无损检测技术在高速公路施工检测中的应用

孟岩

（新疆生产建设兵团公路基本建设工程质量安全监督站，新疆 乌鲁木齐 830002）

0 引言

随着我国经济的快速发展，高速公路建设规模在不断扩大。然而，在高速公路建设中，一些施工单位却存在偷工减料的现象，给高速公路建设带来了极大的安全隐患。因此，为了保障高速公路建设的质量和人民的生命、财产安全，需要加强对高速公路项目的检测，不断地更新和改进高速公路的检测技术，进而使得高速公路建设过程中存在的安全隐患问题能够得到解决。

1 高速公路无损检测技术概述

在高速公路建设中，无损检测技术是一个关键性内容。随着技术的不断发展，以往仅凭表面检查的方法，已不能对公路工程的安全进行全面的评价。因此，需要对现有的公路工程检测技术进行革新，从而产生了无损检测技术。目前无损检测技术包括冲击波检测、超声检测、脉冲雷达、光学干涉、声发射、自然电位、红外线、X射线、振动测试等。例如，将无损检测技术应用于高速公路项目，不仅可以对高速公路的安全性进行有效的检测，还可以对道路结构的破坏情况进行分析。又如，根据道路的污染程度、钢筋混凝土结构的腐蚀程度，可以使用一个固定支架的发电机，利用回声波的方式来探测高速公路的损伤状况和裂缝状况。从检测的效果上来说，无损检测技术要比传统的侵入式检查方便、精确，既能减少工程造价，又能确保检测的准确性。

例如，利用雷达探测技术对高速公路进行全方位的扫描，可以发现高速公路上的空洞，既可以提高检测的效率，又可以提高测量结果的精度。这主要是由于声波可以有效地检测高速公路的腐蚀情况，并对重点部位进行重点扫描。然而，在进行无损检测时，需要采用专业的检测仪器，并配备专门的检测人员，确保公路工程的安全性和高效性。通常，在公路工程中，为了确保检测结果的准确性，需要将无损检测装置置于检测位置附近，或对所选位置进行检测。无损检测技术最大的优点是不会对高速公路的结构产生破坏，并能有效地保障高速公路的整体结构。无损检测技术需要对检测的目标进行仔细的分析，才能确保检测结果的科学性和合理性。

2 无损检测技术的特点

2.1 非破坏性

非破坏性是无损检测技术最显著的特点。在公路工程实践中，无损检测技术不会影响高速公路结构的化学性能及目标的物理性能。而且，该方法不会对所检测的高速公路工程的完整性造成负面的影响。

2.2 全面性

基于无损检测技术在高速公路上的应用，虽然其基本特点是非破坏性的，但是在实际的检测中，能够根据不同的目标进行分析，这是传统的破坏性检测技术所不具备的。

2.3 全过程性

传统的检测技术主要是针对原材料的检测。比如，公路机械的技术检测，就是对牵拉、弯曲等环节进行技术检测。换而言之，常规的破坏性检测只是对原料的性能进行检测，而非破坏性检测不会对被测物体的性能造成任何损伤。无损检测技术在某种程度上能够对各种施工工艺进行检测。

3 高速公路无损检测方法

3.1 回声波检测法

在高速公路工程无损检测中，回声波检测法是一种重要的检测方法。回声波检测法的原理是利用回声波全面分析高速公路等检测对象的结构，快速、直观地反映高速公路等工程的缺陷。如果在检测过程中回声波形相同，则表示高速公路等检测对象没有质量问题；如果回声波形不一致，则表示高速公路工程存在缺陷。检测人员将回声波不一致的区域作为重点区域，进行详细探索，找出结构缺陷区域。另外，在公路工程无损检测中，采用回声波检测法，可以准确检测被测物中存在空洞的情况，并能准确反映空洞的直径。从实际检测效果看，回声波检测法具有明显的优越性。此外，没有放射性的危险。应用回声波检测法检测结构物的安全，是一种有效的方法。另外，回声波检测法还可以对金属和塑料管道中出现的孔洞进行详细的检测，包括检测孔洞的直径，甚至能够准确地显示出孔洞的位置。回声波检测法是一种非常安全、准确的检测方法，只需要对结构物的同一面进行检测，就能够准确地显示出孔洞的位置和直径。但回声波检测法也存在一些缺陷。

