道路橋梁工程中無損檢測技術應用研究

劉永偉

（中交公路規劃設計院有限公司，北京 100010）

0 引言

道路橋梁作為我國重要的交通基礎設施，在推動我國社會經濟發展方面有重要作用，因此定期對其進行全面檢測至關重要。然而，傳統的檢測方法會對道路橋梁結構造成損傷，且檢測精度難以達到預期效果。因此，必須積極引入無損檢測技術，在保護結構完整性的同時，提高檢測準確率，為交通運輸業的健康發展提供有力保障。基于此，對道路橋梁工程中無損檢測技術的具體應用進行研究。

1 在道路橋梁工程中應用無損檢測技術的必要性

1.1 保護橋梁結構的完整性

無損檢測技術憑借自身的先進性和準確性，在道路橋梁檢測領域發揮著重要作用。當前，常用的無損檢測技術包括紅外熱像、超聲波（見圖1、圖2）、激光以及電磁波等，在檢測過程中可在不破壞橋梁結構的前提下，深入探測裂縫深度、鋼筋銹蝕情況及混凝土內部空洞等潛在問題，對道路橋梁進行全面、細致的檢測與分析，有助于實時掌握橋梁內外部結構的健康狀況。此外，無損檢測技術還具備操作簡便、適用范圍廣、準確度高等優勢，無論是新建橋梁還是老舊橋梁，無論規模大小，此類技術均能發揮有效作用。

圖1 超聲脈沖回波法反射脈沖幅值譜

圖2 超聲脈沖回波法進行混凝土空洞掃描

傳統道路橋梁檢測方法，如通過鉆取混凝土核心樣本的方式評估混凝土的壓縮強度和成分質量，會損壞橋梁結構，且該方法不能提供關于結構內部的詳細信息，如鋼筋銹蝕、內部裂縫等。而采用地質雷達（GPR）無損檢測技術，可以有效檢測混凝土結構中的內部裂縫和腐蝕情況；紅外熱像儀可以檢測橋梁表面和內部的溫度變化，從而發現潛在的問題區域；超聲波檢測可用于檢測混凝土和鋼結構中的缺陷。破壞性檢測與無損檢測對比如表1 所示。

表1 破壞性檢測與無損檢測對比

例如，某城市的一座大型高架橋在建設后的第五年，表面出現裂縫，需要進行檢測。傳統的破壞性檢測可能需要進行大量鉆取會破壞結構的完整性，為保證結構完整性，工程團隊采用了GPR 和紅外熱像儀組合檢測技術，在不損壞結構的情況下成功地定位了問題區域。檢測結果可為工程師和管理者提供寶貴決策依據，能夠更有針對性地制訂維修與保養計劃，及時預防和解決各種安全隱患。

1.2 提升工程效率、節約成本

與傳統的破壞性檢測技術相比，采用無損檢測技術不需拆解道路橋梁結構，能夠有效減少對交通的干擾與人力物力投入，且能有效降低整體檢測成本。無損檢測技術能夠迅速識別與定位潛在的結構問題，工程團隊可以針對性地進行后續維修和加固，實現資源的合理分配與使用，提高整體工程效率，同時能夠有效避免緊急維修導致的交通臨時封閉[1]。

2 無損檢測技術應用中存在的不足

2.1 設備精度對檢測結果影響較大

第一，無損檢測設備的精度直接決定檢測結果的準確性和可靠性。使用高精度的設備，能更準確地識別和定位橋梁結構中的微小缺陷和損傷。然而，當前市場上的無損檢測設備精度參差不齊，不同品牌和型號的設備在檢測精度上存在明顯的差異。這就要求工程師在選擇設備時必須非常謹慎和精細，除了要參考設備品牌，還必須進行實際的測試和驗證，確保設備精度能夠滿足實際的工程檢測需求。

第二，即便是高精度設備，也需要進行定期的校準和維護，以保持其良好的性能和精度，這會一定程度上增加管理與維護方面的成本。

第三，高精度設備的價格通常較高，對于一些經費有限的工程項目來說，可能是不小的負擔。

2.2 難以精準識別深層結構問題

無損檢測技術雖然能夠為道路橋梁工程健康狀態提供可靠的數據參考，但難以精準識別與定位深層結構問題，如道路橋梁結構深層裂縫、拉索鋼絲腐蝕、預應力筋斷裂等。

一是由于道路橋梁的深層結構通常由復雜的材料和構件組成，這些材料和構件的聲學、電磁和熱學特性相互影響、干擾，使得無損檢測信號很難清晰地反映出深層結構的真實狀態。

二是由于橋梁結構具有一定的復雜性和多樣性，不同的橋梁構件和部位對無損檢測信號的反應也存在很大的差異性，需要建立復雜的信號處理與解釋模型，才能準確識別與定位深層結構問題。然而，由于缺乏充分的試驗和實踐基礎，這些模型的準確性和可靠性有待進一步驗證與改進。因此，進行道路橋梁深層結構檢測時，需要結合多種無損檢測技術，同時需要進行綜合分析與判斷，以準確評估問題[2]。

