市政路桥工程的试验检测技术研究

王俊

（中交建筑集团有限公司，北京 100022）

1 试验检测技术原理与方法

1.1 常用试验检测技术概述

试验检测技术是一种使用科学方法和设备对材料、组件或系统性能进行检查的工程技术。在市政路桥工程中，试验检测技术被广泛应用于工程建设和维护的各个阶段，包括材料选择、工艺质量控制、施工过程监控以及工程寿命评估等。

首先，材料试验检测技术被应用于检测混凝土、钢材、沥青等各种建筑材料的物理和机械性能，如硬度、强度、耐久性等。这对于保证工程质量、预防因材料问题导致的结构问题、降低安全风险具有重要意义。

其次，工艺试验检测技术在工程施工过程中起关键作用。通过检测施工过程中的工艺参数，如混凝土的浇筑温度、坍落度以及工艺设备的工作状态等，可以有效控制工艺质量，防止施工过程中出现质量问题。

最后，结构试验检测技术用于评估工程结构的安全性和稳定性，如利用声学测量、红外热像、雷达探测等非破坏性检测技术，可以对桥梁、道路的内部结构、缺陷进行检测和评估[1]。通过这种方式，可以在不影响工程运行的情况下，定期进行安全检查和维护，及时发现和预防潜在的安全风险。

1.2 非破坏性试验检测技术

非破坏性试验检测技术是一种在不影响被检测对象正常功能或结构完整性的前提下进行检测的技术。这种技术在市政路桥工程中被广泛应用于评估结构的安全性和寿命，以及检测潜在的缺陷和病害。以下是四种常用的非破坏性试验检测技术：

一是声学/超声波检测技术。通过发射超声波并接收反射波，根据反射波的速度、振幅等特性，检测结构内部的缺陷。在桥梁检测中，可以用于检测裂缝、空洞、脱层等问题。

二是红外热像技术。利用红外热像仪检测物体的热辐射，进一步推断其内部结构或状态。在路面检测中，可用于发现裂缝、车辙以及路基潜在的空洞等。

三是雷达探测技术，也称为地质雷达或GPR。通过向结构发射高频电磁波，然后接收反射信号，探测结构内部的情况。在桥梁和道路检测中，可用于探测混凝土内的钢筋腐蚀、混凝土裂缝和路基空洞等。

四是电磁场检测技术。通过检测结构表面电磁场的变化，判断结构内部的状态，常用于检测钢筋混凝土结构中钢筋的位置、数量、方向和腐蚀情况[2]。

1.3 具有代表性的破坏性试验检测技术

破坏性试验检测技术是通过对被检测对象进行破坏性的操作以揭示其性能或状态的技术。此类技术通常用于检测材料的强度、韧性、硬度等基本性能。在市政路桥工程中，通常应用以下五种破坏性试验检测技术：

一是拉伸试验，是一种用于测定材料力学性能的试验方法。通过对试样施加拉伸荷载，直至破坏，测定其拉伸强度、断后伸长率等性能指标，该技术被广泛应用于钢材、沥青、塑料等材料的性能测定。

二是压缩试验，通过在试样上施加压力，直至试样破坏，从而测定材料的抗压强度。在市政路桥工程中，压缩试验常用于混凝土、岩石等材料的性能测定。

三是弯曲试验，通过在试样上施加弯曲荷载，直到试样破裂，从而测定材料的弯曲强度和刚性，常用于评估钢筋、混凝土、木材等材料的性能。

四是冲击试验，测定材料在快速荷载作用下的断裂行为，以评价材料的冲击韧性。在市政路桥工程中，冲击试验通常用于钢材和塑料等材料的性能测定。

五是沥青路面和水泥混凝土路面钻取芯样。在市政路桥工程中，用于检测路面压实度和实体混凝土强度。

2 试验检测技术在市政路桥工程中的应用

2.1 市政道路工程

在设计阶段，试验检测技术主要用于评估材料的性能，如强度、耐久性、抗裂性等。常用的方法包括拉伸试验、压缩试验、冲击试验等，以准确地测定材料的力学性能，为施工设计提供科学依据。另外，可以利用非破坏性检测技术，如超声波检测、红外热像检测等，对现有道路进行评估，为施工设计提供参考。

