探地雷达在检测古桥密实度方面的应用

发表时间:2020/10/10   来源:《建筑实践》2020年第16期   作者:田小文
[导读] 古桥作为古代劳动人民的艺术结晶,其具有历史久远,造型别致,

        田小文
        浙江有色地球物理技术应用研究院有限公司, 浙江 绍兴 312000
        摘要:古桥作为古代劳动人民的艺术结晶,其具有历史久远,造型别致,文物价值高等特点。但经历了上百年甚至上千的运营,现存古桥或多或少存在一定的病害,对于古桥的保护就迫在眉睫。鉴于常规检测,无法准确检测拱内填充情况,现提出采用探地雷达对古桥密实度进行检测的方法。本文章结合工程实例阐述了该方法在古桥密实度检测方面的应用。
        关键字:古桥;探地雷达;检测;密实度
引言
        我国桥梁量多面广,在这众多桥梁中,古桥占有很大比例,古桥品类、数量众多。部分梁桥历史久远,造型别致,文物价值极高。但随着时代大环境的改变,以及城市建设和通行条件的改变,多数古桥出现了不同程度的损伤,对于古桥的检测保护就迫在眉睫。
        在古桥的检测方面,外观、线形以及沉降观测等技术已经成熟,但在密实度检测方面,缺少能够准确检测的方法。随着国内外无损检测技术的发展,探地雷达技术是近年来国际上新发展起来的一项无损探测新技术。它通过结合各种测量物质的电特性,并通过建立物质电特性与密实度的观测,得到材料的密实度,实现密实度的检测测量。
        本文章以绍兴地区的某座国家级文保古桥为例,测试了该桥的密实度情况,并结合外观检查加以分析说明。
         一、工程概况
        该桥是一座梁式石桥,4个长落坡与梁式桥相连组成。桥梁全长约为78.0m,总宽约为3.3m,主桥孔洞宽为4.5m,梁式洞洞宽约为3.1m。桥面略有曲折,每段宽度不一,铺装材料为条石。该桥正西落坡设13级踏跺、2条水泥斜坡;西南落坡设17级踏跺、2条水泥斜坡;东北落坡设14级踏跺、2条水泥斜坡;东南落坡设13级踏跺、2条水泥斜坡。其中西南落坡跨过从西流入主河的小水,所以此落坡下部做成梁式洞。
        主桥孔上部结构:大石梁,七梁并列,中央石梁略似月梁;梁式洞上部结构:石梁,六梁并列;
        主桥孔下部结构:桥洞两边各并立石柱九根,石柱下平垫大条石,水下部分不明;梁式洞下部结构:桥洞无柱,石梁直接架在台身上。
         二、外观检查
        在雷达测试之前,对该桥外观进行了检查。通过检查发现,该桥桥面系部分桥面踏跺条石存在风化、破损、错位,部分条石底部存在脱空、杂草滋生现象;护栏存在大面积风化、破损,部分局部开裂,栏板与望柱衔接处存在脱开等现象。该桥上部结构石梁存在局部植被覆盖,外露的石梁存在明显的风化破损现象。该桥下部结构主桥桥台石柱存在风化、破裂现象;桥台侧墙存在开裂、局部存在脱开、外倾、下沉现象。
         三、雷达密实度测试分析
        探地雷达(?Ground?Penetrating?Radar,简称GPR)是利用频率介于10~10hz的无线电波来确定地下介质的一种地球物理探测仪器。
        探地雷达的基本原理是发射天线将高频短脉冲电磁波定向送入地下,电磁波在传播过程中遇到存在电性差异的地层或目标体就会发生反射和透射,接收天线收到反射波信号并将其数字化,然后由电脑以反射波波形的形式记录下来。对所采集的数据进行相应的处理后,可根据反射波的旅行时间、幅度和形,判断地下目标体的空间位、结构及其分布。
        本次测试选用瑞典MaLa(CU-Ⅱ)探地雷达其具有操作实施方便快捷、性能稳定、准确高效等特点。根据桥体及落坡走向,拟对该桥进行3条测线进行测试,分别为正西向测线、西南向测线、东向测线。其中正西向测线主要检测正西落坡、主桥孔侧墙,西南向测线主要检测西南落坡,东向测线主要检测东北落坡、东南落坡。经过测试,对测试数据进行整理,鉴于篇幅太大,简化为以下成果:


        由图3-1和图3-6可知,该桥正西向测线南侧底部存在明显低密实度区域,对比外观检查,发现该区域存在侧墙开裂现象。西南向测线梁式洞桥台后两侧均存在明显低密实度区域,而该区域正是检查时,发现侧墙存在开裂、局部脱空。东向测线两侧中部集中存在多处低密实度区域,结合外观检查,发现该测线底部侧墙局部存在砌体风化、破损现象。
        通过测试发现,采用探地雷达测试密实度,其快捷方便的特点,大大提高了检测效率,其简化成图的特点,能直观的表明缺陷位置及范围,具有可靠的。该方法为非破损方法,不破坏古桥本身,但能准确得到其内部缺陷,为古桥检测提供了很大的帮助。
         四、结论
        古桥检测本身是一项既复杂,又需要细致耐心的工作。这不仅需要工作人员需要具有专业技术和丰富的实践经验,还需要能掌握利用探地雷达的工作原理并加以利用。本文结合工程实例,介绍了探地雷达在检测古桥密实度方面的应用,该技术作为一个非破损,精度高,速度快收集检测信息的检测技术,对比常规检测,它能够准确的检测古桥密实度情况,为古桥的检测保护提供可靠的依据。
参 考 文 献
【1】张玉海 探地雷达的工作原理和检测应用[J] 铁道建筑技术  2003(4):70-72
【2】董继承 地质雷达在桥梁检测中的应用[J] 江西建材 2016(15)
【3】甘露 甘良才 高分辨率探地雷达步进系统的研究与实现[J] 电波科学学报 2008(3):23
【4】姚爱军 牛仁贵 地质雷达在建筑结构中的解释与应用[J] 岩土工程界,2007(10):10
【5】潘海结  探地雷达在工程无损检测中的应用[D]重庆 重庆交通大学 2012
【6】中华人民共和国住房和城乡建设部CJJ/T 233-2015 城市桥梁检测与评定技术规范[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2015
【7】国际古迹遗址理事会中国国家委员会 中国文物古迹保护准则(2015年修订)[M]. 北京:文物出版社,2015(10)
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