路橋工程施工中的無損檢測技術(shù)

邱佳偉

(浙江浙交檢測技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000)

1 工程概況

某長江公路大橋建設(shè)工程項(xiàng)目，路面寬度設(shè)計(jì)為33.5 m，主線路的總長度設(shè)計(jì)為2.47 km。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)為雙向六車道，行車速度為1 000 km/h，屬于I級公路標(biāo)準(zhǔn)。公路大橋路面鋪設(shè)瀝青混凝土，路面的軸載設(shè)計(jì)為BZZ-100 kN；該項(xiàng)目在施工過程中使用無損傷檢測技術(shù)對橋面質(zhì)量、混凝土強(qiáng)度等進(jìn)行檢測。

2 試驗(yàn)室建設(shè)

施工期間施工單位在項(xiàng)目部內(nèi)建立了一個(gè)工地試驗(yàn)室，試驗(yàn)室位于場坪區(qū)收費(fèi)站附近，總建筑面積達(dá)到1 600 m2。按照建筑物的功能進(jìn)行劃分，試驗(yàn)室可以細(xì)分為綜合辦公區(qū)域、試驗(yàn)區(qū)域、生活區(qū)域；其中試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)又包含樣品保管室、土工試驗(yàn)室、混凝土試驗(yàn)室、石材試驗(yàn)室、外檢試驗(yàn)室、水泥試驗(yàn)室、集料試驗(yàn)室、養(yǎng)護(hù)室；綜合辦公區(qū)域包括辦公室、資料管理室、會議室。試驗(yàn)區(qū)域的規(guī)劃總計(jì)面積為302 m2。試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)各個(gè)試驗(yàn)室的布置嚴(yán)格按照《公路工程工地試驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化指南》管理規(guī)定進(jìn)行布置。生活區(qū)域內(nèi)建立一座籃球場，供工作人員日常休閑娛樂，并配備單獨(dú)的衛(wèi)生間、廚房與食堂。

3 無損檢測技術(shù)

3.1 橋面質(zhì)量檢測

1)檢測技術(shù)。橋面部分的施工質(zhì)量檢測使用雷達(dá)無損檢測技術(shù)，檢測內(nèi)容為不同跨徑的橋面與局部施工區(qū)域。這種檢測技術(shù)是借助雷達(dá)探測儀將雷達(dá)波發(fā)送至混凝土橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部，通過雷達(dá)波反饋獲取橋梁結(jié)構(gòu)的具體信息[1]。在實(shí)際檢測的過程中，假若雷達(dá)波遇到空洞、縫隙等質(zhì)量缺陷時(shí)，雷達(dá)波會發(fā)生顯著的變化，檢測人員可以通過反饋回來的雷達(dá)波對橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量缺陷進(jìn)行判斷。雷達(dá)無損檢測技術(shù)具備較強(qiáng)的穿透能力，且發(fā)射的雷達(dá)波頻段非常寬，比較適合使用在地下橋梁混凝土結(jié)構(gòu)檢測活動中。

進(jìn)一步而言，由于鋼混結(jié)構(gòu)中存在大量的鋼筋，鋼筋會形成電場屏蔽效應(yīng)，導(dǎo)致雷達(dá)波在發(fā)射的過程中受到一定的影響，促使最終的檢測結(jié)果可能與實(shí)際情況存在偏差，這也就意味著雷達(dá)無損檢測技術(shù)并不適合使用在混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量缺陷的檢測場景中，但是針對檢測混凝土中鋼筋位置卻有良好的效果。

2)檢測結(jié)果。結(jié)合雷達(dá)無損檢測的結(jié)果來看，混凝土局部區(qū)域的密實(shí)性比較差，鋼筋網(wǎng)起伏程度較大，鋼筋保護(hù)層的厚度不一致。主要表現(xiàn)出以下質(zhì)量缺陷：主橋梁第6、7跨的箍筋施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求；3#區(qū)域混凝土的密實(shí)性不符合設(shè)計(jì)要求；主橋梁第37、38跨主道的鋼筋網(wǎng)出現(xiàn)起伏現(xiàn)象且鋼筋的保護(hù)層厚度不一致；5#區(qū)域鋼筋網(wǎng)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象。

3.2 混凝土強(qiáng)度檢測

1)檢測技術(shù)。①回彈檢測法，這種檢測技術(shù)是橋梁混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢測活動中使用較為頻繁的檢測技術(shù)之一，使用重錘彈擊混凝土表面，觀察重錘回彈次數(shù)來確定混凝土的強(qiáng)度；②超聲-回彈綜合檢測技術(shù)，這種檢測技術(shù)來檢測混凝土強(qiáng)度時(shí)其檢測結(jié)果更為精準(zhǔn)，可以有效彌補(bǔ)單一性檢測技術(shù)的不足。