其一，检测到的孔洞往往比实际孔洞直径大，因此在某些关键界面位置需要全面检测，仅采用同一面检测方法，很可能无法准确显示缺陷的位置和面积。再者，如果从底部检测结构，可能测出的孔洞比实际孔洞小。

其二，回声波检测法的速度较慢。

其三，必要时需要补充相关资料。因此，回声波检测法在实际应用中有一定的局限性。

3.2 探地雷达（GPR）检测法

探地雷达检测法是利用天线发射、接收高频电磁波、探测介质内部物质性质和分布规律的地球物理方法。通过地面无线雷达检测路面1m以下的高速公路，包括管道破裂、沥青厚度、混凝土板缺陷等。目前，探地雷达检测法能够实现三维检测，准确定位道路的平面和纵、横断面信息，大大提高了检测的精度。近几年来，三维雷达技术已广泛应用于路面结构层内部病害的检测，如路面承载力、混凝土板内部破损、接缝积水等。探地雷达检测法具有快速、连续、高分辨率、操作灵活、成本低等优点。探地雷达检测车在夜间行驶，能够对道路进行无损检测，数据非常准确，可以为今后的道路设计和改造提供可靠的数据支持。另外，探地雷达检测法能准确定位金属材料的位置，如混凝土灌浆管道，能准确定位钢筋位置，方便施工人员使用。通过对实际检测工作的总结，发现探地雷达检测法的应用范围很广，主要包括：低分辨率深度探测，高分辨率浅穿透，探测隐藏特征，如拱肩墙。在应用过程中，探地雷达检测法存在一定的局限性。比如，探地雷达无法准确检测出金属管道中的孔洞，无法准确检测出孔洞的直径；与其他无损检测方法相比，探地雷达检测法虽然有优点，但是局限性也是十分明显的。因此，在实际应用中，需要根据实际情况进行针对性的选择，以保证检测数据的科学性和准确性[1]。

3.3 射线探伤法

在高速公路的无损检测中，射线探伤法存在着一定的局限性。其检测原理主要是将底片放置在混凝土结构中，通过X射线或者γ射线检测敏感底片，从而检测出高速公路工程存在的问题。射线探伤法和其他无损检测方法一样，能够准确检测钢筋的位置。适用于开放交通条件下的高速公路，并能获得清晰的图像。图像信息在理想情况下非常准确，而且所需操作人员较少。但射线探伤法需要有强弹射源穿透横截面，以获取相关信息技术数据，增加检测成本，但能有效保障结构的健康和安全。射线探伤法应用于高速公路工程检测，不仅能获得清晰的结构和断面信息，而且能清晰掌握钢筋的位置。射线探伤法具有很强的穿透力，可以释放150mm的铱、400mm的钴，另外X射线源的穿透力可以达到1500mm。需要把射线源放置在一个特殊的金属盒子里，并且可以自动关闭。这是一种主动的安全措施，在通道方便、安全的情况下，射线源可以提供清晰的图像，所以射线探伤法被广泛应用于无损检测。

3.4 渗透检测法

渗透检测法主要用于检测金属和非金属材料表面的裂纹、褶皱、夹杂、凹坑、疏松等缺陷。在检测过程中，能够准确地确定相应缺陷的位置和相对尺寸。渗透检测法的突出优点是操作简单、经济，而且在过程中不需要耦合，探头也不需要有针对性地接触。它的缺点是只能检测导体材料，穿透力很强，需要相应的参考标准作为基础。除此之外，在红外线或者自然光的照射下，物体的具体位置会出现液体泄漏的问题。渗透检测法在公路工程检测中有很大的优势，主要是能够对各种材料的成分进行集中分析和检测，不管是金属材料还是非金属材料，都能检测到。除此之外，渗透检测法的灵活性也很强，能够发现一些细微的问题。当然，渗透检测法也存在一些缺陷，不适合检测疏松材料。

