水利工程質(zhì)量檢測無損檢測技術(shù)應(yīng)用
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【摘要】地質(zhì)雷達屬無損檢測，其檢測速度快，可連續(xù)掃描，將有效地提高檢測的全面性和準確性。論文介紹地質(zhì)雷達法對混凝土強度質(zhì)量的檢測，闡述對金屬的無損檢測技術(shù)，結(jié)合工程實例介紹地質(zhì)雷達法的應(yīng)用，給相關(guān)工程提供參考。
【關(guān)鍵詞】無損檢測技術(shù)；水利工程；質(zhì)量檢測；地質(zhì)雷達法
無損檢測技術(shù)最早被提出和應(yīng)用是在1906年，經(jīng)過不斷的發(fā)展和改進，因較強的現(xiàn)場作業(yè)和遠距離作業(yè)優(yōu)勢，其在水利工程質(zhì)量檢測中得到了廣泛應(yīng)用。相比于傳統(tǒng)的技術(shù)手段，無損檢測技術(shù)已經(jīng)成為當前水利工程中不可或缺的重要技術(shù)，它的科學合理性以及不斷智能化的發(fā)展趨勢，使其在未來發(fā)展中擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。
2地質(zhì)雷達法對混凝土強度質(zhì)量的檢測
地質(zhì)雷達法是一種目前檢測中常用的方法，其工作原理為借助超高頻電磁波探測介質(zhì)電性分布。在檢測過程中，需要通過發(fā)射天線，將高頻電磁脈沖以寬頻帶短脈沖的形式發(fā)送至混凝土內(nèi)部，電磁脈沖在遇到不同電性介質(zhì)分界面會發(fā)生反射或散射，接收天線可接收這些信號，對信號進行分析，采用公式計算出結(jié)果。在這一過程中，高頻電磁脈沖傳播的路徑及波形，會隨著介質(zhì)的電性質(zhì)、幾何形態(tài)發(fā)生變化，也就是說，如若混凝土介層存在空洞，會使得雷達剖面相位、幅度發(fā)生變化，故而能夠發(fā)現(xiàn)施工缺陷。此外，電磁波在遇到鋼筋會全部反射回來，在雷達剖面上顯示強異常，借此可剖析混凝土中鋼筋分布的情況。綜合探地雷達接收到的所有信息，與常見混凝土介質(zhì)電參數(shù)進行對比，基本上可以判斷出介質(zhì)的存在與分布情況，從而綜合判斷施工缺陷。
3對金屬的無損檢測技術(shù)
3.1防腐涂層檢測
在水利工程中會大量使用金屬材料以保證建筑的整體性和承重能力，因此，對金屬材料的檢測價值突出。目前，常用的無損檢測技術(shù)為防腐涂層檢測。要求對涂層厚度以及致密性進行測定，再結(jié)合力學指標進行綜合測定，涂層厚度、致密性越高，金屬結(jié)構(gòu)的防氧化、防腐蝕能力越理想。在實際進行測定時，一般應(yīng)用磁性檢漏法了解金屬涂層內(nèi)部狀況，包括損失情況以及是否存在疏松和針孔等，如果涂層厚度損失超過25%，應(yīng)給予補充，如果涂層出現(xiàn)大量針孔和較為嚴重的疏松，應(yīng)重進行防腐涂層的處理[1]。
3.2焊縫檢測
焊縫檢測屬于一種專項檢測技術(shù)，該項技術(shù)強調(diào)了解焊縫位置的探傷，通過分析探傷和截面信息的手段了解金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量信息。在實際工作中通常使用數(shù)字探傷儀和斜波法超聲檢測，焊縫缺陷的特異性在斜波法超聲檢測下會十分明顯，能夠比較全面地展示焊接截面的基本狀況，如果構(gòu)件的結(jié)構(gòu)比較復雜，可以應(yīng)用磁粉或者射線法進行檢測。上述檢測法的數(shù)據(jù)都可以應(yīng)用數(shù)字化設(shè)備直接展示，有利于發(fā)現(xiàn)構(gòu)件質(zhì)量問題，及時進行處理。
4以某工程為例介紹地質(zhì)雷達法的應(yīng)用
4.1工程概況
某設(shè)計面積超過160km2的水庫于1974年竣工，全長約54km的水庫圍堤在東南、東、北、西和西南有5個圍堤。水庫和公路路堤的共建段約4km，其樁號起點約5+500m，終點樁號約為9+500m。公路在經(jīng)過翻修后通車約6年的時間，在公路與水庫路堤的共建段（樁號為8+000～9+000）發(fā)現(xiàn)了縱向裂縫?？v向裂縫主要分布在從北到南的公路路面上（約占路面縱向裂縫的80％），其在車道輪跡帶處出現(xiàn)較多，距離混凝土路面的邊緣為1.5m。而在從南到北方向出現(xiàn)縱向裂縫較少?，F(xiàn)場調(diào)查之后發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)雷達必須在8+000~9+000公路樁之間的1km現(xiàn)場檢測。需要使用100MHz天線對8+000和9+000堤頂安裝的2條測量線進行連續(xù)檢測，并累計完成約2km的檢查工作。
