公路桥梁项目检测中的无损检测技术应用

向延华

（湖南省交通科学研究院有限公司,湖南 长沙 410000）

加强检测正在使用的道路和桥梁是了解道路和桥梁运行状态的有效方式，也是获取道路和桥梁养护所需参考数据的有效途径[1]。合理运用无损检测技术可以最大限度地减少检测对道路和桥梁结构的破坏。本文首先简要介绍了无损检测技术的概念及特点，总结了无损检测技术在道路桥梁检测中的主要优势，在此基础上探讨了道路桥梁检测中无损检测技术的应用方法，旨在提升无损检测技术在道路桥梁检测中的应用效果。

1 无损检测技术的概念及其特点

（1）无损检测技术是指运用光纤、超声波、雷达等先进技术手段，通过评估激发源（如声音，光和电）进入建筑工程结构时产生的变化，来判断结构的内部是否存在缺陷以及缺陷情况。无损检测技术对结构不会造成破坏[2]，但是无损检测需要使用很多复杂的电子设备，相较于传统检测技术，无损检测不会影响被测对象的结构完整性，适合用来检测正在运营的道路和桥梁结构。

（2）无损检测可以完全覆盖待检测范围，可以第一时间检测到结构内部的潜在问题，可预测性良好。因此，通过无损检测技术获得检测结果，可以直接作为道路和桥梁结构维修的参考，从而有效提高道路和桥梁结构检测的准确性，大大缩短道路和桥梁检测和维修时间。

2 道路桥梁检测过程中无损检测技术的优势

2.1 成熟的技术支持

（1）虽然和传统检测手段相比，无损检测技术成本更高，操作难度更大，但是考虑到道路和桥梁工程安全性要求很高，结构一旦破坏难以修复，同时传统检测需要人工判定检测区域，很容易遗漏检测区域。而无损检测不但对道路和桥梁结构几乎没有影响，还可以覆盖所有检测区域，及时找到潜在的结构缺陷，是道路和桥梁结构预防性养护工作中理想的结构检测方式。

（2）对道路和桥梁结构进行无损检测主要是为了弄清结构的稳定性、承载能力、刚度以及沉降等性能参数是否满足设计要求。道路和桥梁结构检测工作非常复杂，检测结果受到施工方法、道路和桥梁使用状态、周围环境等多种因素的影响，如何消除外部因素的影响，始终是无损检测技术研究的主要问题之一[3]。

（3）为最大限度地提高检测结果的准确性和可靠性，应首先合理选用无损检测技术。其次，确保无损检测操作人员具有良好的专业能力，以确保道路和桥梁无损检测在复杂环境下高效开展。

2.2 无损性

（1）无损检测重点在无损，在整个检测过程中对结构无损坏是无损检测技术的最大优势，其他传统检测技术均无法达到无损，这就构成了普及应用无损检测技术的坚实基础。

（2）为了提高道路和桥梁结构的预防性维修质量，可以借助无损检测技术尽早发现道路和桥梁结构的病害。

（3）无损检测技术虽然本身成本较高，但基本上无须其他的配套检测措施，长远看来具有良好的经济效益。而且无损检测技术可以显著缩短结构检测持续时间，从而大大提高结构检测效率。

2.3 拓展空间

（1）随着我国经济的转型升级，交通运输基础设施建设形势也发生了重大变化，在此背景下，道路桥梁结构检测领域也朝着高效、智能、无损的方向发展。

（2）传统检测技术的检测效率已不能很好地满足道路和桥梁结构检测需求，无损检测技术的诞生和应用，完全改变了道路和桥梁结构检测现状。现阶段，道路和桥梁结构检测模式是无损检测与传统检测配合使用，它能发挥多种检测方法的优势，大大提高了道路和桥梁结构检测结果的可靠性[4]。

3 无损检测技术的应用及检测方法

3.1 超声波技术的应用

（1）超声波检测是现阶段应用最广泛的无损检测技术。该技术使用声波触发仪器，通过仪器形成波长、频率特定的超声波。当超声波接触到结构时可以在其内部传输，可以根据观测到的声波衰减、散射以及波形变化判断被测对象的结构内部缺陷，其基本工作原理如图1所示。

（2）超声波无损检测系统的主要构成是声波触发仪器。其由大量的声波触发装置组成，通过集中控制、单元控制各个声波触发点，执行声波收发、信号处理、成像处理等操作。超声波无损检测系统基本构成如图2所示。声波触发器发出的超声波遇到被测物体继续在其内部传播，根据物理学理论可知，超声波在质量均匀分布的物体中传播时表现出一定规律[5]。当遇到物体内部的缺陷点时，超声波的波形和衰减规律将明显变化，通过仪器捕捉超声波的异常变化就可以确定物体结构内部缺陷。超声波检测设备可以收集处理超声波信号，然后借助FIFO缓冲器将超声波传播至控制器，进行分析计算之后，控制器会在终端上直观呈现最终结果。