該項(xiàng)目使用混凝土超聲波檢測技術(shù)來檢測混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的聲速值，使用回彈儀錘擊混凝土的方式來檢測混凝土的回彈值，借助測強(qiáng)曲線獲取混凝土的回彈代表值與聲速代表值，以此計(jì)算出混凝土的抗壓強(qiáng)度數(shù)值。結(jié)合該項(xiàng)目來看，橋面部分總計(jì)設(shè)置10個(gè)檢測區(qū)域，共計(jì)160個(gè)檢測點(diǎn)。嚴(yán)格按照規(guī)范要求去除其中無效的檢測數(shù)據(jù)，然后對檢測面進(jìn)行修正，最后獲取檢測結(jié)果。

2)檢測結(jié)果。最終的檢測結(jié)果顯示：混凝土的抗壓強(qiáng)度平均數(shù)值為45.3 MPa，最小值為41.5 MPa，標(biāo)準(zhǔn)差為2.75?；炷镣贫◤?qiáng)度值為40.8 MPa，不難發(fā)現(xiàn)該項(xiàng)目的混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求的C40強(qiáng)度標(biāo)號。

3.3 鋼筋銹蝕檢測

1)檢測技術(shù)。該項(xiàng)目使用電阻率檢測技術(shù)對鋼筋銹蝕項(xiàng)目進(jìn)行檢測，使用專業(yè)的設(shè)備向混凝土傳輸脈沖電流，保證脈沖電流與鋼筋銹蝕電流流動的方向保持一致，在檢測的過程中，合理調(diào)整脈沖電壓、電流頻率、電壓幅值，從而獲得極化電阻。電阻率檢測可以有效檢測出鋼筋銹蝕的具體情況，且檢測的結(jié)果精準(zhǔn)性比較高，可以為工作人員在判斷橋梁主體結(jié)構(gòu)的使用壽命時(shí)提供科學(xué)合理的依據(jù)。該項(xiàng)目檢測時(shí)在橋面隨機(jī)抽取5處土層進(jìn)行電阻率檢測。

2)檢測結(jié)果。檢測結(jié)果顯示：在被檢測的5處檢測點(diǎn)的電阻率均超出了1 kΩ·m，這直接反映出鋼筋未出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，符合設(shè)計(jì)要求。

在二語水平測試中，組1平均分為30.50/50，標(biāo)準(zhǔn)差為 3.50，屬于中低水平;組 2平均分為35.55/50，標(biāo)準(zhǔn)差為2.81，屬于中高水平。學(xué)生成績分布均衡，測試效度與信度良好。

3.4 鋼筋保護(hù)層檢測

1)檢測技術(shù)。使用脈沖回波檢測技術(shù)檢測鋼筋保護(hù)層的厚度。使用沖擊回波儀器對橋梁進(jìn)行沖擊，記錄短時(shí)間內(nèi)形成的脈沖波，結(jié)合反射波基本原理判斷橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的質(zhì)量缺陷、具體位置，確定橋梁構(gòu)件是否出現(xiàn)孔洞、裂縫等現(xiàn)象。這種檢測技術(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)中的材料分層具有非常高的敏感性，比較適合使用在橋梁表面縫隙深度、鋼混結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、鋼筋銹蝕導(dǎo)致混凝土脫粒檢測活動中。該項(xiàng)目總計(jì)抽檢了4處鋼筋保護(hù)層，分別為橋梁的第6跨、第7跨、第37跨以及第38跨。

2)檢測結(jié)果。檢測結(jié)果顯示：第6跨的鋼筋保護(hù)層的厚度均值為49.5 mm；第7跨的鋼筋保護(hù)層的厚度均值為57.1 mm；第37跨的鋼筋保護(hù)層的厚度均值為45.8 mm；第38跨的鋼筋保護(hù)層檢測抽取了三個(gè)點(diǎn)，檢測結(jié)果分別為24、27、25 mm，第38跨這三個(gè)點(diǎn)相對比較薄，且表面存在露筋現(xiàn)象。

