無損檢測技術在公路工程檢測中的應用分析

韓堃

摘 要：隨著交通事業的不斷發展，智能化、無損化以及快速化是未來公路工程檢測技術發展的主要方向。本文闡述了無損檢測技術的特點與類型，并結合具體工程實例，論述了無損檢測技術在公路工程中的應用價值。研究表明，無損檢測技術有效提升了公路工程檢測的效率與質量，為道路工程的發展提供了新的方向。

關鍵詞：無損檢測技術 公路工程 道路檢測 探地雷達技術

1 引言

自改革開放以來，我國交通事業建設進入了蓬勃發展階段，公路工程規模不斷擴大，道路工程施工建設質量成為人們關注的重點問題，關系著人們的出行安全。由于地理環境與施工技術的不同，各地公路性能存在明顯的差異，隨之而來的道路檢測維護工作難度發生了質的變化。公路病害問題是近年來影響公路行駛安全的重要原因，也是公路工程檢測養護的難題之一[1]。為了解決此問題，本文將對無損檢測技術在公路檢測中的應用進行深入的分析，為推動無損檢測技術的廣泛應用提供一點幫助。

2 無損檢測技術的特點及分類

2.1 無損檢測技術的特點

無損檢測技術是指在不損害或者不影響被檢測對象本身性能的基礎上，利用物質的聲、光、磁電等特性對被檢測對象是否存在損害或缺陷等問題進行全面檢測的一種新型檢測方式。于傳統的檢測方式相比，無損檢測具有以下幾個特點：

（1）非破壞性。非破壞性是指在利用無損檢測技術對公路工程在進行維護檢測時，在獲得全面詳細的檢測結果的同時，不會對公路本身造成影響與破壞。

（2）互容性?；ト菪允侵笝z測方式能夠互相結合使用，在對公路公測進行檢測時，同一個檢測地點可以同時或依次采用不同的檢測方法，并且由于無損檢測具有非破壞性，可以重復多次的對被檢測對象進行檢測。

（3）動態性。動態性是指在公路病害的檢測過程中，可根據檢測進度與發現適當的調整檢測技術的應用，從而保證能夠準確的檢測出病害的類型、位置與范圍等。

（4）嚴格性。嚴格性是指無損檢測技術應用條件較為嚴格，在公路工程檢測中應用無損檢測技術需要配備專業的檢測設備與儀器，同時需要專業的技術人員按照規定的操作流程進行檢測。

（5）檢測結果分歧性。檢測結果分歧性是指在公路工程檢測中，檢測結果因檢測人員的不同可能會產生些許的分歧，特別是在無損檢測技術中，超聲波技術在應用時需要兩個檢測人員共同完成。

2.2 無損檢測技術的分類

2.2.1 圖像檢測技術

圖像檢測技術是指以紅外成像原理或者全息成像原理為理論基礎，對公路工程進行檢測的一種技術，主要分為紅外成像技術與激光全息技術。其中紅外成像技術基于紅外成像原理，利用熱敏傳感器對公路表面由于物質內部運動產生的溫度進行檢測，然后將檢測到的數據通過圖形的形式表現出來，從而判斷公路是否存在病害問題。而基于全息成像理論的激光全息成像技術，主要利用專業的全息成像設備對公路的破損情況進行檢測，然后對檢測得到的全息圖像中的相關數據進行計算，從而判斷公路的實際破損程度，與紅外成像技術相比，激光全息成像技術準確度更高，更接近道路的實際情況[2]。

2.2.2 激光檢測技術

激光檢測技術在公路工程檢測中的應用，主要基于光的衍射原理、反射原理以及時差原理，其中，光的衍射原理主要用于檢測路面結構中狹縫寬度；光的反射原理用于檢測公路的彎沉位移，而光的時差原理則用于對公路工程的時差問題進行有效處理[3]。激光檢測技術作為無損檢測技術分類中重要的新型技術，具有分辨率較高、檢測方向性較好的特點，因此，近年來，在公路工程中得到了廣泛的應用。

