市政路橋工程的試驗檢測技術研究

王俊

（中交建筑集團有限公司，北京 100022）

1 試驗檢測技術原理與方法

1.1 常用試驗檢測技術概述

試驗檢測技術是一種使用科學方法和設備對材料、組件或系統性能進行檢查的工程技術。在市政路橋工程中，試驗檢測技術被廣泛應用于工程建設和維護的各個階段，包括材料選擇、工藝質量控制、施工過程監控以及工程壽命評估等。

首先，材料試驗檢測技術被應用于檢測混凝土、鋼材、瀝青等各種建筑材料的物理和機械性能，如硬度、強度、耐久性等。這對于保證工程質量、預防因材料問題導致的結構問題、降低安全風險具有重要意義。

其次，工藝試驗檢測技術在工程施工過程中起關鍵作用。通過檢測施工過程中的工藝參數，如混凝土的澆筑溫度、坍落度以及工藝設備的工作狀態等，可以有效控制工藝質量，防止施工過程中出現質量問題。

最后，結構試驗檢測技術用于評估工程結構的安全性和穩定性，如利用聲學測量、紅外熱像、雷達探測等非破壞性檢測技術，可以對橋梁、道路的內部結構、缺陷進行檢測和評估[1]。通過這種方式，可以在不影響工程運行的情況下，定期進行安全檢查和維護，及時發現和預防潛在的安全風險。

1.2 非破壞性試驗檢測技術

非破壞性試驗檢測技術是一種在不影響被檢測對象正常功能或結構完整性的前提下進行檢測的技術。這種技術在市政路橋工程中被廣泛應用于評估結構的安全性和壽命，以及檢測潛在的缺陷和病害。以下是四種常用的非破壞性試驗檢測技術：

一是聲學/超聲波檢測技術。通過發射超聲波并接收反射波，根據反射波的速度、振幅等特性，檢測結構內部的缺陷。在橋梁檢測中，可以用于檢測裂縫、空洞、脫層等問題。

二是紅外熱像技術。利用紅外熱像儀檢測物體的熱輻射，進一步推斷其內部結構或狀態。在路面檢測中，可用于發現裂縫、車轍以及路基潛在的空洞等。

三是雷達探測技術，也稱為地質雷達或GPR。通過向結構發射高頻電磁波，然后接收反射信號，探測結構內部的情況。在橋梁和道路檢測中，可用于探測混凝土內的鋼筋腐蝕、混凝土裂縫和路基空洞等。

四是電磁場檢測技術。通過檢測結構表面電磁場的變化，判斷結構內部的狀態，常用于檢測鋼筋混凝土結構中鋼筋的位置、數量、方向和腐蝕情況[2]。

1.3 具有代表性的破壞性試驗檢測技術

破壞性試驗檢測技術是通過對被檢測對象進行破壞性的操作以揭示其性能或狀態的技術。此類技術通常用于檢測材料的強度、韌性、硬度等基本性能。在市政路橋工程中，通常應用以下五種破壞性試驗檢測技術：

一是拉伸試驗，是一種用于測定材料力學性能的試驗方法。通過對試樣施加拉伸荷載，直至破壞，測定其拉伸強度、斷后伸長率等性能指標，該技術被廣泛應用于鋼材、瀝青、塑料等材料的性能測定。

二是壓縮試驗，通過在試樣上施加壓力，直至試樣破壞，從而測定材料的抗壓強度。在市政路橋工程中，壓縮試驗常用于混凝土、巖石等材料的性能測定。

三是彎曲試驗，通過在試樣上施加彎曲荷載，直到試樣破裂，從而測定材料的彎曲強度和剛性，常用于評估鋼筋、混凝土、木材等材料的性能。

四是沖擊試驗，測定材料在快速荷載作用下的斷裂行為，以評價材料的沖擊韌性。在市政路橋工程中，沖擊試驗通常用于鋼材和塑料等材料的性能測定。

五是瀝青路面和水泥混凝土路面鉆取芯樣。在市政路橋工程中，用于檢測路面壓實度和實體混凝土強度。

2 試驗檢測技術在市政路橋工程中的應用

2.1 市政道路工程

在設計階段，試驗檢測技術主要用于評估材料的性能，如強度、耐久性、抗裂性等。常用的方法包括拉伸試驗、壓縮試驗、沖擊試驗等，以準確地測定材料的力學性能，為施工設計提供科學依據。另外，可以利用非破壞性檢測技術，如超聲波檢測、紅外熱像檢測等，對現有道路進行評估，為施工設計提供參考。

