離散的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)人員在這種設(shè)計可以進行數(shù)據(jù)高效處理。為確保數(shù)據(jù)密度、數(shù)據(jù)分布可靠、合理，可使用克麗金插值法來進行加權(quán)計算，幫助勘測單位獲得更全面、更完整的空間數(shù)據(jù)。具體的計算中，根據(jù)距離變量來設(shè)置對應(yīng)的變差，將其轉(zhuǎn)化成為甲加權(quán)差值，再計劃所需要的權(quán)值，后續(xù)對水下測量得到的數(shù)據(jù)進行空間擬合。差值計算完畢之后，基于離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格，輸出GRD規(guī)格網(wǎng)圖即可。為確保三維顯示圖的真實與高效率，可以利用 Map GIS生成水下地貌，再結(jié)合DTM分析等深線，再生成一定比例的三維顯示圖。經(jīng)過處理后，將地形圖放置在 Surfer 之內(nèi)，可以得到最終橋墩的水下測量三維圖。

如本項目的測定中發(fā)現(xiàn)，橋墩附近的河床存在局部沖刷嚴重的情況。在橋墩的附近，基礎(chǔ)周圍形成了圓形的沖刷坑，沖刷坑的半徑為3.5 m。且本次測定發(fā)現(xiàn)，河床沖刷坑的最大深度竟然達到1.6 m，沖刷坑的面積達到5.6 m2，根據(jù)出現(xiàn)的情況分析可發(fā)生這種情況的原因。比如河床的橋墩變化原因是河床遭受自然演變、沖刷所導(dǎo)致的。本次檢驗中橋墩位置的局部蟲害嚴重，表現(xiàn)在沖刷線與河床相比，沖刷線更低，下游和上游相比，下游的沖刷深度更低。

該技術(shù)在水下測量可以取得很好的效果，在三維成像、掃測方面有很顯著的優(yōu)勢，可以得到水下河床沖刷的實際情況，為橋梁施工安全提供可靠保證。在實際運用中，需要根據(jù)實際情況選擇對應(yīng)的無損檢測技術(shù)。根據(jù)現(xiàn)場出現(xiàn)的實際情況，選擇可靠的測量技術(shù)，從而確保測量的精度。

4 結(jié)束語

在路橋施工中，涉及的無損檢測技術(shù)種類比較多，本文對無損檢測技術(shù)進行分別說明，闡述在路橋施工中該技術(shù)的實際運用，介紹各相關(guān)技術(shù)的使用。本文結(jié)合實際案例展開分析，討論將雷達與多波束技術(shù)結(jié)合起來，對路橋進行無損檢測，獲得橋墩真實情況。無損檢測技術(shù)在路橋中的使用，可以為施工、運維管理提供可靠參考，確保技術(shù)的有效利用。

參考文獻

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