无损检测技术在道路桥梁工程中的应用

摘 要：近几年我国路桥工程建设愈发受到各界的重视，作为工程质量把控的关键性手段之一，试验检测工作能否有效开展直接影响到路桥工程施工、养护作业的合理性。无损检测技术应用集成机械工程、材料工程、计算机科学等领域知识，将其应用于路桥工程中，以路桥工程不受损害、影响为前提，开展更为精准、全面的质量检测工作。因此，如何在路桥工程建设中合理应用无损检测技术，已然成为建设企业的重点探讨问题。本文从无损检测技术应用意义的分析入手，在此基础上阐明道路桥梁中无损检测技术的具体应用。

关键词：道路桥梁工程;数字化图像识别;无损检测;激光检测;应用

中图分类号：TU745.2                               文献标识码：A                              文章编号：2096-6903（2022）01-0072-03

1 无损检测技术应用意义

1.1有助于强化工程质量控制

路桥工程建设中检测作业开展可以为质量管理提供高价值的参考依据，通过对无损检测技术的有效应用，可实现在不损害路桥工程结构的基础上进行质量全面检测。一方面避免检测作业开展对路桥工程质量与稳定性造成影响，保证工程建设质量不受到检测作业的影响[1]。另一方面可提升工程检测的专业性、规范性，充分借助先进技术来取代人工操作，避免工程检测结果的精准性受到人为失误的影响。在路桥工程中合理应用无损检测技术，能够做到及时发现工程存在的质量隐患与问题，第一时间采取针对性处理方案来强化工程质量控制。

1.2 有助于提升问题处理效率

道路桥梁工程建设期间面臨着诸多不确定因素，施工问题的出现会对工程施工效率的把控产生影响[2]。尽管在竣工验收阶段可通过整改、返修来保证工程建设质量符合标准，但施工周期延长会增大成本投入。而借助无损检测技术，可做到：（1）突破以往路桥工程质量检测的局限，实现以全过程检测的方式来及时挖掘问题。（2）借助先进技术应用做到对路桥工程质量、安全问题的精准定位，以便于后续维修、养护作业的高效率开展，避免因后期逐一排查作业的开展导致施工周期延长。（3）无损检测应用不会对路桥工程结构、性能造成任何干扰，避免在工程检测期间因质量损坏而开展后续返工、维修作业。通过对先进技术的有效应用，实现以精准、全面检测为前提，进一步提升路桥工程问题处理的效率性，在发挥出无损检测技术最大效用的同时，帮助施工企业实现对建设成本的有效控制[3]。

2 道路桥梁工程中无损检测技术应用

2.1探地雷达技术

探地雷达应用原理体现为：将高频电磁波以脉冲形式发送至目标区域地下，地下介质传播期间电磁波遇到如分界面、空洞等地下目标体时，因其电性差异而产生反射，地面接收器接收反射信号后进行分析处理，此时工作人员可通过判断雷达波形、双程走时等参数来达到地下目标探测的目的。同时，在探测期间可借助雷达技术进行地下目标体电性、空间位置、几何形态等信息的直观展示。当前路桥工程建设中，含水区域检测、路面厚度测试、结构层判断等作业环节涉及到对探地雷达技术的有效应用。针对路面厚度测试而言，应用探地雷达技术时高频电磁脉冲信号通过发射机经由空气射入路面，此时脉冲信号中一部分接触路面后反射回接收机，而另一部分则穿透路面继续向下延伸[4]。因路面结构的差异性，会逐渐形成空气—路面、面层—基层、基层—土基三种反射波幅（见图1）。同时，路面材料介电常数因复合性特点而无法明确定值，所以需在路面厚度测试期间全面掌握不同材料的介电常数，如空气介电常数“1”、土壤介电常数“3—5”、混凝土介电常数“4—6”、冰介电常数“3.2”等，在此基础上借助对反射波幅的获取来达到结构层厚度推求的目的。因检测对象性质、特点不同，所以检测精准度的控制存在一定差异，如水泥混凝土表面的检测精准度通常控制在95%以上，而沥青混凝土面层厚度的检测精准度通常控制在97%以上。相较于其他检测技术应用，探地雷达技术具备连续性检测的特点，且优势体现为图像直观、精准性强、检测效率高等[5]。

2.2 数字化图像识别技术

当前道路桥梁工程建设中，数字化图像识别技术常用于路面状况检测中，分析该技术应用构成，主要包括图像获取与图像解释两个子系统，其识别系统运行原理如图2所示。将其合理应用于路桥项目中，能够做到对路面状况的图像采集、压缩编码、数字化转化等，借助CCD摄像机进行路面状况存储，并以图像形式体现[6]。在获取路面状况图像数据后，通过预处理、分割分类、特征提取等环节实现对图像数据的有效处理。而在数据处理期间分割技术的应用，以基于区域、基于边界两种分割技术的应用最为常见。在路面破损检测中，发挥数字化图像识别功能，借助纹理特征、灰度特征、几何形状特征等进行破损情况的直观展示，并借助分类技术应用进行图像破损类型、程度的分类[7]。

2.3 瞬态瑞雷面波分析技术

该技术又称为表面波频谱分析法，在路桥工程项目建设中，力锤施加冲击下路面结构形成瞬时垂直冲击，进而形成以振源为中心的瑞雷面波，呈现出四周传播、频率成分差异的特点[8]。借助该技术应用，结合现场情况将传感器分别设置于不同位置，采集瑞雷波的频率数据。在分层介质中瑞雷波的传播特性为频散性，而穿透深度的控制则受到波长不同的直接影响。同时，在瑞雷波传播速度差异性的影响下，会使频散曲线呈现出不同的变化。所以在实际工程检测期间，可充分利用瑞雷波频散特性来达到精准检测的目的[9]。依据对频散曲线的精准测量，通过划分层位来推求瑞雷波在路面层的具体传播速度，将介质密度、瑞雷波速度参数纳入回归方程分析，最终帮助相关人员精准测量路基压实度效果及其路面强度参数等，其原理如图3所示。

