无损检测技术在道路桥梁中的应用

道路工程Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　无损检测技术在道路桥梁中的　应用　王仁健　，张小草　（１．广东省路桥建设发展有限公司，广东广州５１０６３５；２．广州市交通工程质量监督站，广东广州５ｌ０３７８）　摘要：阐述无损检测技术的意义，分析图像技术、频谱分析技术、超声波无损检测技术、激光检测技术等无损检测技术　在道路桥梁中的应用，对弯沉测试、断面测试以及抗滑能力测试等仪器进行了介绍，可供同行参考。　关键词：无损检测技术：道路桥梁：应用　中图分类号：Ｕ４４６．３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２—４７８６（２０１１）２４—００６８—０３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｒｏａｄ＆Ｂｒｉｄｇｅ　ＷＡＮＧ　Ｒｅｎ－ｊｉａｎｇ　．ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｃａｏ　（１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｒｏａｄ＆Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏ．．Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１　０６３５．Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｒａｆｉｃ　Ｅｎｇｉｆｎｅｅｒｉｎｇ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｃｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０３７８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅａｎｉｎｇ　ｏｆ　ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉ—　ｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｃｈ　ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｓ　ｉｍａｇｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｌａｓｅｒ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｒｏａｄ　ａｎｄ　ｂｒｉｄｇｅ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｉｎｓｔｕｍｅｎｔｒｓ　ｆｏｒ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｓｔ，ｓｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｓｔ，ａｎｔｉ—ｓｌｉｄｅ　ａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｓｕｌｔｅｄ　ｂｙ　ｐｅｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｎｏｎｄｅｓｔｕｃｔｒｉｖｅ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｒｏａｄ　ａｎｄ　ｂｒｉｄｇｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　型的试件能满足该技术要求。　４　结语　会出现松散破坏。而采用马歇尔法成型的试件进行　初期养生后在试验的过程中出现了松散破坏．表明　冷再生混合料的抗松散性与压实工艺有关：　ｄ）采用静压法成型试件，在Ｍ　上对其进行抗　压回弹模量试验，结果表明在最佳乳化沥青用量下　成型的试件能满足抗压回弹模量大于８００ＭＰａ的要　求。　