4 无损检测技术在高速公路施工检测中的应用

无损检测技术的应用能够确保在无损的情况下，对高速公路的情况作出科学的评估和分析，了解高速公路可能存在的缺陷，并采取针对性措施进行高速公路缺陷的修补。

4.1 超声波技术在高速公路桩基中的应用

高速公路基桩成孔后，在灌注混凝土前，先在桩内埋设数根声测管作为声波发射和接收换能器的通道，将超声波发射器和接收换能器置于声测管的测量点。在桩身混凝土灌注几天后开始检测，利用声波检测仪沿桩身纵轴方向间隔一定间距，逐点检测声波通过桩身各截面的声学参数，然后处理、分析、判断这些检测数据，确定缺陷的位置、范围和程度，推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况，评定桩身完整性等级。该方法具有较高的准确性，能定量地分析桩身缺陷的大小及具体位置。缺点是需要埋设声测管，造成施工不便，增加成本，而且现场检测费时，检测效率低。

4.2 光纤传感技术在高速公路检测中的应用

光纤传感器是通过光纤将光源入射的光束送至调制器，在调制器中与外界的测量参数发生交互作用，使光的性质发生变化，成为调制后的光信号，再通过光纤送至光电器件、解调器，得到被测参数。目前高速公路健康状况检测主要采用光纤传感器进行应变检测，光纤传感器可粘贴于结构物表面，或通过预埋实现结构物内部物理量的测量。利用光纤传感器测量混凝土结构内部损伤时的应变，根据应力—应变关系曲线确定损伤程度及扩展方式。这种检测方式不受其他因素干扰，光信号在传输过程中不会产生干扰，具有良好的柔韧性，可以在现场加工成任意形状的传感器阵列。

4.3 无损检测技术在路面破损检测中的应用

该检测主要采用摄像技术和摄影技术，实时、动态地拍摄高速公路在使用过程中出现的破损情况，然后利用图像检测和图像处理技术分析高速公路是否存在疏松、裂缝等问题。通过这种方法，可以实时了解高速公路的破损状况，并能及时采取相应的措施。但是需要注意的是，目前的图像处理技术虽然能够起到一定的作用，但是很难保证分析结果的可靠性。因此，随着无损检测技术的不断升级与发展，未来X射线和数字图像处理技术将会进一步提高检测结果的准确度。同时，追求图像处理的可靠性和处理速度，将成为未来图像处理研究的一个新方向和趋势。

4.4 无损检测技术在路面车辙检测中的应用

路面车辙是公路养护与质量管理的关键指标之一，国内外在路面车辙检测方面已取得较好成绩，并能实现准确的检测和评估。路面车辙检测主要采用非接触式测距传感器，检测横梁与左右车辙的高差及行驶中线距离，完成车辙相对深度计算。车辙自动检测仪能够快速、连续地检测车辙，应用中不仅可靠性高，而且安全性高。检测工作本身不影响车辆正常行驶。

5 无损检测技术在高速公路工程检测中的应用趋势

磁粉检测技术和渗透性检测技术虽然在高速公路工程检测中得到了广泛的应用，但是在质量和精确度上却存在着一定的缺陷，磁粉检测技术不能直接检测不锈钢材料，也不能检测铝、镁等非磁性材料。除此之外，渗透检测技术缺乏深度检测的能力，从这一点来看，无损检测技术在高速公路工程检测中的应用并不理想，还需要从各方面进行优化，才能达到理想的效果。

无论是哪一种无损检测技术，都可以独立完成检测任务，但是每一项无损检测技术的优缺点都是显而易见的。所以在选择无损检测技术的时候，需要考虑到高速公路工程的实际情况和需求，选择更加科学、合理、实用的检测技术，充分利用各种无损检测技术的优势，尽量减少误差带来的问题，才能在一定程度上提高检测结果的准确性。

6 结语

总而言之，无损检测技术具有明显的优势，在保证高速公路质量方面起着重要作用。它不仅可以保证检测数据的科学性、准确性，而且可以降低工程检测成本，保证工程检测的质量与效率。目前，无损检测技术已能够满足高速公路检测的各方面需求。为充分发挥无损检测技术的相关优势，需要相关专业人员准确分析、预测、勘察实际情况。只有科学合理地应用无损检测技术，提高专业技术人员知识水平，建立完善的无损检测体系，才能保证无损检测的质量，促进我国高速公路工程建设的全面发展。