图1 超声波检测原理示意图

图2 超声波无损检测系统整体结构图

（3）超声波扫描是超声波无损检测的关键环节，扫描结果的精准程度直接影响到检测结果的准确性，现阶段，应用最广泛的超声波扫描方式有三种，即：A类、B类及C类。

（4）在超声波无损检测过程中，探头无法完全贴合被测物体，当超声波遇到空隙时会出现诸如反射、折射、扩散等，会降低超声波穿透被测物体的能力，影响超声波检测装置的精度。为了有效减少超声波的反射、折射、扩散，可以用增粘剂填充空隙。超声波探头和被测物体之间最常见的声耦合方法是液浸法，即将探头和被测物体一同浸入液体中，利用液体填充探头与被测物体之间的空隙，排除空气。用于浸没的液体可视为超声检测的耦合剂，水是常用的超声检测耦合剂，因此液浸法通常是指水浸法。超声波水浸法的操作如图3所示，根据图3可知，这种方法与常见的接触法有较大差异。超声波发射后首先在液体和被测物体接触表面发生反射，然后进入物体内部，如果遇到结构缺陷将再次反射，最后在被测物体底部反射，最终呈现出如图4所示的波形，其中T表示原始波，S表示液面与被测物体接触表面反射回来的波，F表示缺陷波，B表示底波。

图3 液浸法直射声束纵波检测示意图

图4 液浸法超声波检测波形示意图

3.2 光纤传感技术的应用

（1）光纤传感器检测是一种新兴无损检测技术，出现时间不长，处于初步应用阶段。现阶段，光纤传感器无损检测多用于大跨径桥梁和超长隧道等大型复杂道路和桥梁项目，主要用来弥补传统检测技术的不足。

（2）光纤传感器检测技术适用范围很广，可以基于多种检测指标，输出准确的检测结果，大大降低了无损检测技术的操作难度，提高了无损检测的效率。光纤传感器无损检测技术的信号处理过程如图5所示。

图5 光纤传感信号处理系统示意图

3.3 检测方法

3.3.1 机敏混凝土检测方法

（1）机敏检测技术是专为水泥混凝土结构设计的无损检测技术。考虑到道路和桥梁工程中会使用大量的水泥混凝土，为了提高道路和桥梁混凝土构建质量，可以使用机敏检测技术对构建进行专项检测。

（2）相较于传统的水泥混凝土构件检测技术，机敏检测技术的检测精度更高，该技术可以全面精准地检测到各种复杂工况下水泥混凝土构件的力学性能变化。

3.3.2 电化学检测方法

（1）电化学检测和机敏检测技术一样也是一种专项检测技术，电化学无损检测专用于钢筋结构检测，其主要作用是确定恶劣自然环境中钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀情况。

（2）电化学无损检测技术需要用到化学知识，通过化学反应得到化学产物，分析化学反应产物，间接判断钢筋的劣化情况。

（3）现阶段，半电位法是应用最广泛的电化学无损检测技术。

4 无损检测技术的注意事项

无损检测技术的优点很多，但是在运用无损检测技术检测道路和桥梁结构时还存在一些固有的缺陷。因此，在特定的操作过程中需要考虑以下几个问题，以有效确保无损检测结果的准确性。

（1）超声波检测技术适用于检测道路和桥梁结构中的细小缺陷。对于较大的结构内部缺陷，超声波无损检测可能会出现检测失真，因此路基结构检测不宜采用超声波无损检测。

（2）光纤传感器无损检测精度极高，其基本原理是基于某个检测指标对道路和桥梁结构内部缺陷的敏感性强弱来判断结构内部缺陷情况。该技术适用于大跨径桥梁，但一般需要配合其他检测技术使用，才能有效检测大跨径桥的预应力钢筋及斜拉索和吊索等结构中的内部缺陷。

（3）机敏检测技术只能用于水泥混凝土材料构件的内部缺陷检测。由于该技术适用范围窄，在实践中通常需要联合其他检测技术使用，才能获得准确的检测结果。

（4）电化学无损检测技术只能用于钢筋构件的内部缺陷，用于明确恶劣工况下钢筋混凝土构件中钢筋的腐蚀和退化情况，通常也要联合其他测试技术使用才能获得准确的检测结果。

5 结语

无损检测技术在道路和桥梁结构检测中的应用研究是一个相对较新的领域，为了解决无损检测技术在实践应用中存在的问题，需要进一步探索其应用技术和应用领域。本文基于无损检测技术的概念和原理，介绍了常见的无损检测方法，并分析了无损检测技术的优点和应用局限性。同时，结合无损检测技术未来的发展趋势，提出无损检测技术应该与传统检测技术联合应用的观点，以实现多种检测方法的优势互补，从而进一步提高道路和桥梁结构检测的准确性和检测效率。