参考文献　本文通过对掺加不同乳化沥青剂量的冷再生混　合料进行水稳定性试验、高温稳定性试验、松散试　验和抗压回弹模量试验等室内试验，对比分析和探　讨了各种不同剂量乳化沥青冷再生沥青混合料的性　能，可以得出以下几点结论：　ａ）在不同温度、不同乳化沥青含量下进行混合　料的浸水马歇尔稳定度、残留稳定度和劈裂强度等　［１］吕伟民．沥青混合料设计原理与方法ｌＭ１．上海：　同济大学出版社．２００１．　试验，经验证混合料的水稳定性良好。残留稳定度　试验和劈裂试验均满足规范要求：　ｆ２１　ＪＴＪ　０５２－－２０００，公路工程沥青及沥青混合料试　验规程ｆＳ１．　『３］董泽蛟，谭忆秋，曹丽萍．乳化沥青冷再生混　ｂ）对掺不同乳化沥青剂量的冷再生混合料的高　温稳定性进行验证，结果表明乳化沥青冷再生混合　料具有较好的抵抗变形的能力：　合料的室内设计与性能评价研究ｌＪ１．公路交通科技，　２００６，２３（６）：４３—４７．　ｃ）利用肯塔堡飞散试验评价乳化沥青冷再生混　合料的初期抗松散性，发现采用旋转压实的试件不　６８　ｌ交通标准化　［４］吴超凡，曾梦澜，钟梦武，等．乳化沥青冷再　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ道路工程　１　引言　进行检测，并将检测数据图像化，从而呈现结构物　内部状况。激光全息技术是通过对全息摄影得到的　随着我国道桥建设的迅猛发展，高速公路里程　的快速延伸，传统的检测手段和评价方法已很难对　路面的真实状况做出准确的定性和定量判断。如何　科学地对高速公路的建设和养护质量进行评定。已　成为各级公路交通部门急需解决的问题。　在计算机科学和自动化控制技术不断发展的今　天，利用高精度测微技术，快速直观地发现道路桥　图像进行分析，求出相关力学量的方法，它具有精　度高、直观和能够对全场情况进行观测等优点。　３．２　频谱分析技术　频谱分析检　４技术的基本原理是对不同介质中　传播表面波的频率特性进行分析。采用一力锤在路　面结构表面施加瞬时垂直冲击力的方式．可得到一　梁病害隐患及其质量问题，不仅摆脱了道路人工检　测的落后局面，而且实现了由破损型检测向无损检　组以振源为中心的、沿地表一定深度向四周传播　的、具有各种频率分布的瑞雷面波。调整力锤重量　或不同的锤头型式，可以得到与之对应的频率成分　测技术的转变和从低速度、低精度向高速度、高精　度的发展。　的瑞雷面波信号，将传感器设置在不同的位置，可　２　无损检测技术的意义　传统的方法是对公路桥梁随机选点，钻孔取　以检测到波传播的频率。频谱分析技术可对路面各　分层介质的厚度、均匀性以及层间接触情况进行检　测。　３－３　超声波无损检测技术　样，在室内对所取样本进行分析和处理，从中获取　各种有价值的工程参数。这种方法的局限性表现为　以下几个方面：　超声波是一种声波，其频率高于人耳所能听到　的频率，它的传输过程遵循波的传播规律。超声波　路面检测技术是通过对材料介质发射超声波。进而　对接收到的反射波相关参数进行分析，从而对结构　内部破损情况进行准确判断的一种新型无损检测方　法。　ａ）因被测点是操作人员随机选择的，所以检测　结果很难具有代表性；　ｂ）由于检测点有限。覆盖面密度较小，使某些　存在缺陷的不良区段反而被漏检，从而埋下质量隐　患：　ｃ）虽然钻孔取样精度高，但其会对路面造成破　坏，且修补时费时费力。　无损检测技术作为快速、直观，且能够显示道　３．３．１　超声波检测基本原理　当超声波从一种声阻抗率为　一Ｃ　的介质向另　种声阻抗率为　＝ｐ：Ｃ　的介质传播时，一部分在界　桥内部状态的检测设备和技术手段，能够弥补传统　方法的不足，它在开展道桥无损检测技术研究、建　立科学的评价体系、改善路面设计等方面具有重要　面上形成反射波，另一部分则穿过界面，形成折射　波，见图１。　入射　反射波　的意义．也必将带来道桥改造方案的优化和公路桥　梁管养水平的提高。　３　无损检测技术在道路桥梁中的应用　３．１　图像技术　Ｚ　２Ｃ２　￣／，／．．／－／／，Ｚ，／／，／／／／／／　／　／　五　ｃｌ　＼．　图像技术主要包括红外成像技术和激光全息图　像摄影技术。红外成像技术原理是利用不同材料介　质所对应的不同的导热性能，而高精度的热敏传感　器可对结构物内部的热传导规律和温度场分布状况　图１　超声波在不同界面的反射与折射　３．３．２　超声波检测方法　通过在介质的不同位置设置传感器，测量超声　生混合料设计方法试验研究［Ｊ］．湖南大学学报：自　然科学版，２００８，（８）：１９—２３．　［６］拾方治，李秀君，孙大权，等．