无损检测技术在市政道路工程中的应用探析

2015-04-08臧宝童

四川水泥 2015年9期

关键词：市政道路路面激光

臧宝童

（青海政海工程检测咨询有限公司，青海西宁 810000）

无损检测技术在市政道路工程中的应用探析

臧宝童

（青海政海工程检测咨询有限公司，青海西宁 810000）

市政道路建设的质量直接影响到通行车辆、行人的通行安全和通行效率，进而影响到当地经济的发展。文章就无损检测技术在市政道路工程中的应用进行了简要分析，要求技术人员需要在工程施工中做好无损检测技术，相关经验可供相关专业人员参考。

工程；无损检测；道路；应用

无损检测技术即为在不破坏的前提下检查宏观缺陷或测量工件特征的各种技术的统称。古老而简单的无损检测方法，如敲击器械，听声响，辨别有无裂纹等是至今沿用的方法；但因它们对缺陷的位置和大小，做不出“基本相符”的判断，效果不如无损检测等技术方法。只有技术方法才可保证无损检测结果如上所述的准确性和可重复性。利用无损检测技术可以根据验收标准将道路工程的质量水平控制在适合使用性能要求的范围内，避免无限度地提高质量要求造成所谓的“质量过剩”。利用无损检测技术还可以通过检测确定缺陷所处的位置，在不影响设计性能的前提下使用某些存在缺陷道路工程，例如缺陷处于加工余量之内，或者允许局部修磨或修补，或者调整施工工艺使缺陷位于将要加工去除的部位等等，从而可以提高材料的利用率，获得良好的经济效益。

1 发展市政道路路面无损检测技术的意义

近二十年来，国际上道路工程检测技术总体发展趋势是：由人工检测向自动化检测技术发展，由破损类检测向无破损检测技术发展，由一般技术向高新技术发展。比如，机电一体化技术及高精度传感器被应用于路面弯沉检测，激光技术被用于路面断面检测，雷达技术被用于路面厚度检测，模式识别与图像处理技术被用于路面病害观测等。众所周知，传统的方法是根据规程随机选点，钻孔取样、进行室内分析处理，从中获取各种工程参数。然而，这种常规方法存在一定的局限性，因此，如果能够研究开发出无损、快速、直观、能显示道路内部状态的检测设备和技术手段，必将使道路建设质量和养护管理水平进人一个新的水平。开展路面无损检测与评价技术研究，将在控制道路施工质量、深入认识路面长期使用性能、改善路面设计、优化道路改造方案及提高路网养护水平等方面具有重要意义。

2 市政道路路面无损检测技术的原理

2.1 超声波无损检测技术。超声波是一种频率高于人耳能听到的频率的声波，它在传输过程中服从于波的传输规律。超声波路面检测技术主要是通过发射超声波到材料介质，接收反射波的相关参数，进而判断结构内部破损情况的一种新型无损检测方法。在介质中不同位置设置传感器，测量超声波在一定距离内传播的时间，利用速度、时间与位移的关系计算波速，利用速度与介质相关参数的关系可以测定材料的有关参数，如弹性模量、抗压强度、抗折强度等，还可用来检测材料或结构内部的缺陷。

2.2 频谱分析技术。频谱分析检测技术的基本原理是分析在不同介质中传播表面波的频率特性。在路面结构表面用一力锤施加瞬时的垂直冲击，就可以产生一组以振源为中心的具有各种频率成分并沿地表一定深度向四周传播的瑞雷面波，通过调整力锤重量或不同的锤头可以获得含有各种频率成分的瑞雷面波信号，在不同位置设置传感器可以检测到波传播的频率，借助于频域的互谱分析和相干分析技术，可以达到测试不同深度分层介质力学参数的目的。与传统方法相比，它具有速度快、检测效率高的特点。

