徐 凡

（中鐵二十二局集團(tuán)第三工程有限公司，福建 廈門 361000）

1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

近年來(lái)，隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了多種檢測(cè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為檢測(cè)技術(shù)的實(shí)施提供了權(quán)威的科學(xué)依據(jù)和法律保障。通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，可以將工程質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)的量化，將材料結(jié)構(gòu)的質(zhì)量進(jìn)行指標(biāo)量化后，利用檢測(cè)技術(shù)確定其是否滿足質(zhì)量要求。無(wú)損檢測(cè)的使用不能影響原結(jié)構(gòu)的正常性能。比如在鋼結(jié)構(gòu)建筑中，需要進(jìn)行大量的焊接作業(yè)，焊縫的質(zhì)量直接關(guān)系到鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)安全，因此無(wú)損檢測(cè)的重點(diǎn)就是焊縫結(jié)構(gòu)。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的實(shí)施應(yīng)當(dāng)建立在不破壞檢測(cè)材料性能的基礎(chǔ)上，通過(guò)物理方法獲取檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部信息。同時(shí)，應(yīng)采取隨機(jī)檢測(cè)的方式，因?yàn)殡S機(jī)檢測(cè)更具有代表性和客觀性，更能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。通過(guò)檢測(cè)技術(shù)中的科學(xué)計(jì)算，將結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行具體的量化直觀反映其質(zhì)量，也便于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，避免因判斷依據(jù)模糊而造成檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確等問(wèn)題，切實(shí)提高質(zhì)量控制水平。

2 常用的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)時(shí)，常用的檢測(cè)技術(shù)有超聲波檢測(cè)技術(shù)、紅外線檢測(cè)技術(shù)、沖擊回波檢測(cè)技術(shù)等［1］。超聲波檢測(cè)技術(shù)又可以細(xì)分為超聲波無(wú)損檢測(cè)和回彈檢測(cè)，前者多用于檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，檢測(cè)原理是根據(jù)聲波振幅的變化以及傳播速度判斷其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；后者多用于檢測(cè)混凝土的表面質(zhì)量，該技術(shù)能夠檢測(cè)較薄表面的混凝土質(zhì)量。紅外線檢測(cè)技術(shù)的原理是通過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的熱流變化以及熱量實(shí)現(xiàn)質(zhì)量的檢測(cè)，根據(jù)熱傳導(dǎo)的具體情況即可判斷出混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否有較大的缺陷，同時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的表面缺陷也能通過(guò)該技術(shù)快速檢測(cè)出來(lái)。沖擊回波檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)需要在混凝土表面放置鋼珠，利用信號(hào)發(fā)生裝置發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，形成應(yīng)力波，并激發(fā)缺陷形成相應(yīng)的頻譜圖由傳感器接收，完成對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)缺陷的檢測(cè)和判斷，該技術(shù)的應(yīng)用原理如圖1所示。

圖1 沖擊回波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用原理

2.2 鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在建筑工程的無(wú)損檢測(cè)中發(fā)揮重要的作用，該類檢測(cè)技術(shù)通常有滲透無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、磁粉無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。在使用滲透無(wú)損檢測(cè)技術(shù)時(shí)需要在鋼結(jié)構(gòu)物體表面涂抹一定量的含有色料或熒光料的滲透液，若鋼結(jié)構(gòu)物體表面存在缺陷則會(huì)在缺陷處聚集一定的滲透液，當(dāng)清理多余滲透液并干燥處理后，則可以利用顯像劑判斷表面是否存在缺陷，以此實(shí)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)的目的。滲透無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍較小，并且不適于檢測(cè)有涂料、氧化皮或者鐵銹的鋼結(jié)構(gòu)，因此實(shí)用性較低。超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用于管材、焊縫、鍛件以及復(fù)合材料的檢測(cè)，尤其是對(duì)厚度較大的工件更具有無(wú)損檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，檢測(cè)時(shí)需要借助探傷儀完成。探傷儀能夠產(chǎn)生相應(yīng)的超聲波，當(dāng)遇到異面介質(zhì)時(shí)超聲波會(huì)產(chǎn)生反射作用，則表明檢測(cè)對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在一定的缺陷。磁粉無(wú)損檢測(cè)技術(shù)多用于需磁化處理的磁性材料檢測(cè)，由于鋼結(jié)構(gòu)工件會(huì)不可避免存在磁力線變形，利用光照技術(shù)探測(cè)工件的磁痕，從而準(zhǔn)確判斷檢測(cè)工件存在的結(jié)構(gòu)缺陷。

3 新型無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 基于BIM的鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

在使用該技術(shù)檢測(cè)時(shí)，首先應(yīng)將建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行小波分解，并設(shè)定相應(yīng)的閾值，由此得出相應(yīng)的變換系數(shù)并保存有效值，確保變換系數(shù)在閾值范圍內(nèi)。然后對(duì)鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)圖像進(jìn)行去噪處理，結(jié)合先進(jìn)的紅外圖像技術(shù)可以顯著提高檢測(cè)圖像的清晰度，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)缺陷邊緣的無(wú)損檢測(cè)。

