无损检测技术在道路工程中的应用及前景

何志颖 孙文强

【摘要】本文在概括道路工程中检测技术发展趋势的基础上介绍了道路工程中常用的几种检测技术的原理、特点和适用范围，深入探讨了道路工程中无损检测技术的局限性及发展应用前景。

【关键词】无损检测（nondestructive testing）；道路（road）；发展应用（development）

引言：

交通作为国民经济的大动脉，其发展状况直接影响国民经济发展的速度，在交通运输体系中，公路又是基础中的基础。道路工程的建设和管理质量，一直是困扰科研技术人员的一个重要问题，围绕这一问题，科研技术人员结合现代无损检测技术的发展，探索用不同方法检测路基和路面的各项指标，取得了一定的成果，本文主要针对道路工程中常用的几种无损检测技术作一对比分析，提出各种检测技术的应用范围，在此基础上分析了无损检测技术在道路工程中的发展方向及应用前景。

1 传统破损类检测技术的局限性及发展无损测技术的意义

众所周知，在公路施工中，为了保证工程质量，从夯实地基、碾压每层路基，到灌注水泥混凝土层路面或沥青路面，每道工序都需要检测，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，从中获取厚度、深度、压实度和强度等工程参数。然而，这种常规方法存在一定的局限性：首先被测点是随机选择的，因而检测结果往往缺乏代表性。同时，由于检测点的密度稀，有些局部压实度达不到标准、厚度偏小、水泥混凝土或沥青内部存在的缺陷等不良区段极易漏检，给后续工程工作留下隐患。另外，在道路投入使用后的日常监察管理中，通常对路表面出现的破损、凹陷、裂缝、平整等问题可以及时发现，但对道路内部存在的隐性灾害如：路面下的空洞、积水、脱空、基础疏松等却没有有效的检测手段，难以做到防患于未然，随着冬冰夏融，热胀冷缩以及日积月累的冲压，往往容易导致重大交通事故的发生，使人民生命财产造成巨大的损失。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 理水平进入一个新的水平，这一点得到了国内外公路建设中正反两方面的经验证明。

2 当前主要路面无损检测技术的原理及其适用范围

2.1超声波无损检测技术

2.1.1原理：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，在接收超声波的主要参数中，最常用的是波速参数，即通过检测超声波在路面材料中的传播速度来分析其力学性能的方法。其基本原理是利用波的行进速度与材料介质的软硬度即强度的密切关系，而材料强度又同它的密实度、弹性模量以及泊松比有关， 有了波速的计算公式，通过在介质中不同位置 设置传感器，测量超声波在一定距离I内传播的时间t，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。

2.1.2适用范围：我国早在70年代开始应用超声波检测技术测量岩石的抗压强度和判断岩石的性质，后用于评价建筑工程中水泥混凝土和钢筋水泥混凝土材料的质量，发展到现如今的超声波探伤技术。由于它具有激发容易、检测简单、操作方便、价格便宜等优点，在路面检测中的前景非常广阔。现已成功地应用于检测路基路面材料的密实 度与弹性模量、检测混凝土的抗压强度、抗折强度、检测路基路面的厚度与孔隙，以及路基快速测湿等。

2.2激光检测技术

2.2.1原理：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。

2.2.2适用范围：基于激光检测技术上述三种检测原理，在路基和路面检测中，激光主要应用于距离测定，纹理深度测定，弯沉测定，车辙深度及平整度测定几个主要方面。

2.3频谱分析技术

2.3.1原理：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。

2.3.2适用范围：检测路面各分层介质的厚度、均匀性以及层间接触情况。

3 道路工程中无损检测技术的局限性及其发展前景

3.1道路工程中无损检测技术的局限性

3.1.1在技术上其测试尤其是推定的准确度有待进一步提高。如用冲击回声法测量混凝土路面板厚度，精确度与验评标准本身有差异，同时受操作者的专业熟练程度影响，会有人为误差。又如采用FWD测量得到路面结构动态弯沉盆精度完全可以满足要求，但根据测量的弯沉数据反演路面结构的力学参数还存在不尽完善的地方。

3.1.2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。

结语：

如今，随着不同领域科学技术的长足进步与发展，这种跨学科，跨领域的无损检测技术在道路工程方面已经有了非常全面的应用。路面检测与评价技术在检测和控制施工质量、提高公路养护管理科学化水平及改进路面设计等方面都具有十分重要的地位和作用，路面检测评价技术水平的不断提高给公路建设带来的经济社会效益是非常明显的。所以无损检测将会是未来道路工程检测发展过程中的一个必然趋势，掌握不同条件下的不同检测方法遍的越來越重要，，这也对更高深，更先进的科学技术发展提出了新的，更高的要求以解决现阶段该技术在应用领域方面局限性，从而更好的服务于道路工程是之又好又快地发展。

参考文献

（1）、国内外道路无损检测技术概述 《山西建筑》 孟美丽 2010-11-12

（2）、浅谈道路无损检测技术的应用 《黑龙江科技信息》 李文山；隋德福 2009-01-05

（3）、无损检测技术在道桥当中的应用 《黑龙江信息科技》 郭建平 2011-04-05

（4）、析道路桥梁无损检测技术的应用 《门窗》 赵丽蓉；孙全国 2012-05-20

（5）、道路工程中无损检测技术的应用 《商业文化（下半月）》 刘晓萌 22012-10-25