土木工程结构检测评估研究

缪向珍 周建忠

【摘要】：简单介绍了几十年来我国土木工程无损检测技术的发展过程，以及建筑工程过程中经常用到的几种无损检测方式和新技术，并在此基础上，进一步探讨了无损检测技术在公路工程、桥梁工程、隧道工程、水利水电工程、民用和工业建设工程以及木材等方面的应用。

【关键词】：土木工程；无损检测技术；发展研究

中图分类号：V448文献标识码： A

引言

对土木工程的质量检测，采用无损检测技术，它具有简便易行、快速有效的特点。我国对无损检测技术的研究是从上世纪五十年代开始的，在近十几年来有了飞速的发展。在我国政府和专业研究者的支持下，先后成立了相关的委员会，也开展了多次的交流会，组织了多项的相关课题研究。在不断探讨中，我国的土木工程无损检测的个别技术取得了很大的成绩，可以和国际水平并驾齐驱。无损检测技术在我国的铁道部门、水利部门以及交通部门等都得到广泛应用。因此，无损检测质量技术为土木工程质量提供了有力保障，也为构建我国和谐社会做了很大的贡献。

一．建筑工程建设中常用的几种无损检测方式

1.采用无损技术检测混凝土的强度

（1）回弹法，这种方法是采用回弹仪对混凝土的表面进行弹击，从而推算出混凝土的强度。回弹仪在国家已经有生产了很多种；（2）超声回弹综合法，这种方法是采用超声的传播速度与它的回弹值对混凝土的强度进行整体的评价，这种方法的实现要通过建立地区曲线、专用曲线以及统一曲线。目前我国生产的这种超声仪器已经能满足需求。

2.采用无损技术检测桩基的质量

在建筑工程中，由于桩基是隐藏在地底下的，因为受到各方面因素的影响，不能保证桩基完整，有可能会引发蜂窝、空洞、沉渣、裂缝等问题。对桩基进行检测可以采用声波反射法和超声透射法。

3.利用超声检测混凝土内部的问题

在施工过程中，由于受到环境因素、人为因素等方面的影响，混凝土里面有可能发生裂缝、疏松或者空洞等问题，通过超声波技术对混凝土的各种参数进行测量，然后根据这些参数的变化情况来发现出现的问题。其中，对混凝土的内部情况进行检测包括以下方面的内容：疏松和空洞情况、损伤层的厚度情况、裂缝的深度情况以及结合面的情况等。

4.利用超声技术检测混凝土的建筑钢结构

很多建筑工程都采用了钢结构，要让工程质量得到保证，就要仔细检测钢材料和焊接的质量，通常采取超声波探伤法。

二．.建筑工程无损检测常用的几种新技术

1.冲击回波法

这种方法是在混凝土的结构表层给予冲击力，从而产生应力波。应力波在传播时碰到问题和地面的时候，就会产生反射造成结构表面位移响应，对这种响应进行接收，同时给予频谱分析就可以得到频谱图。频谱图所突出来的峰就是应力波在结构的表面和底面所反射出来的，那么，按照最高峰的频率值就能算出结构的厚度和缺陷的深度。在很多的土木工程和其他工程都已经得到广泛使用。

2.弹性波层析成像技术

这种技术方法的前提是不给检查对象的结构造成损伤，借助射线源，按照物体外面检测设备得到的投影数据，参照数学和物理学，通过计算机反演物体里面物理量的分布函数，从而二维或者三维图像就出来了，重新体现了物体内部的特征。在当前很多探测地质结构和检测土木工程质量方面，可以分成声波CT与地震波CT，波速CT与吸收系数CT，一般比较常用的是射线理论的级数展开法。通常应用在勘探工程地质、地基处理与探测公路和铁路的路基病害等。

3.工程雷达检测技术

在土木工程建设中，所采用的雷达检测是采用了脉冲时域探地雷达技术，接收和发射构成了雷达的天线，发射天线往所测的物体发射电磁波，而接收天线是接收反射波。按照反射波的相关情况，从而判断出工程介质的构造和分布情况。在土木工程中，工程雷达被用来检查地下管网的分布情况、隧道衬砌厚度以及桥梁混凝土钢筋的分布情况等。