2.2.3 探地雷達檢測技術

探地雷達檢測技術是無損檢測檢測技術中在公路工程檢測中應用的典型代表，探地雷達檢測技術在公路工程中的應用原理是通過利用高頻電磁波向地面發射電磁信號，電磁信號在地層中遇到故障時發生發射的一種先進的無損檢測技術。探地雷達發出的高頻電磁波在進入地面后，遇到不同介質時會產生不同的反射信號，于是公路檢測人員可通過這些信號對公路病害的種類、病害范圍、具體位置等進行具體的了解與分析，并利用智能化軟件將電磁信號轉化為可視的圖片或三維圖像，從而實現對公路工程的全面檢測，同時檢測人員還可根據接收到的圖像數據，判斷公路工程受損的嚴重程度，為施工管理單位制定相應的道路養護方案提供可靠的參考數據。

2.2.4 超聲波檢測技術

超聲波檢測技術主要基于超聲波反射原理，并根據不同介質的特征，通過對發射出去并遇到介質反射回來的超聲波的有效參數進行全面的分析，從而對被檢測公路的實際使用狀況展開評價，并制定科學的養護方案。超聲波檢測技術在公路工程檢測中的應用，可以通過對對應時間段內超聲傳播的位移進行測量，計算出在不同介質條件下超聲波的傳播速度，從而由介質與波速之間關系，對公路的抗壓強度等力學性能進行判斷[4]。

3 無損檢測技術在公路工程中的應用

3.1 工程概況

此次檢測路段為甘肅省LQ高速公路試驗段G1，始建于2004年，至今為止已使用19年左右，公路類型為雙向四車道的高速公路，設計車輛行駛最高時速為100km/h，公路試驗段總長約為5km，所處地勢南北方向較高，而東西方向較低，氣候屬于北溫帶半干旱氣候，氣候干燥，降雨較少，公路施工時，采用的工程材料主要為瀝青，試驗段瀝青路面結構如表1所示。

3.2 路面檢測情況

由于探地雷達檢測技術是最早應用于道路檢測，并且發展最為成熟的無損檢測技術，因此本次公路病害問題檢測主要利用探地雷達技術，根據《公路技術狀況評定標準》[5]規定，公路使用狀況的評價檢測主要包含了對路面的結構性能、使用性能、承載能力、安全性能等道路指標的檢查，以此來評價道路的平整度、抗滑性以及路面破損情況等，具體評價體系見表2。

公路使用狀況的綜合評價指標（PQI）是指各分項指標按照相應的權重進行相加而得到的結果，具體計算公式如下

3.2.1 路面破損情況

甘肅省的高速公路工程的路面結構大多為半剛性的基層瀝青路面，根據探地雷達檢測發現試驗段路面的病害問題主要分為裂縫、車轍、坑槽以及維護不善等，其中車轍是目前公路病害的主要形式之一，而破損類型可分為裂縫類、變形類、松散類與其他類四種，對于瀝青公路路面的破損情況指標（PCI），可通過公式進行計算：

其中，DR表示路面破損率（%），a0=15.00，a1=0.412，Ai表示累計損壞的，面積（m2），A表示檢測的路面面積（m2），wi表示路面損害換算的權重或系數；i表示路面損壞類型以及損壞程度（輕、中、重），i0=21。

3.2.2 路面行駛質量

對于本次公路工程來說，瀝青公路路面的平整度一般情況下主要表現為路面的凹凸不平，而具體的檢測分析，我們通常使用調查指標中的國際平整度指數（IRI）與路面行駛質量指數（RQI）來進行計算：

3.2.3 路面車轍深度

在公路工程的檢測過程中，公路病害出現頻率最高的就是車轍問題，因此，在《公路技術狀況評定標準》中，將車轍作為單獨的檢測評價標準之一，通常通過路面凹陷的深度來進行初步判斷，然后使用探地雷達技術對車轍深度進行具體的測量，最后使用計算公式對路面車轍深度（RDI）進行計算：

其中，RD表示車轍深度（mm），車轍深度參數RDa=10.0，RDb=40.0，模型參數a0=1.0，a1=3.0。

3.2.4 路面抗滑性能

在對本次高速公路工程的抗滑進行檢測時，可使用基于橫向力參數（SFC）的計算公式對高速公路路面的抗滑性能指數（SRI）進行計算，具體計算公式如下，

其中，標定參數SRImin=35.0，模型參數a0=28.6，a1=-0.105。

通過探底檢測技術的應用，甘肅省LQ高速公路試驗段G1路面使用情況檢測結果如表3所示。

根據上表可得，雖然試驗段公路使用狀況的綜合評價指標（PQI）指數較高，但是在各項指數中RDI最差，說明公路存在較為嚴重的車轍問題，并且路面破損情況不容樂觀，極大程度地影響了公路的使用安全，相關部門應充分重視公路病害問題，及時采取有效的養護措施。