4.2測線布置
4.2.1檢測范圍在水庫路堤的8+500共建段的轉(zhuǎn)彎處，有一大一小2條長達200cm的主要裂縫，其中小的裂縫最大寬度約為3mm，較大的那條裂縫最大寬差為5cm。裂縫導致兩側(cè)路面的最大高度差為20cm。經(jīng)過調(diào)查，選擇了起始公里樁號為8+500區(qū)域中裂縫最嚴重的部分進行檢測。檢測范圍：長50m，寬8m。
4.2.2測區(qū)布線水庫西堤路面寬度為7m，考慮到8+500處的嚴重裂縫，對其布設(shè)網(wǎng)格式測量線：（1）對垂直裂縫布置6條間距10m的橫向測量線；（2）對平行裂縫布置4條間距0.5~2m的縱向測量線。4.2.3地質(zhì)雷達天線配置這次使用美國的GSSISIR-30E高速地質(zhì)雷達，用于檢測30條斷面的3根天線的頻率分別為40MHz、100MHz和200MHz。每根雷達天線布測10條斷面，其中包括6條橫向和4條縱向。
4.3地質(zhì)雷達數(shù)據(jù)采集與分析
1號縱向測量線位于裂縫外側(cè)。通過數(shù)據(jù)處理軟件的分析，發(fā)現(xiàn)能量團的分布相對均勻，規(guī)律性強，衰減快。同相軸相對完整。波形相對均勻。2號縱向測量線位于表觀裂縫上方，通過數(shù)據(jù)處理軟件的分析，發(fā)現(xiàn)能量團分布不均勻，規(guī)律性差，衰減快，同軸連續(xù)性差，有非常明顯的斷裂，并且波形更加雜亂和異常。結(jié)合其余的測量線，100MHz天線可以檢測到的裂縫深度為5~6m。該測量線位于明顯裂縫上方，通過數(shù)據(jù)處理軟件的分析，發(fā)現(xiàn)能量團分布不均，衰減快，同相軸連續(xù)性有高明顯的斷裂，波形雜亂異常。綜合分析表明，本次探測到的最大裂縫深度為6m，沿較大裂縫的兩側(cè)各0.5m寬，約1.5~2m深，并有土層破碎帶。
5地質(zhì)雷達監(jiān)測儀的選擇及參數(shù)設(shè)置
在將地質(zhì)雷達應(yīng)用于水利工程檢測之中時，雷達自身的工作頻率會對于探測深度以及探測的分辨率造成非常重要的影響，所以如果要想進一步提高分辨率，往往就需要犧牲深度，因此，在對其加以應(yīng)用的過程中，必須要合理地確定地質(zhì)雷達的參數(shù)，只有合理地確定地質(zhì)雷達的參數(shù)，才能夠使得地質(zhì)雷達技術(shù)在水利工程檢測之中得到更好地應(yīng)用。相比于鉆芯法而言，地質(zhì)雷達技術(shù)的優(yōu)勢往往更為明顯，因為鉆芯法需要對水利工程結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞，而且將鉆芯取樣的結(jié)果和地質(zhì)雷達技術(shù)所得到的結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)地質(zhì)雷達技術(shù)所得到的結(jié)果更為準確。在檢測過程中，如果發(fā)現(xiàn)雷達信號幅度相對較弱，同時雷達也沒有明顯的界面反射信號，因此，基本可以認定未知水工結(jié)構(gòu)是均勻密實的。而如果雷達檢測的結(jié)果發(fā)現(xiàn)信號出現(xiàn)了部分不連續(xù)或者是產(chǎn)生了分散的情況，同時在相應(yīng)的標注段也能夠發(fā)現(xiàn)清晰的反射信號，就表明對應(yīng)位置的結(jié)構(gòu)存在一定的質(zhì)量問題，應(yīng)該進一步對其質(zhì)量缺陷進行檢驗。
6結(jié)語
相比于傳統(tǒng)的水利工程檢測方式，地質(zhì)雷達技術(shù)表現(xiàn)出了更多的優(yōu)勢。通過對地質(zhì)雷達技術(shù)的有效應(yīng)用，可以有效地對水利工程混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷進行評判。同時，傳統(tǒng)檢測手段的操作難度相對較大，操作較為復雜，不利于推廣使用。在本文的研究中，主要針對地質(zhì)雷達技術(shù)在水利工程檢測之中的應(yīng)用進行了相應(yīng)的探討，明確了在進行水利工程檢測時，應(yīng)該如何選擇地質(zhì)雷達以及進行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，以期能夠為地質(zhì)雷達在水利工程檢測之中的進一步應(yīng)用提供相應(yīng)的參考。
【參考文獻】
【1】張東寅.水利工程質(zhì)量檢測行業(yè)存在的問題及對策研究[J].科技展望,2015(3):8-9.
作者：張懿 單位：山東省建筑科學研究院有限公司
