浅析道路工程现场回音检测程序

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摘要：近年来道路工程质量优略已成为备受关注的问题，做好道路工程的检测工作是工程质量的重要保障。文章从实际工作出发对道路工程现场回音检测程序进行了阐述。

关键词：道路工程；现场检测；回音检测

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）09-0106-02

1 仪器设备

敲击回音试验系统，由四个主要元件组合而成：敲击源、接收器、笔记型电脑和内接A∕D（Analog to Digital）卡之笔记型电脑扩充盒，兹分别说明如下：

1.1 敲击源

敲击源的选定为敲击回音试验系统成败之一个重要因素。一个弹性敲击的力和时间之关系，可近似地被模拟成一个半週期的正弦函数，且此敲击的延续时间（Duration）称为〝接触时间〞。敲击的接触时间将决定所激发之应力波的频率含量，较短接触时间之敲击含有频率较高（波长较短）之应力波，测试薄物体及侦测小瑕疵需要此种高频率波。含有足够波动振幅的最高频率波之频率，约略等于接触时间倒数之1.5倍（即1.5∕tc）。敲击的接触时间长短，受敲击器的尺寸、质量及接触物体的表面状况所影响；敲击在一平滑且刚硬的表面上，将可得到一个比敲击在粗糙表面相对较短的接触时间；小直径（2.5～12mm）的钢珠即可为一个很好的敲击源，其所造成的接触时间约介于10×10-6至80×10-6秒（10至80μs）。试验的接触时间，可大约由记录到之波形中，而量测估得因表面波经过所造成的向下位移历经时间。

1.2 接收器

目前敲击回音法所採用的接收器，为一种宽频的位移接收器，其与物体表面的接触时间，为一种很小成倒锥体形之压电材料；因此，可视为类似点之接触，所反应出来之讯号与垂直表面位移量成正比。介于压电材料及混凝土表面间，使用一小片的薄铅片来完成接收器与粗糙的混凝土表面紧密压合；因此，无须使用接合液或对表面作特别磨平处理。

1.3 类比/数位转换卡（Analog to Digital）：

接收器接收连续之类比（Analog）讯号时，必须由A/D卡抓取并转换成不连续之数位（Digital）之讯号，以便后续之讯号处理、分析及储存。本研究所使用之A/D卡，提供两个BNC插槽以外接接收器，资料的擷取最高速率为3MHz，解析度为12bits，其描述之电压伏特数可调整为+/-10mV、+/-20mV、+/-50mV、+/-100mV、+/-200mV、+/-500mV、+/-1V、+/-2V、+/-5V、+/-10V与、+/-20V，且两个Channel可分别设定电压伏特数。

1.4 笔记型电脑

A/D卡转换完成之数位讯号，可透过软体抓取到记忆体中后再进行讯号处理、分析或储存于硬碟裡。另本研究所使用的软体为Sino-NDT，其主要方法是藉由接收器所接收表面位移讯号，提供自动波到判读和快速傅利叶转换（FFT），以可立即求得AC混凝土P波波速及版厚。

2 敲击回音检测程序

敲击回音法量测P波波速及混凝土版厚度方法。

步骤一：表面p波速度之量测

试体表面p波波速之量测，参照ASTM纵波波速量测之方法。

在已知之距离（Hp）置放两接收器，并在与两接收器同一直线上距离第一接收器适当距离Ho处给一敲击源，由于P波波速最快，到达所引起物体表面之质点运动方向平行于表面，由于柏松比效应引起的垂直变位将最先在接收器造成扰动；因此两接收分别会接收到表面P波到达时所造成之表面位移扰动讯号；第一接收器量到的位移波形之起始位移对应之时问值为t1；同样第二位移波形亦可得表面P波到达之时问值为t2，此二个时间值的差值即为表面P波在已知距离（Hp）间传动所需时间，因此表面P波速度（Cp）就等于此已知距离除于二时问值的差值，利用下列公式来计算表面P波波度：Cp=HP/（t2-t1）

