２０１８年第７期 （总第２９３期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬ０ＮＧＪＩＡＮＧ ＪｌＡＯＴＯＮＧ ＫＥＪＩ Ｎｏ．７，２０１８ （Ｓｕｍ Ｎｏ．２９３） 公路工程无损检测技术及应用分析 陈金宝 ，杨迅超 （１．通辽市交通工程局，内蒙古通辽０２８０００；２．扎鲁特旗公路管理段，内蒙古通辽扎鲁特旗０２９１００） 摘要：分析了无损检测技术在公路工程中的重要意义，重点对声波透射法、地质雷达法和图像识别法的基本原理、技术特点和 应用范围进行了详细的分析，明确了公路工程不同需求的无损检测手段，促进无损技术在公路工程运营检测中的应用实践。 关键词：公路工程；无损检测；应用分析；声波透射法；图像识别法；地质雷达法 中图分类号：Ｕ４１５．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—３３８３（２０１８）０７—０１９８—０２ １ 无损检测在公路工程中实施意义 １．１ 无损检测的重要意义 公路工程在长期的运营使用过程中，不仅经受 车辆荷载的反复作用，还受到环境温度和化学物质 等侵蚀作用，因此公路的使用性能原理上从建设开 始就处于不断退化的过程。为了避免因为无法估 计的公路退化引起的使用安全问题，需要采取检测 技术对公路使用状况进行及时的测试，但同时不能 对公路造成损伤以进一步影响其使用性能。 无损检测技术则可以在不对公路产生任何损 伤的情况下，快速测取公路相关参数，确定其性能 状况，并准确判断可能病害的存在位置，提高检测 结果的准确性，从而为掌握合理的管养手段提供支 持，确保检测工作的执行同时有效保障检测工作的 执行质量。 １．２无损检测技术的特点 特点，能够快速、直观、科学地测定相关参数，避免 了人为因素的干扰。但是检测过程强烈以来探测 设备，因此需要结合检测设备特点提高检测过程中 实施质量，从而充分发挥无损检测技术的优点。 ２声波透射法检测技术 ２．１技术原理 声波透射法可以测取多种物理参数，例如路面 内部病害位置、水泥板是否脱空、路面厚度等问题， 不同物理参数的检测原理也不一样。以路面厚度 检测为例，声波透射基本原理是将一发双收的换能 器放置于被测物体（例如岩体、混凝土、土层等），换 能器发射出声波 ，并满足入射角等于第一临界角 的声线，在被测物体中声波的折射角度为９Ｏ。，使得 声波沿着钻孔壁不断滑行，然而折射回孔道中，由 接受换能器Ｒ，和Ｒ：分别进行接受，因此满足如下 方程式即可计算被测路面的厚度值 ｖｐ－ 无损检测技术通过检测设备快速而科学的获 取病害信息，因此具有自动化和智能化的特点，但 是检测过程很大程度上依赖于检测设备，因此无损 检测的关键是对检测设备的选择。 每种无损检测设备的特点不同，在使用过程中 需要结合其具体的操作工艺和流程进行监测，目前 公路工程检测设备中主要有断面检测仪、声波检测 仪和抗滑检测仪。断面监测仪主要是检测路面的 平整度、厚度和车辙病害等信息，通过将断面坐标 计算方式与计算机结合起来，可以在较短的时间内 进行有效推算确定计算参数；声波检测仪则是通过 发射声波并且利用射波的发射和折射获得回收声 波信息，从而判断物体内部特性及几何特性，例如 对水泥路面强度的声波透射检测；抗滑检测仪则是 用于检测路面的摩擦特性，根据检测结果与设计摩 擦值进行对比，判断路面的摩擦性能是否满足要 求，这类无损检测技术目前还有待研发中。 综上可知，无损检测技术具有显著优异的技术 收稿日期：２０１８—０４—１１ 式中：ｔ：是声波 传播到 ：的传播时间，ｓ；ｔ 是声 波Ｔ传播到 。的传播时间，Ｓ；ｖｐ是孔壁介质的声 速，（ｍ／ｓ）；△ 就是被测物体的厚度。 ２．２应用分析 采用声波透射法检测公路相关参数，其具体的 应用技术与测试参数相关。以路面厚度为例，需要 采用低应变声波透射检测仪，声波一发双收测试换 能器，配套软件和电脑。具体检测实施方法如下： （１）采用直径稍大于声测管的设备对路面进行打 孔，打出深度超过原地面的小孔，使得可以在孔内 布设声测管进行测试；（２）注入耦合剂清水到声测 管内部，采用直径与换能器基本相同的圆钢用作吊 绳，检测声测管的畅通性；（３）将换能器放到声测管 内部，使之沉入声测管的底部；（４）将换能器从底部 向上逐步进行检测，检测需要覆盖所有的截面，使 得能够选出较为理想的信号存储，将数据存储到计 作者简介：陈金宝（１９７３一），内蒙古通辽人，工程师，从事路桥施工工作。 ·１９８· 第７期 陈金宝，杨迅超：公路工程无损检测技术及应用分析 总第２９３期 算机中，并记录测试的曲线，对曲线进行分析和计 算，给出厚度的计算值。 通过声波透射，实际上在基本不影响原有道路 的情况下能够非常精确地测试出路面的厚度，具有 实施效率快、精度高、操作方便的特点。除了对路 面厚度的检测，还能检测路基厚度、路基和路面内 部病害情况、路面基层质量均匀性等，在公路工程 应用中具有广泛的发展前景。 ３地质雷达检测技术 ３．１技术原理 地质雷达是一种电磁波法，通过研究高频电磁 波在地下介质中的传播规律，如传播速度、地下介 质对电磁波的吸收特性、电磁波在地下介质中的反 射特性等，解决相关技术问题的方法。因此在公路 工程中也可以检测路面和路基厚度、车辙病害深 度、路面内部缺陷、水泥板是否脱空等问题。同样 地以路面厚度检测为例阐述地质雷达的技术原理。 地质雷达的高频电磁波以宽屏脉冲的形式，通 过发射天线定向接人地下，经过存在电性差异的地 层或者目标体反射返回到地面，并由接受天线进行 接受。接受的信号反应了高频电磁波在介质中的 传播规律，包含其路径、电磁场强度、波形、反射情 况等，而这些规律又会随着地下介质的几何形态和 电磁特性发生改变。因为路面层与路面基层之间 存在显著的差别，使得可以很方便地测试出路面厚 度，如图１所示。 图１ 地质雷达检测路面厚度原理 ３．２应用分析 地质雷达检测技术包含现场检测和图形处理两个 方面的内容。现场检测方面需要采用不同频率的天线 分布在不同位置进行接受，考虑到频率越低探测的深 度越大，但是分辨率降低，而频率越高则探测的深度越 浅但是分辨率很高，因此需要根据检测的路基大概厚 度进行频率的选用以方便后期数据的处理。图形处理 则是通过频域和时域分析方法处理电磁波从而确定测 试结果。地质雷达的这些技术特点，使得其应用范围 与声波透射法具有很大程度的相似陛，且地质雷达相 对声波透射法经济Ｉ生更好。 ４图像识别检测技术 ４．１技术原理 图像识别是通过对公路工程外形进行拍摄形 成图片形式，可以采用红外线进行成像，也可以通 过激光全息方式产生图像，更可以通过高强摄像识 别方式形成图形。根据摄取的凸显特点获得基本 轮廓，从而准确判断路面的外形图，通过计算机视 觉计算方法确定外形与设计外形的差别，从而做出 相应的评判，如图２所示。以路面平整度为例，通 过图像识别方法抓取路面基本轮廓，根据轮廓确定 路面是否存在病害、病害的分布范围、路面是否平 整等系列问题。 图２基于图像识别的路面病害检测 ４．２应用分析 图像识别方法的操作非常简单，只需要对路面 进行高清拍摄，拍摄的照片放入计算机系统经过图 像识别处理软件，该软件能够对图像进行二值化处 理，识别表面轮廓点和异常点，从而识别出待检测 参数。目前图像识别手段在公路工程中的应用主 要体现在路面（表面）车辙病害、开裂、坑槽、唧浆等 病害的检测，不能检测诸如内部病害、路面路基厚 度等问题。随着目前人工智能技术的发展，计算及 视觉技术的计算效率和质量越来越高，图像识别手 段对施工人员的操作要求极低，该项技术具有广泛 的应用前景。 ５结论 试验检测对于掌握公路工程运营状况具有重 要意义，无损检测技术能够在保障公路工程基本完 好的情况下获取相关信息，快速而科学地评估公路 运营状况。本文系统分析了公路工程无损检测技 术的意义，并重点对声波透射、地质雷达、图像识别 等检测技术的原理、特点和应用前景进行了详细归 纳，促进无损检测技术在公路工程运营状况检测中 的应用与实践。 参考文献： ［１］ 张书林．无损检测技术在公路工程中的应用分析 ［Ｊ］．交通世界，２０１７，（１７）：８６—８７． ［２］孙赫．浅析我国快速无损检测技术在公路工程中的 应用与发展［Ｊ］．北方交通，２０１２，（７）：８一ｌ０． ［３］ 于颖．地质雷达技术在公路路面检测中的应用［Ｊ］． 交通标准化，２０１４，４２（１２）：５—７． ［４］韩宝安，陈茸．路面裂缝图像识别算法研究［Ｊ］．数字 技术与应用，２０１５，（Ｉ）：１２７． －１９９·