在施工阶段，试验检测技术主要用于质量控制和过程监控。例如，通过对混凝土浇筑过程中的浇筑温度、坍落度等参数进行检测，可以保证混凝土的质量和性能。通过对沥青铺设的厚度、均匀性等参数进行检测，可以保证路面的平整度和耐用性。同时，可以利用声学或电磁场检测技术，对施工过程中的质量问题进行实时检测和早期预警。

工程完成后，试验检测技术用于道路定期检查和维护。例如，利用雷达探测技术，可以探测道路基础的空洞、下沉等问题。利用声学或红外热像检测技术，可以检测路面的裂缝、车辙等问题。这些非破坏性检测技术，可以在不影响道路使用的情况下定期进行安全检查，及时发现和预防潜在的安全风险[3]。

2.2 市政桥梁工程

在设计阶段，试验检测技术是桥梁设计的重要参考依据。破坏性试验，如拉伸试验、压缩试验、弯曲试验和冲击试验等，可以准确评估材料的力学性能，为桥梁设计提供基础数据。非破坏性试验，如超声波检测、雷达探测技术等，可以对现有桥梁的结构完整性进行评估，为新桥梁设计提供参考。

在施工阶段，试验检测技术被用于质量控制和过程监控。例如，采用声学或电磁场检测技术，可以实时检测混凝土浇筑的密实度和温度，保证混凝土的质量和性能。同时，可以利用这些技术对桥梁施工过程中的问题进行早期检测和预警，预防潜在的质量问题。

在运行阶段，试验检测技术被用于桥梁的维护和管理。例如，利用雷达探测技术，可以探测桥墩、桥台的下沉、裂缝等问题。利用声学或红外热像检测技术，可以检测桥面的裂缝、剥落等问题。这些非破坏性检测技术，可以在不影响桥梁正常使用的情况下，定期进行安全检查，预防和早期发现潜在的安全风险。

市政桥梁工程的试验检测技术应用不仅能够提高工程的安全性和耐用性，降低维护的难度和成本，也能为桥梁工程的优化设计和智能管理提供新思路。

2.3 案例分析与应用效果评估

2.3.1 京哈高速公路长春至哈尔滨改扩建工程长春至拉林河段

京哈高速公路是中国重要的交通通道之一，长春至哈尔滨段的改扩建工程由四车道改为八车道，此项工程面临的主要挑战是如何确保大断面沥青混合料摊铺的均匀性。为此，工程团队采用了红外热像扫描和地质雷达等试验检测技术，对沥青摊铺质量进行实时检测。检测结果显示，摊铺质量总体良好，对于少数出现均匀性问题的区域，工程团队及时进行了调整和修复，确保了道路的使用性能和安全性。

2.3.2 赤峰市中环路快速化改造工程

赤峰市中环路快速化改造工程，设计使用100 万立方米水泥混凝土。为了控制工程质量，团队采用了混凝土强度、硬度等试验检测技术。检测结果显示，大部分施工区段的混凝土强度和硬度达到了设计要求，对于个别不符合要求的区段，施工团队及时进行了修复和强化。通过实时的试验检测，成功提高了工程整体质量，减少了后期维护成本。

3 试验检测技术在市政路桥工程中应用存在的问题和面临的挑战

3.1 存在的问题

尽管试验检测技术在市政路桥工程中发挥了重要作用，但在应用过程中还存在一些问题，主要包括以下方面：

一是检测精度和效果。尽管非破坏性检测技术已经得到广泛应用，但其检测精度和效果在不同环境和条件下可能会有所不同。例如，对于深埋或复杂的桥梁结构，某些非破坏性检测技术可能无法提供完全准确的结果。

二是检测范围和深度。一些检测技术由于受到技术或设备的限制，可能无法进行大范围或深度检测。例如，一些声学或电磁检测技术在大范围的混凝土结构中可能无法获取详细的信息。同时，某些破坏性检测技术可能会对结构产生破坏，使得其应用范围受到限制。

三是技术应用成本和效率。试验检测技术的应用通常需要专业的设备和人员，这会提高检测成本。同时，一些检测过程可能比较耗时，这在一定程度上限制了其在大规模工程中的应用。