4.混凝土无损检测中的信号处理技术

进行超声检测时，混凝土有比较大的衰减，而且噪声也比较大，有相当部分的问题都被噪音淹没，这时就要采取信号处理技术，才能获得比较理想的检查效果。一般比较经常用到的要将信噪比加以提高的方法有对信号的叠加、滤波以及对有关的及谱加以分析等；要让混凝土的精度加以提高，可以采取混沌优化神经网络的方法；而对材料的声速和衰减进行检测，则可以采取用谱分析法；要检测混凝土的缺陷可以采用信号融合识别技术。

三．土木工程无损检测技术的应用范围

1.在公路建设工程中的应用

在公路建设中，为了保证工程质量，每个环节都要严格检测，在公路投入使用后，管理部门对一些表面上看得见的裂缝、凹陷、损坏等问题可以及时采取措施处理。但对隐藏在内部的一些隐性损害，如空洞、地基疏松、积水等问题也要进行检测。在当前阶段，所采用的公路检测技术有超声检测厚度、动弹性模量以及缺陷等；用瞬态冲击频谱分析测定路基的压实度等。

2.在民用和工业建筑工程中的应用

在这两种建设工程中，主要检测混凝土内部的缺陷、混凝土的强度、钢结构焊缝、桩基以及对钢筋的检测等。

3.在桥梁工程中的应用

桥梁工程施工一定要保证它的安全、实用和耐用。其中，桥梁的实用性是指桥梁的构造能不能达到原来设计承载能力的要求，以及是否能承载得了交通的负荷。而要保证桥梁的安全性和耐用性，在使用过程中，则要注意对它的良好保养和维护。其中，对桥梁工程的无损检测包括检测桥梁的上部结构和下部结构，上部结构又包括钢桥、索结构、预应力钢筋混凝土梁与钢管混凝土、对桥梁结构承载能力的评估；而下部结构是整个桥梁的墩台，通常采用超声地震法和平行地震法进行检测。

4.在隧道工程中的应用

隧道和一些地下工程都是结构比较特殊的建筑物，它们都是从地壳表层岩土中修建起来的。为了保证工程安全施工以及它的工程质量，在工程建设阶段，要注意对围岩的变化特性与结构物质量进行检测。它的项目和方法有以下几种：

（1）采取了声波、电测法以及电磁波对隧道围岩特性进行检测。

（2）对支护的施工质量进行检测，在检测围岩注浆加固的效果时，采用了声波法，而在检测锚杆长度与饱和度时，采用了应力波法。

（3）检测隧道衬砌的工程质量，隧道衬砌混凝土都会出现厚度不够或者内部出现缺陷的问题，例如存在空洞、混凝土强度不够和混凝土空洞等。所采用的检测方法通常是雷达检测和超声检测。

5.对木材无损进行检测

以前一般在测量木材物理与力学性能时，通常借助测量仪器与力学试验机的方法，不仅没有稳定性，而且又很浪费时间。经常采用的无损检测方法有微波检测、X射线摄影法检测、红外线检测、应力波检测、超声波检测、核磁共振检测以及声发射法检测等。

四．结束语

随着我国改革开放取得的巨大成就，我国的基础规模建设也在不断地扩大。经过半个世纪的发展，土木工程无损检测技术也取得了一些可喜的成就，也被很多的领域所应用。但在不断发展中，工程质量问题仍然是当前最主要的问题。只有有效采用无损检测技术，对整个施工过程加以控制，才能保证工程质量。近年来随着我国和世界先进国家的沟通，从国外借鉴的一些经验，以及引进的一些先进设备加快了我国无损检测技术发展的脚步，相信在我国政府的重视下和科研工作者的努力下，我国的无损检测技术能取得更大的成绩，以促进土木工程事业的发展。

【参考文献】：

[1]周艳霞.计算机图像处理在射线探伤中的应用研究[D].河北工业大学，2002年

[2]牟艳君，梁咏宁.超声检测混凝土损伤层厚度[A].矿山建设工程新进展——2005全国矿山建设学术会议文集（下册）[C]，2005年

[3]秦莹，锚杆无损检测及锚固质量评价[D].武汉理工大学，2006年

[4]商涛平，童寿兴.混凝土超声检测中含水率对声速影响的研究[J].无损检测，2003年04期