试验检测技术在道路桥梁检测中的应用

李保俊

（中铁十一局集团第一工程有限公司，湖北 武汉 430061）

道路桥梁施工前和施工中要做好全面的施工控制，而试验检测为工程质量提供安全保证。通过试验技术的应用对路桥工程施工中主要应用施工材料的规格、性能、质量进行分析。通过自动化、智能化检测技术的应用，保证结果的及时性、准确性、可靠性。以下介绍几种试验检测技术的应用。

1 压实度相关检测技术

路桥工程中使用大量的水泥、砂土、碎砾石，作为主要的建筑材料，需要经过合理的技术进行试验，保证检测的准确性，为工程安全建设提供保证。水泥材料是制成混凝土材料的主要施工材料，要通过水泥性能和混凝土性能的检测。对砂土的试验检测主要包括含水量、含泥量、坚固性等指标检测。路桥工程试验检测中常用的试验技术是灌砂法、核子密度保湿法和环刀法。灌砂法适用于路基土层和路面材料的试验，但由于试验过程需要反复称量，对人工作业提出较高要求，影响试验检测效率，该技术使用密封储砂筒进行检验，排除其他环境因素的干扰试验结果精准度高。由于工程施工中路面结构采用层层铺设，因此，环刀法试验技术所测数据只能代表某特定区域内的碾压土层平均密度。而核子密度湿度仪法则是对路面材料中的放射性元素实施检测得到密度数据，该方法对试验材料没有进行破坏处理，无需过多试验人员参与，即可快速得到检测结果。通过在同一位置实施反复检测可以了解土层密度和压实度。三种压实度试验检测技术为工程质量提供重要数据参考。

2 回弹弯沉检测技术

道路弯沉检测是针对路桥工程变形情况实施的检测技术。主要对路基路面轮隙位置出现的变形实施检测，并选择合理的解决措施。贝克曼梁法和落锤法使用弯沉仪在路桥弯沉检测中广泛应用，是一种静态测量技术，操作过程简便，便于施工人员掌握，但由于该方法对接触面积和轮胎压力的控制力度较小，随意检测结果无法清楚反映不同结构层面的承重情况。

采用落锤式弯沉仪检测技术能够对路面实施全方位的弯沉检测，该方法可以应用于模拟检测，保证在有车辆行驶的状态下试验结果的准确性，但此方法采用自由落体运动会对试验路面带来一定的冲击。大量的实践证明落锤式检测技术具有较高的检测效率和准确性，但应用成本偏高，因此，推广应用具有一定的困难。

3 无损检测技术

无损检测技术以其检测结果的时效性和精准性，并凭借对材料构件的较低影响度，具有广泛的应用前景。

3.1 超声波检测技术

超声波检测技术根据路桥工程中存在的间隙，依据瞬间应力波原理进行检测，在路桥工程检测中较为常见。检测过程主要通过一个小钢球撞击混凝土表层，产生低频应力波，应力波通过公路桥梁内部机构的传递和反射，反射出不同的形态，对正常和有损内部结构波形的分析，可以对工程内对的缝隙进行定位。超声波检测技术对超声波进行综合利用，主要通过透射和反射两种方法对公路桥梁中的缝隙和结构完整性进行分析，通过信号记录对病害位置精确定位，其中，反射方法是具有较高精确度的超声波探伤检测技术。

通过脉冲发射器探头将超声短波发送到检测结构内部，反射的回波经过信号处理器将波幅、传播时间显示在示波器上，通过对回波速度和示波器显示结果的分析，了解道路桥梁中存在缺陷的位置和深度。目前，超声波检测技术在路桥工程试验检测中可以对桩柱结构、板材、梁体的隐性缺陷进行检测，并对管材存在的缝隙进行检测，及时发现工程材料和成品缺陷。但该技术检测结果会受到较多因素的影响，比如管材检测中可能受水分、蜂窝体的影响导致结果准确度受到影响。同时，在路桥工程密实性方面的应用有待深入。

3.2 探地雷达检测技术

从地下发射的高频电磁脉冲波在遇到电性存在差异的介质界面时，会有部分雷达脉冲波能量反射到地面被天线接收，从而实施内部架构检测。对地下介质交界面收集的能量波的波幅和损耗情况进行分析，并结合记录结果对地下机构进行详细分析。探地雷达检测技术具有较高的分辨力，在浅层和深层地下探测中广泛应用。在公路桥梁检测中，对缺陷区域大小、深度、形状等进行精确检测。在路桥工程试验检测的应用中可以对挡土墙病害、路基厚度、路基含水量、基层密实性和面层厚度进行检测，此外，还可以对路桥结构、路面湿度、施工材料和路桥裂缝等进行检测。该试验技术具有操作简单、节省人力、检测效率高的优点，但应用成本较高，也在不断完善和推广。