2.3 技術適用范圍存在局限

大部分無損檢測技術對混凝土、鋼材等材料的檢測效果較為準確，然而對復合材料或其他非金屬材料的檢測能力可能有限，且不同無損檢測技術的適用對象與條件存在一定的差異。以斜拉橋的拉索檢測為例，高強鋼絲和PE 材質的聯合使用給無損檢測技術的應用帶來了挑戰，單一技術難以同時兼顧兩者的檢測需求，需要聯合使用多種檢測技術。

此外，對于一些小尺寸或形態復雜的構件進行檢測時，無損檢測技術應用也存在一定的限制。主要是幾何尺寸較小會導致無損檢測信號的傳播受到限制，衍射、反射和散射等信號損失現象會明顯增加，從而影響最終檢測結果的準確性和可靠性。復雜形態的構件也會給無損檢測帶來一些不確定性，增加檢測難度。

面對復雜負載和環境條件時現有無損檢測技術也存在一定的局限性，如在動態負載作用下，橋梁結構會產生微小的位移和變形，可能會加大無損檢測技術的信號解讀難度[3]。

3 道路橋梁工程中無損檢測技術應用策略

3.1 根據檢測目標合理選用檢測設備

第一，在道路橋梁工程無損檢測過程中，技術人員需要深入剖析橋梁結構，對各個組成部分的材料屬性、結構特征及可能存在的缺陷類型進行全面分析，從而確定具體的檢測目標，進而合理選用檢測設備。由于不同檢測設備的檢測能力和精度存在一定的差異，選用與預設檢測目標相匹配的檢測設備，才能發揮檢測設備的作用，進而有效識別和定位橋梁結構中的微小缺陷和損傷。

第二，選擇設備時，除了要參考設備的基本技術參數，如檢測深度、分辨率和檢測速度等，還需將這些參數與檢測需求進行比對，以確保選用的設備能夠實現預期的檢測目標。

第三，操作界面的友好程度直接影響設備的使用便利性和舒適度，進而影響檢測效率和檢測結果的可靠性，因此選擇設備時可將該因素考慮在內。

第四，確保所選設備技術性能達標的同時，還要關注設備操作和維護的便利性。為確保操作人員能夠快速掌握設備使用與維護技巧，應結合設備的操作指南與維護手冊，為其提供相關培訓。對于那些需要根據不同檢測目標和要求選用不同類型和精度設備的情況，確保操作人員能夠根據不同檢測目標和要求，合理調整設備參數，以便更加快速、準確地完成檢測任務。

3.2 結合多種技術共同識別深層問題

由于不同無損檢測技術的檢測原理與適用范圍不同，因此在道路橋梁檢測過程中，可結合多種無損檢測技術，互補不同技術的局限性，進而實現對橋梁深層結構問題的準確識別，為橋梁結構的安全評估與維修保養提供強有力的技術支持[4]。

首先，在檢測過程中，可以通過文獻調研和試驗研究的方式，系統地了解每種技術的原理、性能參數、適用條件等基本信息，為后續的技術組合應用提供理論基礎。

其次，由于橋梁結構復雜，材料和狀態多樣，因此在選擇和組合技術時，要綜合考慮各種因素，如結構類型、材料屬性、環境條件、檢測目標等，確保技術組合方案能夠有效應對實際檢測問題。

最后，在設備方面，需要選擇性能優越、操作簡便的設備，以保證檢測工作的順利進行和檢測結果的準確性；在人員方面，要進行專業的培訓和指導，確保操作人員能夠熟練掌握各種設備操作流程，最大限度地發揮多技術組合作用。

3.3 根據材料特性靈活選擇檢測方式

道路橋梁工程施工往往需要應用混凝土、鋼材、復合材料等，不同材料的物理和化學特性存在一定的差異，這些特性直接影響無損檢測技術的選用和檢測結果的解釋。因此，進行無損檢測前，必須對橋梁結構的材料組成進行準確的識別和分析，明確各種材料的主要特性和狀態，確保檢測技術與被檢測材料的特性和狀態相匹配，從而實現有效、準確的無損檢測[5]。例如，對于混凝土材料，采用超聲檢測技術進行缺陷檢測較為適宜；對于鋼材等金屬材料，可以考慮采用電磁或射線檢測技術。

此外，選擇無損檢測技術時，還要考慮材料狀態和環境因素的影響。例如，對于受到腐蝕或老化的材料，可能需要采用更為敏感和精確的檢測技術進行檢測。對于復雜的多層或多材料結構，可能需要綜合使用多種檢測技術，以獲取更為全面、準確的檢測結果。

4 結語

近年來，我國道路橋梁工程建設規模越來越大，對我國社會經濟發展起到了極大的促進作用，與此同時也對工程質量也提出了更高的要求。為有效保證工程質量，提高后期運營養護工作的及時性，需要積極采用無損檢測技術，同時需要根據道路橋梁類型、檢測需求等合理選用檢測技術與設備，提高檢測效果的準確性與可靠性，提早識別病害問題，以有效降低養護頻率及成本，保證道路橋梁工程的使用安全性。