在施工階段，試驗檢測技術主要用于質量控制和過程監控。例如，通過對混凝土澆筑過程中的澆筑溫度、坍落度等參數進行檢測，可以保證混凝土的質量和性能。通過對瀝青鋪設的厚度、均勻性等參數進行檢測，可以保證路面的平整度和耐用性。同時，可以利用聲學或電磁場檢測技術，對施工過程中的質量問題進行實時檢測和早期預警。

工程完成后，試驗檢測技術用于道路定期檢查和維護。例如，利用雷達探測技術，可以探測道路基礎的空洞、下沉等問題。利用聲學或紅外熱像檢測技術，可以檢測路面的裂縫、車轍等問題。這些非破壞性檢測技術，可以在不影響道路使用的情況下定期進行安全檢查，及時發現和預防潛在的安全風險[3]。

2.2 市政橋梁工程

在設計階段，試驗檢測技術是橋梁設計的重要參考依據。破壞性試驗，如拉伸試驗、壓縮試驗、彎曲試驗和沖擊試驗等，可以準確評估材料的力學性能，為橋梁設計提供基礎數據。非破壞性試驗，如超聲波檢測、雷達探測技術等，可以對現有橋梁的結構完整性進行評估，為新橋梁設計提供參考。

在施工階段，試驗檢測技術被用于質量控制和過程監控。例如，采用聲學或電磁場檢測技術，可以實時檢測混凝土澆筑的密實度和溫度，保證混凝土的質量和性能。同時，可以利用這些技術對橋梁施工過程中的問題進行早期檢測和預警，預防潛在的質量問題。

在運行階段，試驗檢測技術被用于橋梁的維護和管理。例如，利用雷達探測技術，可以探測橋墩、橋臺的下沉、裂縫等問題。利用聲學或紅外熱像檢測技術，可以檢測橋面的裂縫、剝落等問題。這些非破壞性檢測技術，可以在不影響橋梁正常使用的情況下，定期進行安全檢查，預防和早期發現潛在的安全風險。

市政橋梁工程的試驗檢測技術應用不僅能夠提高工程的安全性和耐用性，降低維護的難度和成本，也能為橋梁工程的優化設計和智能管理提供新思路。

2.3 案例分析與應用效果評估

2.3.1 京哈高速公路長春至哈爾濱改擴建工程長春至拉林河段

京哈高速公路是中國重要的交通通道之一，長春至哈爾濱段的改擴建工程由四車道改為八車道，此項工程面臨的主要挑戰是如何確保大斷面瀝青混合料攤鋪的均勻性。為此，工程團隊采用了紅外熱像掃描和地質雷達等試驗檢測技術，對瀝青攤鋪質量進行實時檢測。檢測結果顯示，攤鋪質量總體良好，對于少數出現均勻性問題的區域，工程團隊及時進行了調整和修復，確保了道路的使用性能和安全性。

2.3.2 赤峰市中環路快速化改造工程

赤峰市中環路快速化改造工程，設計使用100 萬立方米水泥混凝土。為了控制工程質量，團隊采用了混凝土強度、硬度等試驗檢測技術。檢測結果顯示，大部分施工區段的混凝土強度和硬度達到了設計要求，對于個別不符合要求的區段，施工團隊及時進行了修復和強化。通過實時的試驗檢測，成功提高了工程整體質量，減少了后期維護成本。

3 試驗檢測技術在市政路橋工程中應用存在的問題和面臨的挑戰

3.1 存在的問題

盡管試驗檢測技術在市政路橋工程中發揮了重要作用，但在應用過程中還存在一些問題，主要包括以下方面：

一是檢測精度和效果。盡管非破壞性檢測技術已經得到廣泛應用，但其檢測精度和效果在不同環境和條件下可能會有所不同。例如，對于深埋或復雜的橋梁結構，某些非破壞性檢測技術可能無法提供完全準確的結果。

二是檢測范圍和深度。一些檢測技術由于受到技術或設備的限制，可能無法進行大范圍或深度檢測。例如，一些聲學或電磁檢測技術在大范圍的混凝土結構中可能無法獲取詳細的信息。同時，某些破壞性檢測技術可能會對結構產生破壞，使得其應用范圍受到限制。

三是技術應用成本和效率。試驗檢測技術的應用通常需要專業的設備和人員，這會提高檢測成本。同時，一些檢測過程可能比較耗時，這在一定程度上限制了其在大規模工程中的應用。