2.4 激光检测技术

将激光检测技术应用于路桥工程检测中，可发挥其衍射性强、方向性强、相干性强等优势。依托于该技术开展检测作业，以“激光光强愈强则光电流愈强”为原理，在路面检测过程中光能依托于转化器实现对电能的转化，而光电流在激光光强变化时同样出现不同变化，同时在检测前进行位移与光电流关系的预先标定，可做到依据光电流变化进行弯沉位移的变化的反算。而衍射原理主要应用于路桥工程结构狭缝宽窄测定中，检测期间若检测对象存在狭窄情况，激光会形成衍射现象，此时通过数据获取来构建关系图像，并在此基础上精准计算工程结构狭缝的宽窄度，通过对比施工标准判断是否存在问题。现阶段路桥工程检测中激光检测技术的应用，主要被用于弯沉、车辙深度、距离、平整度等方面的测定。目前常用激光检测仪器包括断面检测仪、构造深度检测仪以及弯沉检测仪等。以断面检测仪的应用为例，将传感器安设于专用检测车，获取与轮迹位置相对应的数据来推求连续纵向断面数据，依据断面数据来帮助工作人员计算纵向平整度。针对构造深度检测仪的应用，常用于路桥工程瀝青、水泥混凝土表面构造深度的测定。将该检测仪器应用于检测作业中，依托于对半导体激光器的应用，对道路表面投射所形成的红外线，接收透镜以光敏二极管为载体对投影面散射光线进行聚焦，最终通过计算分析得知构造深度具体参数。

2.5 射线探伤技术

道路桥梁工程检测中射线探伤技术主要用于钢结构检测作业中，以公路桥梁结构为载体进行底片合理放置，在发射X射线后可获取相对准确、清晰的图片信息（见图4）。在实际检测过程中，合理应用射线探伤技术能够做到对钢结构断裂情况、位置的明确体现。同时，该技术应用还具备穿测度高的优势，故而能够在故障、问题检测中得到有效应用。需注意，尽管在钢结构问题检测中该技术的应用可取得一定成效，但是在多方面因素的影响下，使得该技术应用仍存在些许劣势亟待优化。如在面对较厚的路桥项目建筑面积检测时，需要结合实际情况进行大量探射源的准备，否则会影响到检测结果的准确性。除射线探伤技术应用成本较大之外，在实际探测作业期间，多方面因素的存在使得测量过程中存在不稳定性，为此需结合工程实际情况来判断是否适用该技术。

3 结语

综上所述，无损检测技术在道路桥梁工程中的有效应用，可以在促进工程质量、安全问题全面解决的同时，为后续施工、养护方案的制定提供关键性参考。相较于常规检测手段应用，无损检测技术可以在不损坏工程结构的基础上实现精准、高效、全面检测。但是在执行标准缺失、成本过高等方面的影响下，当前路桥工程建设中无损检测技术的应用仍存在一定限制。鉴于此，需在加大对无损检测技术应用、普及力度的基础上，继续深入对无损检测技术的开发与研究，通过持续创新与改进来助力我国道路桥梁工程建设的高质量开展。

参考文献

[1] 姜文君，何蒙.无损检测技术在道路桥梁工程中的应用[J].工业C，2016（6）：71.

[2] 王晓玲.无损检测技术在道路桥梁工程中的应用[J].山西建筑，2017，43（35）：183-184.

[3] 陈晶晶.无损检测技术在道路桥梁工程中的应用解析[J].科技展望，2016，26（18）：32.

[4] 孟显成.无损检测技术在道路桥梁工程中的应用研究[J].智库时代，2017（14）：168-169.

[5] 张军艳.无损检测技术在道路桥梁工程中的应用[J].自动化技术与应用，2018，37（8）：5.

[6] 吴杰.探究无损检测技术在道路桥梁工程中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017（12）：3 025.

[7] 伍绍一.无损检测技术在道路桥梁工程中的应用[J].城市建设理论研究：（电子版），2016，6（2）：2 149-2 150.

[8] 段勇震.浅议无损检测技术在道路桥梁工程中的应用[J].城市建筑，2016（23）：266.

[9] 王朋.无损检测技术在道路桥梁工程中的应用[J].山西建筑， 2019，45（10）：154-155.

Application of Nondestructive Testing Technology in Road and Bridge Engineering

HAN Chengbo

（Shandong High-speed Infrastructure Construction Co.， Ltd.， Jinan Shandong  250014）

Abstract： In recent years， the construction of road and bridge engineering in China has attracted more attention from all walks of life. As one of the key means of engineering quality control， whether the test and detection work can be carried out effectively directly affects the rationality of road and bridge engineering construction and maintenance. Nondestructive testing technology integrates the knowledge of mechanical engineering， material engineering， computer science and other fields， and applies it to road and bridge engineering. On the premise that road and bridge engineering is not damaged and affected， more accurate and comprehensive quality testing is carried out. Therefore， how to apply NDT technology reasonably in road and bridge construction has become the focus of construction enterprises. This paper starts with the analysis of the application significance of NDT， and on the basis of this， expounds the concrete application of NDT in road and bridge.

Keywords： road and bridge engineering; digital image recognition; nondestructive testing; laser detection; application

收稿日期：2021-11-15

作者简介：韩成博（1989—），男，山东枣庄人，硕士，工程师，研究方向：大跨度桥梁施工控制。