步骤二：厚度频率之量测

利用ASTMC1383法对现场AC混凝土铺面进行厚度量测，首先进行纵波波速之量测，仪器配置及试验之进行如表面P波速度量测所述，得到P波波速。接著再进行敲击回音试验，于沥青混凝土表面施予一敲击源，并在距雏0﹒05m处放置位移接收器，接收器所监测到的位移波形，经FFT后产生频谱，图中有明显的一个高振幅尖峰，此乃由应力波在混凝土顶面及底面来回传动所造成之厚度频率（ft）。

步骤三：AC混凝土厚度之计算

将所得上述步骤所量测之P波波速及版厚频率值代入公式计算，可求出现场混凝土版之厚度。

3 钻心验证程序

本研究除以敲击回音法之非破坏方式量测路面AC厚度外，另对敲击点作现场钻心取样，以比对本法与实务应用之可行性，下兹说明钻心验证程序：

3.1 测点规划怖设

（1）某路堤工程现场钻心怖设全区长1200米，其中有300米未铺设沥青混凝土，每纵距50米之以敲击回音法检测厚度处，钻心取样一孔作为验证，全区共计

17孔。

（2）某路堤工程现场钻心怖设全区长1200米，其中有400米未铺设沥青混凝土，每纵距50米之以敲击回音法检测厚度处，钻心取样一孔作为验证，全区共计

15孔。

（3）某路堤工程现场钻心怖设全区长2300米，其中有100米因跨越大峰桥未铺设沥青混凝土，每纵距200米之以敲击回音法检测厚度处，钻心取样一孔作为验证，全区共计13孔。

3.2 现场钻心取样

现场钻心现场钻心取样之主要设备为直径10cm钻石钻头之钻心机，根据CNS1238有关规范之规定，钻心试体之直径不得小于5cm，兹说明现场钻心取样步骤

如下：

（1）将直径之10cm钻石钻头安装至钻心机上，并加以锁紧，另将水管接至钻心机，一端放入已注满水之水桶中。

（2）选取欲钻设位置（最好在预固定位置周围）。

（3）将6分钻头安装至电钻上，加以锁紧后，开啟电源开始施钻，针对AC混凝土面施钻，俟孔深大于扩座螺栓长度时停止，拔出电钻钻头并清理孔中AC混凝土

碎屑。

（4）将5分扩座螺栓以铁鎚打入，并将钻心机底座孔洞对準扩座螺栓，再以固定螺丝加以紧密固定。

（5）开啟钻心机电源，水即经由水管抽至钻心机钻石钻头并加以湿润。

（6）旋转钻心机加压桿对欲钻地点缓慢施钻（避免加压过快产生“震刀现象”而导致钻取面不平整）。

（7）即将到达所须深度时，则将钻头退出并以尺量尺寸，如达所须深度即将钻头退出并关闭电源，否则继续施钻直至达到所须长度为止。

（8）将钢丝索套八已钻得之试体并加拉紧，冉将螺丝起子尖端插入试体与原混凝土块问之缝隙，并以铁鎚轻敲，使试体与原AC混凝上块分离，再将钢丝索连同试体取出，即取得欲钻之试体。

（9）如欲钻取其他试体仅须放鬆固定螺丝，再转动钻心机方向到达事先选取位置，后将固定螺丝旋紧，即可继续施钻。

3.3 量取AC混凝土钻心试体长度

钻心取样直径10cm试体，採1mm精度之钢尺为量具，量测试体长度。

比较1E量测厚度及AC混凝土钻心试体长度根据敲击回音检测程序，量测检测点之IE量测厚度外，亦进行该点现场AC混凝土构造物钻心取样，以比较两者之误差。

4 结语

以上介绍为回音检测法程序，道路工程中由于施工工期长，环境复杂，而且施工场地跨度大，需要相关技术人员本着认真负责的态度，切实做好道路质量检测以及质量监督管理，进一步建立和完善工程质量检测体系和制度，改善检测设备条件，坚决避免检测程序不规范与不合格材料的使用，消除道路公路工程中的质量

隐患。