冷再生沥青混　合料设计方法概述［Ｊ】．公路，２００４，（１１）：１０２—１０７．　［５］吴旷怀，李燕枫，杨国梁，等．乳化沥青冷再　生沥青混合料的研究【Ｊ１．暨南大学学报：自然科学　版，２００８，（６）：２８１—２８５．　收稿日期：２０１１－０７—１８　２０１１年１２７Ｊ第２４期ｌ　６９　道路工程Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　波在一定范围内的传播时间，求得波速，不仅可利　用速度与介质参数的关系测定材料的弹性模量、抗　压强度和抗折强度等，还可用以检测材料或内部结　构的缺陷。若假定路面结构为无限大的固体介质，　则其波速公式为：　、／　式中：　￡＿波速，ｒｄｓ；　Ｅ——弹性模量，ＭＰａ：　ｐ——介质材料密度，ｋｇ／ｃｍ　；　——㈩　～—～：—，　图２　探地雷达对地面的检测示意图　３．６．２　探地雷达检测特点　探地雷达检测的特点是能够对缺陷区的形状、　大小和深度等进行精确测定，操作方便、省时省　力；可实现大范围内检测而不受周围环境影响。探　地雷达主要用于对道路面层厚度、道路基层密实　性、基层厚度以及道桥病害等进行检测，还可根据　探地雷达的特性，实现对道路材质、裂缝以及桥梁　泊松比。　因超声波无损检测技术具有操作简单、检测方　便、价格相对低廉等优点，在路面检测中的应用前　景非常广阔。　３．４　激光检测技术　激光的高亮度，具备较好的方向性、相干性和　衍射性。激光的光强愈强则光电流愈强，路面检测　正是利用了激光这一原理。当激光的光强发生变化　时，光电流也随之发生变化，根据所标定的光电流　与位移的关系，通过光电流的变化反算弯沉位移的　变化量　结构等的检测。　４　主要无损检测仪器　４．１　弯沉测试仪器　路面弯沉是衡量柔性路面强度的一项重要指　标。落锤式弯沉仪（ＦＷＤ）是目前应用较广的弯沉　检测设备。研究表明，由于ＦＷＤ的冲击荷载与时　速为６０ｋｉｎ～８０ｋｉｎ的车辆对路面所形成的荷载相似，　可较好地模拟行车荷载。　路面弯沉检测技术的发展经历了静力弯沉仪、　在路基和路面检测中，激光主要被用于距离测　定、弯沉测定以及纹理深度测定和平整度的测定。　３．５　光纤传感检测技术　光纤传感检测技术是利用光纤对某些特定的物　理量敏感，将外界物理量转换成可直接进行测量的　光信号的检测技术。将光纤传感检测技术应用于桥　梁检测，可实现对桥梁钢索索力的监测，也可完成　对预应力连续混凝土梁内部应力、应变特性的科学　测量和监测，构成光纤智能桥梁。　３．６　探地雷达检测技术　３．６．１　探地雷达检测原理　振动式弯沉仪、落锤式弯沉仪（ＲＷＤ）、滚动式弯　沉仪（ＲＷＤ）。特别是正处于研究阶段的新一代弯　沉仪ＲＷＤ。它采用先进的高频激光扫描，对行驶　中的测试车在路表产生的弯沉予以连续记录，测试　速度约为８８．５ｋｒｒｄｈ，远大于ＦＷＤ，其最大优点是埘　路表真实受力状态进行记录，而不是模拟荷载状态　下的弯沉　４．２　断面测试仪器　探地雷达是利用ＩＯＭＨｚ～１０００ＭＨｚ或更高的高　频电磁脉冲波，以宽频、短脉冲的形式由发射天线　送入地下。因各种材料的介电常数不同（见表１），　断面测试主要包括平整度与车辙，我国最早使　用的检测设备是路面横断面仪和横断面尺，２Ｏ世纪　９０年代引进了目前世界上较先进的平整度与车辙检　雷达脉冲在地下传播过程中．当遇到不同的电性介　质交界面时。部分雷达波被反射回地面，而被天线　接收（见图２）。　表１　常见材料的介电常数表　材料　介电常数　空气　１　沥青　混凝土　土壤　含水２０％的土壤　冰　３￣５　４￣６　３～５　１ｏ（４～４０）　３－２　测设备——连续式激光断面仪。它不仅测速可达到　８０ｋｍ／ｈ，同时因其可对横坡、纵坡、转弯曲率等指　标进行测量，而在道路路面检测中被广泛应用。　４．３　抗滑能力测试仪器　目前路面抗滑能力测试设备主要有横向力系数　测试仪、刹车式摩擦系数测试仪和不完全刹车式摩　擦系数测试仪等，其中横向力系数测试仪在我国应　７０　Ｉ交通标准化　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ道路工程　水泥士挤密桩处理路基病窖的　马　骅　（邢台市邢衡高速公路管理处，河北邢台０５４０００）　摘要：结合某路段路基病害处理的实例，介绍水泥土挤密桩在处理既有线路路基病害过程中的设计、施工、检测等方面　的经验，可供同行参考。　关键词：路基下沉变形；水泥土挤密桩；施工质量控制；检测标准　中图分类号：Ｕ４１７．