四是數據處理和分析。試驗檢測通常會產生大量的數據，如何有效處理和分析這些數據，從中獲取有用的信息，是一個問題。此外，由于數據類型和來源的多樣性，如何將不同類型的數據進行有效集成，以提供更全面的檢測結果，也是一個問題。

五是技術和標準的更新。隨著技術的發展，新的檢測設備和方法不斷出現，因此，在應用新技術與制訂新標準方面需要及時跟進。

國內學者劉杰等[3]研究發現，鋼支撐+圍護樁對基坑土體側向變形有很好的限制作用，改變鋼支撐的施作位置對限制基坑的側向變形有重要作用.潘隆武等[4]就盾構井開挖進行研究，發現盾構井部分連續墻變化具有空間尺寸影響，長邊連續墻變形比較均勻，而短邊連續墻最大位移隨著開挖深度一直下降，形成向四周發展的漏斗狀分布.萬志輝等[5]研究發現，圍護結構的入土深度達到一定程度后，對變形影響不明顯.而土體的彈性模量及內摩擦角增大，明顯圍護結構位移變小.

3.2 面臨的挑戰

第一，技術更新迅速。科技進步使得新的檢測設備和方法不斷涌現，這對檢測技術人員而言是一個挑戰，他們需要快速學習并深入掌握新技術。

第二，數據管理和分析。隨著大數據和人工智能技術的發展，試驗檢測技術將產生大量的數據。如何妥善管理這些數據，如何從中提取有價值的信息，如何借助這些信息來進行預測和決策，都是當前面臨的挑戰。

第三，高效的質量保證。由于市政路橋工程規模通常較大，所以需要高效的檢測方法確保工程質量。如何在有限的時間內，使用最合適的方法進行檢測，以達到高質量的建設目標，是一個重大的挑戰。

第四，復雜的環境條件。市政路橋工程往往涉及復雜的環境條件，如不同的地質條件、氣候條件等。這些因素可能會影響到檢測結果的準確性，因此如何在復雜的環境條件下確保檢測結果的準確性是一個挑戰。

第五，持續的健康檢測需求。隨著對城市基礎設施安全性的要求日益提高，如何在不影響工程正常運行的情況下，進行長期的、實時的健康檢測，是試驗檢測技術面臨的一個重大挑戰。

第六，資源和成本的壓力。試驗檢測技術的應用需要大量的資源，包括設備、人力和時間等。而且，一些高精度的檢測設備和方法應用成本可能會較高。如何在資源和成本有限的情況下，實現高效和精確的檢測是一個持續存在的挑戰。

3.3 對策和建議

面對市政路橋工程試驗檢測技術應用存在的問題和面臨的挑戰，提出以下對策和建議：

二是人才培養與技術培訓。通過與高校、研究機構等合作，持續培養專業的試驗檢測技術人才。同時，應定期為在職人員提供技術培訓，以確保他們能夠熟練掌握并應用新的檢測技術。

三是數據管理和智能分析。建立健全數據管理系統，對檢測數據進行有效管理，并利用人工智能等技術，對數據進行深度分析，以提取有價值的信息，并用于決策支持。

四是標準制訂與更新。隨著技術的發展，需要不斷更新和完善檢測技術標準，以適應新的技術和方法。同時，對于新引進的技術和設備，要進行嚴格的驗收和評估，確保其符合相關標準。

五是綜合應用多種檢測方法。針對不同的工程條件和要求，需要綜合應用多種檢測方法，以獲得更全面、準確的檢測結果。對于不同的檢測結果，要進行科學的比較和分析，以確保最終決策是基于準確、可靠的數據。

六是預算投入與資源優化。對于試驗檢測工作，要有足夠的預算投入，以保證其正常進行。同時，通過優化資源配置，提高檢測效率和準確性，同時降低檢測的成本。

4 結語

市政路橋工程試驗檢測技術對保證工程質量、提高工程效益有重要作用，但實際應用中在精度、范圍、成本、效率及數據處理等方面存在一些問題，同時面臨技術更新迅速、數據管理復雜、環境因素影響等方面的挑戰。對此，文章提出了技術研發與引進、人才培養與技術培訓、數據管理和智能分析、標準制訂與更新、綜合應用多種檢測方法及預算投入與資源優化等對策和建議，希望通過上述措施，能夠實現工程質量和效益的最大化。