道路桥梁检测中的无损检测技术

陈燕、吴伟

（江西交设工程咨询有限公司，江西南昌 330001）

0 引言

道路桥梁在运营阶段，在受到车辆荷载影响、环境等因素影响下，桥梁结构会出现一系列病害问题给桥梁的安全造成影响。所以在桥梁维修养护时需要利用无损检测技术对桥梁病害问题进行探测，通过无损技术的应用明确桥梁病害的位置与类型。故而，对无损检测技术在道路桥梁检测中的应用情况进行分析，明确无损检测技术应用措施，能够为道路桥梁维修奠定基础。

1 无损检测技术对道路桥梁检测的意义

道路桥梁损伤检测环节，传统损伤检测的方法是在桥梁中随机选择检测点，再进行钻孔、取样，在试验室内根据相应样本处理、分析技术参数，寻找到发生损伤检测关键性数据信息，对提高工程质量有极为重要的作用。在实践中，传统损伤检测还有明显不足，比如：首先，因为被检测点是工作人员随机选取的，所以结果容易发生偏差；其次，被监测点的选取要求较低的，检测点数量如果比较少，检测点的覆盖范围也会比较小，容易发生漏检的问题，对于道路桥梁的运行效果和质量产生不利的影响；最后，钻孔取样的方式容易给桥梁部位造成损坏和影响，性能有所下降，并且在钻孔数量增多的情况下，后续的修补处理难度也会越高。因此，无损检测技术被大量应用到道路桥梁损伤检测环节，可以更加快速、直接地反映出道路桥梁的内部质量和运行的情况，有效弥补传统检测技术方面存在的缺陷[1]。由此可见，在道路桥梁的质量检测中，无损检测技术的合理应用，有着非常好的效果，促进道路桥梁养护水平和改造质量的提高，满足桥梁的运行标准。在桥梁工程质量检测中，无损检测技术有着非常明显的优势，发展空间比较大，尤其是目前应用的超声检测、红外线检测、自然点位检测等技术，完全符合检测的标准要求。在目前道路桥梁的检测中充分利用无损检测技术，可以提高道路工程的质量水平，对道路桥梁事业发展起到积极作用。

从实际应用效果分析，在道路桥梁建设中，钻孔取样检测方式和无损检测对比，后者的优势明显，检测速度快、效率高，还能够缩短检测的时间，降低检测作业的成本，尤其是通过使用雷达技术，可以快速进行空洞部位的检测，优势显著。超声波检测技术的应用能够有效地提升可靠性，特别是对长护栏腐蚀性检测，超声波检测技术快速确定腐蚀性问题，然后对于某个特殊位置具体检测，检测人员快速收集各项数据，提高检测水平，保证道路桥梁的运行质量[2]。

2 道路桥梁中无损检测技术的具体应用

2.1 光纤传感技术

光纤传感技术应用专业设备把光敏感元素转变为光信号，通过收集相关的光信号信息以后，对情况的内部情况进行全面检测。光纤传感技术通常可以应用到混凝土桥梁内部结构应力检测、钢索结构质量检测方面。光纤传感技术的绝缘性非常好，不会受到外部环境的干扰和影响，可以适应不同环境的检测需要，提升检测效率和质量。但是该技术在大型道路桥梁项目中并没有全面地应用，一般都是在小型道路桥梁项目中应用较多，这与光纤传感技术应用成本较高存在直接的关系。

2.2 超声波检测技术

超声波检测主要是通过瞬间应力波原理可以快速地确定道路桥梁空隙部位，其通过使用短促的机械桩撞击而形成应力波在道桥内传输，再从道路桥梁的开裂面反射回来。经过冲击面、断裂面和其他面的多种波会形成瞬间共振的形式，快速确定完整性检测，系统获取信号后，可以快速确定空隙的位置。在具体的检测中，主要是通过设置超声波换能器的方式检测，直接穿过道路桥梁的结构，通过公式计算确定超声波传输的速度[3]。根据公式计算，如果检测后发现钢管混凝土内密实度合格，并且混凝土与钢管连接效果合格，通过应用对穿法检测环节，接收信号的首波试验中钢管混凝土径向传播的超声纵波，因为绕钢管壁半周长波的传输时间较长，初至波在首波后叠加，所以钢管混凝土质量还要采用超声波检测。超声波在道路桥梁的检测与维修中效果良好，通过梁、板、桩等结构，可以确定是否存在空隙的问题，如果发现存在，应该及时灌缝修补处理。