５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００２—４７８６（２０１１）２４—００７１—０３　Ｓｏｍｅ　Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｅｒｉｅｎｃｅ　０ｎ　Ｕ　ＵｓｉＳ１ｎｇ　Ｃｅｍｅｎｔ－Ｓｏｉｌｎ　ｅ　　Ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　Ｐｉｌ＇ｉｌｅ　ｔｏ　Ｔｒｅａｔｅ　ｔｏ　１　ｒｅａｔ　Ｓｕｂｇｒａｄｅ　Ｄｉｓｅａｓｅ　ＭＡ　Ｈｕａ　（Ｘｉｎｇ—Ｈｅｎｇ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　Ｘｉｎｇｔａｉ　Ｃｉｔｙ，Ｘｉｎｇｔａｉ　０５４０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａｎ　ｉｎｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｄｉｓｅａｓｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｎｅ　ｈｉｇｈｗａｙ，ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｅｍｅｎｔ－ｓｏｉｌ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｐｉｌｅ　ｉｎ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｄｉｓｅａｓｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｓｕｌｔｅｄ　ｂｙ　ｐｅｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｓｉｄｅｎｃｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｂｇｒａｄｅ；ｃｅｍｅｎｔ－ｓｏｉｌ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｐｉｌｅ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ；　ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ　ｏｆ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　朔黄线Ｋ２６９～Ｋ２７３段路基位于河北省灵寿县境　内，地形略有起伏，地势开阔，路基填方高８ｍ～　通车（限速２５ｋｍ／ｈ）。２０００年１Ｏ月线路经验收，交由　工务段管理，１１月工务段反映此段路基有病害存　在。　１　路基病害情况　１１ｍ，路基本体于１９９８年９月填筑完成，２０００年１月　通车运营。２０００年７月灵寿县境内遭遇５０年一遇的　大暴雨，Ｋ２６９～Ｋ２７０段路基既有四边形骨架护坡被　Ｋ２６９　Ｋ２７３段线路起道后。很快沉降２ｃｍ～　３ｃｍ，路基基床及下部填料含水量较大，松软，受　冲毁，边坡溜塌，部分地段路肩滑下，碴脚外露，　情况十分危急，经施工单位奋力抢修，终于保证了　力后向两侧挤出现象较突出。从动态检测看，此段　用较为广泛。　标准化，２０ｌ１，２４３（８）：７８—８０．　此外，还有涡流检测仪、泄漏检测仪、射线透　视检测仪等多种无损检测仪器。　５　结论　『２１乔烈艳．无损检测技术在道路施工中的应用与　发展『Ｊ］．建材世界，２０１０，３１（４）：５６—５９．　［３］秦想姣，刘礼刚，蒋鑫．路面无损检测技术应　用与发展探讨『Ｊ］．山西建筑，２０１０，３６（２２）：２９８—　２９９．　无损检测技术是一门多学科的、综合性的应用　技术。在无损检测技术的应用中，应善于把基础理　论与工程实际相结合，大胆创新，不断提高道桥养　护管理科学化水平。　参考文献　作者简介：王仁健（１９８Ｏ一），男，山东人，工程师，工程部　经理，主研方向为高速公路路基、路面、桥梁、隧道等工　程的施工及管理。　收稿日期：２０１１－０８—３１　［１】李永利，董伟．路面无损检测技术探析［Ｊ］．交通　２０１１年１２月第２４期ｌ　７１