3.5 混凝土內(nèi)部質(zhì)量檢測

1)檢測技術(shù)。①利用超聲波檢測技術(shù)，檢測人員結(jié)合超聲波在混凝土內(nèi)部傳播的速度來確定混凝土結(jié)構(gòu)是否存在質(zhì)量缺陷。這種檢測技術(shù)是利用超聲波檢測儀器向混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)射超聲脈沖波，從而獲得超聲波傳播的速度、頻率、幅值等相關(guān)數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而確定混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在質(zhì)量缺陷[2-3]。超聲波信號具備較強(qiáng)的穿透力，能夠有效滿足大體積混凝土對檢測技術(shù)的要求，不會對混凝土質(zhì)量造成影響。近年來，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，智能化的超聲儀應(yīng)運(yùn)而生，有效提高了檢測活動的作業(yè)效率與精準(zhǔn)性；②紅外成像無損檢測技術(shù)。這種檢測技術(shù)的原理是將混凝土內(nèi)部的質(zhì)量缺陷與熱傳導(dǎo)系數(shù)進(jìn)行對比，通過二者之間的差異來確定是否存在質(zhì)量缺陷。在使用紅外成像檢測技術(shù)時(shí)，假若混凝土內(nèi)部存在質(zhì)量缺陷，那么熱量分布會顯現(xiàn)出不均勻的圖像，這種檢測技術(shù)屬于非接觸式檢測，不會對混凝土的質(zhì)量造成任何影響。該項(xiàng)目的檢測部位設(shè)置在預(yù)應(yīng)力管道部位，檢測項(xiàng)目為預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)部的壓降是否飽滿。

2)檢測結(jié)果。檢測結(jié)果顯示：①檢測區(qū)域內(nèi)的波速平均值為4 448 m/s，反映出混凝土內(nèi)部質(zhì)量比較高，未出現(xiàn)振搗不密實(shí)、蜂窩麻面等質(zhì)量缺陷，局部出現(xiàn)一處聲波速度較低現(xiàn)象；②預(yù)應(yīng)力管道壓漿飽滿，符合設(shè)計(jì)要求，未發(fā)現(xiàn)明顯質(zhì)量缺陷。

3.6 樁基檢測

3.6.1 檢測過程

使用超聲檢測技術(shù)對橋梁的灌注樁基礎(chǔ)進(jìn)行檢測，檢測前保證發(fā)射與接受過程的同步性，且實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)整換能器位置的功能，避免因高程偏差過大而導(dǎo)致檢測結(jié)果與實(shí)際情況存在較大偏差，嚴(yán)格意義上，高程誤差應(yīng)該控制在20 mm以內(nèi)。

1)聲速判據(jù)?；炷恋膹?qiáng)度會對原材料的聲速造成一定的影響，針對檢測面的聲速偏低、離散性偏小問題，可以利用同樣試塊的檢測結(jié)果來對聲速進(jìn)行確定。

聲速離散系數(shù)與樁基礎(chǔ)的均質(zhì)性具體情況如表1所示。

表1 聲速離散系數(shù)及橋梁樁基均質(zhì)性級別

該項(xiàng)目灌注樁的聲速離散系數(shù)Cv的檢測結(jié)果為3.8，故樁基均質(zhì)性等級屬于A級，說明符合設(shè)計(jì)要求。

2)波幅、樁深波動曲線。波幅的標(biāo)準(zhǔn)值以平均值減去6 dB為依據(jù)，假若波幅檢測的數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)值，則說明該區(qū)域存在質(zhì)量缺陷。進(jìn)一步來看，由于波幅屬于一個(gè)相對量，樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)又存在一定的波動性，所以波幅規(guī)律總結(jié)的難度比較大。

3)PSD(Power Spectral Density，功率譜密度)值判據(jù)。使用斜率法來對異常進(jìn)行判斷，簡單而言是假若局部檢測點(diǎn)的PSD發(fā)生較大的波動以后，則可以將其視作質(zhì)量缺陷區(qū)域。關(guān)于樁身結(jié)構(gòu)完整性的具體情況如表2所示。

表2 依據(jù)PSD值對混凝土灌注樁類型的判斷

結(jié)合檢測結(jié)果來看，該項(xiàng)目的樁基礎(chǔ)混凝土的PSD值比較穩(wěn)定，各個(gè)檢測點(diǎn)的聲速與波幅均超出標(biāo)準(zhǔn)值，屬于I類樁。

4 結(jié)束語

無損傷檢測技術(shù)比較適合使用在道路橋梁檢測活動中，在保證橋梁結(jié)構(gòu)不受到影響的前提下，精準(zhǔn)檢測出橋梁的整體質(zhì)量狀況。檢測結(jié)果可以作為后期維護(hù)橋梁工程的重要依據(jù)。

[ID:013500]