基于BIM的鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)首先選取小波基，然后選定分解層數(shù)并設(shè)定合理的閾值，通過(guò)小波消噪、形態(tài)學(xué)處理后進(jìn)行缺陷邊緣檢測(cè)。在檢測(cè)時(shí)應(yīng)選擇線性相位屬性良好、高階消失矩、緊支性、正則性等屬性明顯的雙正交小波基，即雙正交小波基bior3.1，用來(lái)檢測(cè)鋼結(jié)構(gòu)的噪聲信號(hào)；需根據(jù)最小近似信號(hào)噪聲標(biāo)準(zhǔn)確定信號(hào)的分解層數(shù)，比如當(dāng)信號(hào)信噪比SNR＜20時(shí)，分解層數(shù)需設(shè)為5，否則需設(shè)為4，為確保鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)無(wú)損檢測(cè)，可將分解層數(shù)確定為4；作為信號(hào)去噪的重要環(huán)節(jié)，判定閾值可根據(jù)式（1）確定，式中的y、α、e、M分別為尺度向量、噪聲大小、常數(shù)、小波系數(shù)數(shù)量。噪聲的大小α可同最小尺度空間的小波系數(shù)確定，由此結(jié)合小波系數(shù)空間中信號(hào)和噪聲擁有的具備傳播性小波變換系數(shù)，可基于式（2）確定α值，式中的ji、j分別為首次小波變換獲取的小波系數(shù)與小波系數(shù)均值。

小波消噪應(yīng)建立相應(yīng)的零通小波，并根據(jù)重構(gòu)公式完成信息回復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)消噪的目的，該環(huán)節(jié)需要利用奇異性指數(shù)對(duì)信號(hào)的局部奇異點(diǎn)特征進(jìn)行科學(xué)判斷；形態(tài)學(xué)處理則需要分別進(jìn)行膨脹處理以及腐蝕處理，通常是刪除檢測(cè)目標(biāo)邊界某類像素的方法來(lái)保證圖像清晰度的增強(qiáng)；而缺陷邊緣檢測(cè)則需要結(jié)合紅外圖像技術(shù)，同時(shí)輔以旋轉(zhuǎn)跟蹤法，按照?qǐng)D2所示的原理實(shí)現(xiàn)缺陷邊緣的檢測(cè)。

圖2 缺陷邊緣檢測(cè)原理

3.2 基于阻尼振動(dòng)法的灌漿套筒無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)灌漿套筒的無(wú)損檢測(cè)，本文建議嘗試阻尼振動(dòng)法這一先進(jìn)的新型技術(shù)。該技術(shù)是在灌漿套筒中預(yù)埋阻尼振動(dòng)傳感器，然后分辨灌漿料和空氣兩種不同介質(zhì)的振動(dòng)傳感情況檢測(cè)灌漿套筒的飽滿度［2］。使用阻尼振動(dòng)法時(shí)，灌漿前后振動(dòng)波形會(huì)產(chǎn)生一定的變化從而判斷套筒內(nèi)灌漿情況，灌漿前的振動(dòng)波形圖具有輸出能量值大、振幅衰減速度慢、振幅大等特點(diǎn)，在灌漿后其波形圖的輸出能量值、振幅衰減速度以及振幅等方面都會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生相反變化，由此實(shí)現(xiàn)套筒內(nèi)灌漿密實(shí)度的無(wú)損檢測(cè)。該技術(shù)可以判斷裝配式建筑工程灌漿套筒施工質(zhì)量，必要時(shí)需要采取二次補(bǔ)灌的措施，同時(shí)還能合理評(píng)估灌漿作業(yè)的質(zhì)量，因此阻尼振動(dòng)法對(duì)灌漿套筒的無(wú)損檢測(cè)具有較大的推廣價(jià)值。

結(jié)合實(shí)際的裝配式建筑施工工程，阻尼振動(dòng)傳感器應(yīng)在套筒灌漿作業(yè)前預(yù)埋于出漿孔的底部，灌漿作業(yè)完成后漿料初凝前實(shí)施檢測(cè)。針對(duì)信號(hào)波幅的衰減大小可以確定傳感器是否被灌漿料包裹，漿料的飽和度也有利于工程質(zhì)量的管控。檢測(cè)時(shí)應(yīng)確保傳感器、檢查儀器等處于正常狀態(tài)然后錄入相關(guān)數(shù)據(jù)，注意檢測(cè)至少在灌漿結(jié)束5min后進(jìn)行并至少進(jìn)行1／3的抽樣檢測(cè)，若抽樣檢測(cè)確定灌漿不飽滿，則需要補(bǔ)灌直到滿足檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

本項(xiàng)目為裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)商業(yè)樓，豎向支撐結(jié)構(gòu)為框架柱，并通過(guò)套筒灌漿的方式連接縱向受力鋼筋。利用阻尼振動(dòng)傳感器對(duì)灌漿套筒進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，該商業(yè)樓9層兩個(gè)柱共設(shè)置18個(gè)測(cè)點(diǎn)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，部分測(cè)點(diǎn)在初凝前檢測(cè)結(jié)果表明未達(dá)到飽滿狀態(tài)，因此施工單位采取了補(bǔ)灌措施，確保了套管灌漿的質(zhì)量。在灌漿料固化后，再使用該技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)各測(cè)點(diǎn)都達(dá)到了飽滿狀態(tài)，這也表明阻尼振動(dòng)傳感技術(shù)能夠指導(dǎo)裝配式建筑施工作業(yè)，保證灌漿的質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)工程結(jié)構(gòu)的表面缺陷以及內(nèi)部缺陷，是一種有效的工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，同時(shí)避免了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的破壞，也適用于各種工程項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)建設(shè)。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化在很大程度上推動(dòng)了建筑工程行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)水平進(jìn)一步提升。