3.3 激光检测技术

激光检测技术主要利用光电反射原理，根据激光强度和光电流强度的直接关系，对公路桥梁实施路面检测。在试验检测中，设置光电转换器中位移与光电流之间的关系，根据实现对光电流位移的标定，结合电能信号的变化，计算出弯沉位移。利用激光在传输过程遇到缝隙产生衍射的原理，通过对狭缝宽度的调整，构建与不同明暗图像的相关关系，进而分析缝隙情况。

利用激光传播速度，对短距离传输过程中存在的光时差进行记录，可以对工程内部结构的均匀性进行分析。在实际检测中，利用激光光电反射原理可对弯沉位移、公路距离、路面平整度、车辙深度等指标进行检测。将激光结构光的应用于路面病害检测也是激光检测技术的推广。以普通光或激光为光源，将已知图案通过已知视角投射到待测结构中，由于待测物体表面的起伏变化使图案产生变形，通过对变形图案的分析计算得到北侧物体表面的凹凸情况。应用到检测路面中，如果待测路面存在裂缝、结构松散、沉降变形等情况，则会导致路面不平，可以由高速CCD摄像机进行变形图案记录，并通过图像处理器进行分析。该检测技术具有较高的精确度，但实际应用中会受到白天光源的影响，多在夜间实施检测。该技术在公路桥梁的试验检测中由于操作便捷，受到了广泛的关注和应用。

3.4 基于机器视觉的桥梁检测技术

基于机器视觉的桥梁检测技术是备受业界关注的无损检测技术，在工程裂缝识别和宽度测量中具有较好的应用前景。现代计算机技术的应用为该技术的推广起到支持作用。基于机器视觉的桥梁检测技术主要包括桥梁表观图像的获取、裂缝自动识别理论与算法和病害程度定量测量。其中，公路桥梁表观图像获取技术是该技术实施的基础，高级数码相机和CCD摄像机凭借极高的分辨率、高灵敏度、体积小、寿命长等优势广泛应用到图像采集中。将图像采集设备和非接触类检测仪、爬壁机器人或者飞行器结合使用，为大型路桥工程的各隐蔽部位图像获取提供支持，然后运用计算机处理后自动识别出裂缝图像，将裂缝图像从背景中分离出来，最后进行裂缝参数计算。由于图像获取中受到环境的影响，采集的图像会存在噪声，影响图案观察，可以通过图案压缩、增强进行调整，并进行去噪处理，使图像更加直观。

基于机器视觉的检测方法具有操作快捷、灵活、直观、精确适应性强的特征，且检测成本低廉，除了可以应用到公路桥梁裂缝检测中外，还可以进行桥梁位移和挠度方面的检测。通过对待测机构位移和挠度位置进行简易标点处理，配合处理后图像的采集匹配算法和结构位移算法进行路桥工程结构位移和挠度分析。

4 应用优势和趋势

道路桥梁检测中应用多样化的试验检测技术，为相对复杂的工程检测涉及的工程参数、质量控制、验收评定等提供技术支持。工程检测是具有较高标准和设计要求的工作，尤其对施工中使用的新技术、新工艺、新设备等具有推广作用。通过试验和检测对工程进行严格的质量控制，对存在的质量缺陷和工程事故提供判定依据，在造成事故影响后可以追查责任，利于定性，便于总结经验，对企业的经济和社会效益起根本保障作用。

现代网络和信息处理技术为实时检测提供了可能，可以在记录、保存数据的基础上进行数据资源共享。越来越智能化的试验检测技术使数据收集和整理更加及时、便捷。以无线通讯技术为基础的数据采集系统将进一步拓展新技术的研发和应用空间，使工程检测更加专业化，并构建贯穿工程设计、施工、运维全过程的动态数据库，实现对知识和经验的积累，利于开发出专家级检测系统，提高工程质量。

5 结束语

道路桥梁检测涉及工作环节复杂，且呈不断变化趋势，以先进技术为支持可以提高质量控制水平。着重介绍了压实度相关检测技术、回弹弯沉检测技术以及无损检测技术，通过高素质技术人员与新技术的融合，促进路桥工程建设可持续发展。