四是数据处理和分析。试验检测通常会产生大量的数据，如何有效处理和分析这些数据，从中获取有用的信息，是一个问题。此外，由于数据类型和来源的多样性，如何将不同类型的数据进行有效集成，以提供更全面的检测结果，也是一个问题。

五是技术和标准的更新。随着技术的发展，新的检测设备和方法不断出现，因此，在应用新技术与制订新标准方面需要及时跟进。

国内学者刘杰等[3]研究发现，钢支撑+围护桩对基坑土体侧向变形有很好的限制作用，改变钢支撑的施作位置对限制基坑的侧向变形有重要作用.潘隆武等[4]就盾构井开挖进行研究，发现盾构井部分连续墙变化具有空间尺寸影响，长边连续墙变形比较均匀，而短边连续墙最大位移随着开挖深度一直下降，形成向四周发展的漏斗状分布.万志辉等[5]研究发现，围护结构的入土深度达到一定程度后，对变形影响不明显.而土体的弹性模量及内摩擦角增大，明显围护结构位移变小.

3.2 面临的挑战

第一，技术更新迅速。科技进步使得新的检测设备和方法不断涌现，这对检测技术人员而言是一个挑战，他们需要快速学习并深入掌握新技术。

第二，数据管理和分析。随着大数据和人工智能技术的发展，试验检测技术将产生大量的数据。如何妥善管理这些数据，如何从中提取有价值的信息，如何借助这些信息来进行预测和决策，都是当前面临的挑战。

第三，高效的质量保证。由于市政路桥工程规模通常较大，所以需要高效的检测方法确保工程质量。如何在有限的时间内，使用最合适的方法进行检测，以达到高质量的建设目标，是一个重大的挑战。

第四，复杂的环境条件。市政路桥工程往往涉及复杂的环境条件，如不同的地质条件、气候条件等。这些因素可能会影响到检测结果的准确性，因此如何在复杂的环境条件下确保检测结果的准确性是一个挑战。

第五，持续的健康检测需求。随着对城市基础设施安全性的要求日益提高，如何在不影响工程正常运行的情况下，进行长期的、实时的健康检测，是试验检测技术面临的一个重大挑战。

第六，资源和成本的压力。试验检测技术的应用需要大量的资源，包括设备、人力和时间等。而且，一些高精度的检测设备和方法应用成本可能会较高。如何在资源和成本有限的情况下，实现高效和精确的检测是一个持续存在的挑战。

3.3 对策和建议

面对市政路桥工程试验检测技术应用存在的问题和面临的挑战，提出以下对策和建议：

二是人才培养与技术培训。通过与高校、研究机构等合作，持续培养专业的试验检测技术人才。同时，应定期为在职人员提供技术培训，以确保他们能够熟练掌握并应用新的检测技术。

三是数据管理和智能分析。建立健全数据管理系统，对检测数据进行有效管理，并利用人工智能等技术，对数据进行深度分析，以提取有价值的信息，并用于决策支持。

四是标准制订与更新。随着技术的发展，需要不断更新和完善检测技术标准，以适应新的技术和方法。同时，对于新引进的技术和设备，要进行严格的验收和评估，确保其符合相关标准。

五是综合应用多种检测方法。针对不同的工程条件和要求，需要综合应用多种检测方法，以获得更全面、准确的检测结果。对于不同的检测结果，要进行科学的比较和分析，以确保最终决策是基于准确、可靠的数据。

六是预算投入与资源优化。对于试验检测工作，要有足够的预算投入，以保证其正常进行。同时，通过优化资源配置，提高检测效率和准确性，同时降低检测的成本。

4 结语

市政路桥工程试验检测技术对保证工程质量、提高工程效益有重要作用，但实际应用中在精度、范围、成本、效率及数据处理等方面存在一些问题，同时面临技术更新迅速、数据管理复杂、环境因素影响等方面的挑战。对此，文章提出了技术研发与引进、人才培养与技术培训、数据管理和智能分析、标准制订与更新、综合应用多种检测方法及预算投入与资源优化等对策和建议，希望通过上述措施，能够实现工程质量和效益的最大化。