4 無損檢測技術在公路工程檢測中的應用價值

4.1 無損檢測技術的優勢

根據國家相關規定，交通部門要定期做好公路的檢測養護工作，在公路檢測過程中，無損檢測技術的應用，使得公路使用狀況的檢測更加全面且高效，更有利于對公路進行有針對性的養護，與傳統的檢測技術相比，無損檢測技術在公路檢測中具有明顯的優勢。

4.1.1 提高了公路檢測的準確性

公路在長期使用過程中，除了本身內部結構性能隨著時間發生的不可避免的變化之外，還會受到外部荷載的反復施壓以及自然環境等因素的影響[6]，從而使得公路的使用壽命縮短，使用質量下降，因此，為保證人們的交通安全，須對公路病害問題進行全面的檢測。以往使用的有損檢測技術在檢測過程中會對公路造成一定的損失，并且檢測效率較低，但是對外部檢測環境要求較高。而無損檢測技術的應用，會大幅提升公路工程檢測的效率與準確性，可以快速地定位并判斷出公路病害的類型與具體位置，以便于后續維修工作的開展，同時無損檢測技術不會對公路本身產生影響。

4.1.2 降低了公路檢測維護的成本

在公路工程建設中，公路病害問題的及時檢測與養護是延長公路使用壽命，降低公路檢測維護成本的重要措施，而無損檢測技術的應用可以有效提高檢測的準確性，在檢測過程中，及時發現病害問題，并精準地判斷病害所在的位置，從而在短時間內進行維護，盡可能地實現檢測維護成本的降低。

4.1.3 提高了公路行駛的安全性

公路作為我國交通重要的基礎設施，是人們出行的主要渠道，因此，公路的使用性能與檢測維護質量決定著公路行駛的安全性，關系著人們出行的生命與財產安全，無損檢測技術在公路工程檢測中的應用，可以及時發現公路結構性能的損傷，并采用維護措施，進而提高公路的行駛安全，減少交通事故的發生。

4.2 無損檢測技術的發展趨勢

隨著我國交通事業的迅速發展，公路工程規模的擴大，相關管理人員要意識到無損檢測技術對提高公路質量與安全性的重要作用，在公路工程檢測中，適當地選擇合適的無損檢測技術，并結合公路工程的具體情況，優化與完善公路工程的檢測形式，實現公路工程的針對性檢測。信息化時代計算機技術的廣泛應用，使得無損檢測技術的發展進入了新的階段，智能化無損檢測技術成為檢測領域未來發展的必然趨勢，因此，現階段技術研究人員要加強對智能化無損檢測技術的研究力度[7]。

5 結語

綜上所述，無損檢測技術在公路工程檢測中應用具有重要的影響與作用，能夠有效提高公路的使用性能，以及保障人們出行的人身安全，因此，交通部門要重視無損檢測技術在檢測工作中應用，意識到無損檢測技術應用的重要價值，為公路工程的建設提供有力的支持。

參考文獻：

[1]郭晉波.關于無損檢測技術在公路工程中的應用[J].黑龍江交通科技，2023，46（2）：179-181.

[2]李鵬晶.探地雷達在公路工程檢測中的應用分析[J].價值工程，2022，41（15）：144-146.

[3]李敏輝.高速公路路基路面無損檢測分析[J].運輸經理世界，2022（22）：20-22.

[4]張輝，倪凱男.雷達技術在公路工程隧道無損檢測中的應用[J]. 交通世界（中旬刊），2022（3）：123-124.

[5]劉謀智.公路工程試驗檢測工作中的問題及對策分析[J].工程技術研究，2023，8（1）：149-152.

[6]邢慶方.無損檢測技術在高速公路施工檢測中的應用[J].交通世界（下旬刊），2021（10）：142-143.

[7]黃乾才.提升公路工程試驗檢測工作水平的具體途徑分析[J].企業科技與發展，2020（2）：105-107.