2.3 频谱分析技术

该技术应用时，与传统的人工敲击法的检测方式有着一定的相似之处，但是从本质上来说是有明显不同的，因为人工方式检测精度较差，并不能快速确定质量问题，也不能及时确定故障问题部位，但频谱分析无损检测技术能够快速确定质量问题的部位，且不会给工程造成任何的影响。频谱分析检测方式通过使用声波在不同介质内传输的速度不同作为工作原理，从而检测出被检测部位内部的实际情况。在该技术应用中，快速检测确定道路桥梁的质量问题，给被检测部位施加必要的压力，在道路桥梁工程中发出瑞雷波频率，分析频率数据以确定存在的质量问题。在项目检测工作开始前，需要在检测位置上安装传感器，并且给被检测部位施加压力，以得出频率参数。此外，在压力施加的环节，保证作用力是垂直的，如果不垂直容易影响检测的精度，还会导致整体发生损坏的情况。因为频谱分析技术结果准确、检测效率高、检测位置无损坏等优势，所以被大量应用于道路桥梁工程的检测中。因为频谱分析技术数据精度高，完全符合运行标准，从而满足检测的标准要求[4]。根据实际情况，选择合适的频谱检测技术，进而可以提升道路桥梁工程的运行标准，为今后的道路桥梁事业的发展起到积极的推动作用。

2.4 图像无损检测技术

图像无损检测技术是比较常见的，其主要包含激光全息图像与红外成像图像两种。从实际应用分析，激光全息图像技术的精度较高，提高图像数据精度，分析力学特性，利用全息摄像设备拍摄，快速的掌握道路桥梁的结构特点，技术人员分析总结拍摄的图像，得出力学特性图。红外成像图像技术可以分析掌握道路桥梁材料的特点，确定内部材料的热传导特性，并且通过图像的方式反映出结果，以确定道路桥梁是否合格。

2.5 射线探伤无损检测技术

该技术是通过设备直接向混凝土结构反射X 射线或者伽马射线，可以直接形成图片文件。通过射线探伤能够快速确定问题点，精度较高，投入人员的数量较少，应用到道路桥梁项目中检测效果良好，给检测工作的顺利开展提供有力的支持。虽然射线探伤无损检测技术有着非常明显的优势，但是该技术必须通过获取穿透截面探射源来掌握相应的检测数据图片，才能开始检测作业。由于检测技术难度高、成本大，有一定的限制条件，所以并没有被全面地应用。

2.6 低应变法

低应变法的工作原理是通过振动波方式，在该波的传输中，只要是遇到有特殊的部位，将原先的设定为振动波振幅与频率的改变，利用波形的变化，工作人员能够及时发现道路桥梁质量不合格的环节与部位，并且采取措施处理。该技术的优势是操作简单，工作效率较高，成本相对较低，很多单位都会优先选择这一技术。但是该方法也存有缺陷，振动波容易因为外部环境因素发生干扰。

3 工程概况

某桥梁工程长度为200m，该工程属于混凝土结构形式，工程位于山区，由于该工程建设年限比较久，承载能力出现下降，考虑工程的安全性与稳定性，在组织现场考察以后决定采取无损检测技术对桥梁结构的基础位置进行检测，包含了桩基、桥台等位置，具体检测流程见下文叙述。

3.1 桩基检测中桥梁混凝土超声波检测技术的应用

3.1.1 超声波检测仪

结合项目的工程特征，该项目采取的超声波检测仪主要是选择了跨孔超声波循测仪，该设备具备自动检测功能，能够实现六个点面的快速处理，具备效率高、参数精准的优势。同时该技术还与无线通讯技术连接，能够到达30m 范围的通讯，当信号触发以后，灵敏度不会受到外界因素的影响。

3.1.2 声测管埋设

该工程声测管埋设设置了3 根测管，主要是将其安装到钢筋笼位置。并且采用螺纹进行固定。当管道埋设完成以后，要做好测管的平衡控制，若测管存在水平差需要进行水平调整，以保证测定参数能够具备精确性。