2.3 图象技术。图象技术包括红外成像技术和激光全息图像技术。前者主要是利用不同材料介质导热性能不同的原理，利用高精度的热敏传感器可以检测结构物内部的热传导规律和温度场分布状况，将检测得到的数据图象化，从而将结构内部状况呈现出来。激光全息技术是通过分析全息摄影得到的全息图，再由全息图上测取数据求出相关力学量的方法，具有精细度高、直观可靠、能够给出全场情况等优点。

2.4 激光检测技术。激光检测技术是近几十年来发展起来的新型无损检测技术，它之所以能得到广泛应用，主要是由于激光具有高亮度和分辨率，好的方向性、相干性、衍射性等特点，激光技术在路面检测中的应用主要利用激光的上述的特性，可归纳为三种原理。衍射原理是利用激光遇狭缝发生衍射现象的特点，调整狭缝的宽窄，得到屏幕上不同狭缝宽度下的亮暗相干条纹，建立二者的相互关系，可根据相干条纹的情况来判断狭缝宽度的变化；光电反射原理利用了激光光强愈强则光电流愈强的原理，通过光电转化器将光能转化为电能，当激光光强发生变化时，光电流也随之发生变化，事先标定建立光电流与位移关系，可根据光电流的变化反算弯沉位移的变化量；光时差原理是利用激光传播速度极快的原理记录激光通过很短距离的时差。

3 无损检测技术在市政道路工程中的应用前景

无损检测技术因其现场性、实用性、快速性等特点,在道路工程中的应用愈来愈广泛,具体而言在道路建设、运营养护以及改建不同阶段发挥着不同的作用。在道路建设阶段,无损检测技术主要应用于施工质量检测与控制,通过采用先进、高效的检测评价技术,能够及时发现工程质量隐患,有效地防止路面过早破坏,从而避免因路面过早破坏造成直接的巨大人力、财力浪费,更可以避免通行能力降低等间接经济损失。在道路建成后的养护管理阶段,随着使用时间的增加,路面使用性能会逐渐劣化,但劣化的速率是不均匀的。前期较缓慢,随着损伤累积,后期劣化速率加快,相应地,在不同时期恢复路面使用性能所需要的费用也明显不同,这就给养护决策提出了最佳修复方案或养路资金优化分配问题。采用先进、高效的路面检测评价技术对路网进行跟踪检测和分析评价,可以深人认识路面使用性能劣化的基本规律,从而为优化养护方案、实现科学决策提供依据。否则,依赖人工检测手段或凭经验制定养路方案,往往是错过了最佳修复时间,甚至“头痛医头,脚痛医脚”,使有限的养路经费不能充分发挥效益。在路面改造阶段,采用无损检测手段,可以对路面剩余强度进行科学检测和评价,进而合理地确定改造方案,优化路面结构设计,从而节省工程造价或提高使用性能。

4 市政道路工程中无损检测技术应用的局限性

4.1 检测性能比较单一,综合质量鉴定有待于完善。就路面结构形式而言,可以是刚性路面也可以是柔性路面,刚性路面又可以分有接缝的普通混凝土路面、有接缝的钢筋混凝土路面、连续配筋混凝土路面、预应力混凝土路面等形式。随着新结构形式的不断出现,在质量鉴定时,不但要推定出路基、路面结构的质量情况,而且也涉及到路基路面结构组成部分如钢筋质量、接缝填缝料及其共同作用的状况,这就需要研制开发新的具备综合检测能力的新型无损检测设备。

4.2 公路工程现有评定标准的规定,使无损检测技术在工程评定上有一定的局限性。以混凝土检验评定为例,规范重以标准试件的混凝土强度的统计结果作为判定依据,对无损检测结果没有明确规定,这势必造成施工检验与监督的相脱离的矛盾,从而也影响到无损检测新技术在工程实际中的推广应用。因此有必要明确无损检测的合法地位,将其检测方法和评定标准纳人到规范中去,使无损检测新技术在工程质量监督与控制过程中发挥出应有的作用。