3.2 桩基检测

3.2.1 现场检测前检查

在检测工作开始前，需要确定应检测的桩号与墩位，对设计资料进行全面检查分析。查看获取参数是否与设计标准一致，如果存在与标准不一的情况，就需要进行现场调整，保证现场检测的参数能够达到实际要求，一般来说检查仪器各个部分的运行情况，保证功能完整，不会影响检测结果。

3.2.2 现场测试

一是在现场测试的阶段中，需要按照桥梁前进方向的编号逐一进行检测，并且把桩基混凝土的剖面作为检测依据在相应的位置安装测定设备，做好数据记录。二是确定技术参数，安装接收器获取相关的信号，将其分配到管道底层，同时还要调试各个设备，保证设备运行效果合格，能够掌握准确的数据信息。三是为了能够快速确定混凝土缺陷位置和范围，需要在可能缺陷的位置设置多个检测点，还要联合扇形扫描、等差同步检测方法。四是在检测的过程中需要对相关的面进行全面检测，并且做好质量数据分析，然后对比单根桩体的长度进行二次检测，保证各个剖面尺寸都能够确定。单根桩基的各个剖面都检测结束后，要结合掌握的数据以确定桩体是否符合完整的标准。在检查后，数据符合要求，应该及时进行下一根桩基检测。五是在对同一根桩基检测时，必须保证技术参数的固定，在检测结束后，需要进行声测管与管口的封闭处理，为后续检查提供基础。六是检测结束后将超声波仪器重新放置到仪器箱，对现场检测数据整理分析。

3.2.3 数据分析

在数据分析的过程中，采用计算机软件对信息数据进行分析，从而得到各个桩基础的参数，根据数据分析的结果绘制出声测管分布图。对各个检测点进行波形的设置，确定首波位置，按照不同检测点的波幅、声速等分析，确定异常点，根据相应标准要求进行检测，参数修正见图1。

图1 参数修正

第一，声速判据，如果检测后发现声速发生变化，说明该位置的桩身结构质量存在问题，需要及时分析了解，以便于采取必要的应对措施。

第二，波幅判据，结合首波波幅确定是否有蜂窝、空洞、离析等问题，如果发现波幅低于振幅临界参数值，说明该位置有质量问题。

第三，波形判据，波形是后续发射超声波叠加所形成的，利用声波、波幅来检查是否存在故障问题。

第四，PSD 判据，PSD 作为一种实时信息处理系统，能够对相邻的两点连线斜率与声时差进行分析，如果声时出现了变化，PSD 也会发生变化，就能够确定故障位置。

3.3 检测结果

在此次桩基检测中，应用超声波检测技术可以准确的确定细微缺陷问题，较之传统检测方法有着非常高的优势，目前主要是通过下述两种方式判断。

3.3.1 PTV 判据

PTV 主要反映的是声速一声时在相同测点的比值，判断的方式是依据声速敏感性，快速的确定桩基结构是否存在离析、夹泥、断桩的问题。该项目检测中，7#桩检测时，发现数据异常，极有可能存在质量问题。

按照检测的声速度异常对桩基进行判断，当检测参数值处于1.3～1.5m 到2.8～4.1m 之间时，则表示可能存在质量问题，同时按照波幅检测参数对断桩进行判别。当参考数据介于1.0～1.2m 到3.1～3.5m时，则表示可能存在断桩问题。按照PSD 参数对桩基质量检测，当参数值在0～1.8m 到3.1～3.4m 范围时，则表示可能存在质量问题，按照波形异常参数值对整体质量测定。当检测参数处于基1～7m 范围时，则表示存在质量问题，通过确定其内部存在泥土的情况，容易有塌孔的质量缺陷。为验证PTV 判据是否符合可靠性要求，需要在现场应用截桩方式进行检测，了解是否有缺陷。经过实际检测验证，发现PTV 检测精度合格。

3.3.2 PAD 判据

PAD 主要反映出波幅差和深度曲线上相邻两点间距差的比值，应用PAD 方法检测确定混凝土缺陷优势明显，其检测的精度较高，可以弥补以往波速与声速方面的缺陷。在该工程中，通过使用PAD 确定管斜的问题，检测结果不会受到波幅的影响，立即确定管斜的问题，掌握混凝土缺陷问题。

4 结语

综合以上分析，在道路桥梁检测中无损检测技术的类型有很多种，因此需要根据桥梁项目的检测标准，选择具有针对性的无损检测技术，从而提高桥梁工程项目的质量。