公路钢质护栏立柱埋入深度无损检测技术影响因素分析

胡凯

（苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210001）

0 引言

高速公路的出现为我国客货运输工作提供了更多的可能性，高效、便捷、舒适是高速公路的基本特点。但是通过调查发现，高速公路是事故高频率发生的地点，车辆冲出护栏后不可控制，会引发各类交通安全事故。公路钢质护栏是保护驾驶人员安全的最后一道防线，受限于公路地段，检测人员无法使用高效的检测手段检查护栏立柱。基于此，找到一种科学合理的公路钢质护栏的检测技术成了从业人员的重点关注对象。

1 常见波形梁钢护栏立柱埋入深度的质量检测方法

波形梁钢护栏是一种用立柱固定的半刚性护栏，具有一定的刚性和柔性。通过车辆与护栏的摩擦、车辆与地面的摩擦、车辆与护栏本身产生一定的弹塑变形来吸收碰撞能量，延长碰撞过程的作用时间，降低速度，确保人员安全和减少车辆损坏，起到有效的保护作用，降低事故造成的危害[1]。波形梁钢护栏立柱的施工质量对公路交通安全起着重要的作用，是车辆行驶安全的重要保障。其主要的控制指标——立柱埋入深度目前主要采用2 种检测方法：拔桩法和无损检测法。

1.1 拔桩法

主要设备：拔桩机械、钢卷尺、记号笔或喷漆。

拔桩法是现行公路工程波形梁钢护栏立柱埋入深度施工质量控制的主要方法，采用记号笔或喷漆在已埋入立柱外露端侧面进行标记，用机械将已埋入立柱从土、混凝土或其他介质中拔出，测量标记处到立柱埋入端底部距离即为立柱埋入深度。该方法属于破坏性试验，检测结果直观，准确度高。

但由于立柱埋入位置的不同，拔出的难度也相应增加，易造成硬路肩混凝土破损；同时也不适用于运营期公路的立柱埋入深度检测；且检测频率为1km 至少检测1 处，导致采集数据量小，检测结果代表性不足，无法有效地判断整个路段立柱埋入深度的施工质量。

1.2 无损检测法

主要设备：钢护栏立柱埋入深度无损检测仪及附件、耦合剂、钢卷尺、记号笔或喷漆。

无损检测法是近几年推出的新型检测方法，在部分省份（如浙江省、山东省、福建省）已推广使用。其原理是通过测量冲击弹性波在钢质护栏立柱中的传播时间，计算立柱总长度，扣除测量的外露端长度，即为立柱埋入深度。该方法属于无损检测，检测结果准确度较高，操作便捷，不会对附属工程造成破坏。适用于埋入立柱（土中、混凝土、碎石、宕渣等）、打入立柱的埋入深度检测，可对在建公路及运营期公路的波形梁钢护栏立柱埋入深度质量控制提供依据[2]。

检测方法可参照《钢质护栏立柱埋深冲击弹性波检测仪》（GB/T 24967—2010）中附录A 的测试方法对波形梁钢护栏立柱埋入深度进行检测，控制施工质量，并在条件允许的情况下可用拔桩法进行验证。

试验步骤如下：

第一步，选用同一批次的未埋入立柱测量总长度（见图1），并进行波速标定（见图2）。

图1 测量未埋入立柱总长度

图2 进行波速标定

第二步，随机抽取被检立柱（见图3），揭开盖帽或拆卸防阻块（见图4），如立柱顶面不平整需用钢锉磨平，用记号笔或喷漆在已埋入立柱外露端侧面进行标记，测量立柱外露端长度h2 并进行记录。

图3 随机选择被测立柱

图4 拆卸防阻块

第三步，打开附件箱，依次将传感器与信号线进行连接，并接入传感器通道接口（见图5），将组装好的传感器用耦合剂固定于钢护栏立柱顶端部位（见图6）。

图5 连接传感器及信号线，接入传感器通道接口

图6 将传感器用耦合剂 固定于立柱顶端部位

第四步，打开主机软件操作界面，新建工程，填写相关工程信息，设置标定后的波速（见图7）。

图7 填写工程信息，设置标定后的波速

第五步，单击“开始采集”按钮，然后在护栏立柱顶端激振一次；每单击一次“开始采集”按钮，然后在护栏立柱顶端激振一次，每根立柱依次采集3～5 个数据（见图8）。

图8 开始采集数据

第六步，数据采集完毕，可继续进行下一根立柱数据采集，重复以上步骤直至检测结束（见图9、图10）。

图9 现场测试，采集数据

图10 完成采集后检测下一根立柱

第七步，打开解析软件，点击“打开工程”按钮，找到对应的测试数据，双击数据出现波形图（见图11）。

图11 打开解析软件，选择波形开始分析

第八步，点击“进入分析”按钮进行数据分析，得出立柱总长度h1（见图12）。

图12 分析结果

第九步，立柱总长度h1-立柱外露端长度h2=立柱埋入深度h3。

2 公路钢质护栏立柱埋入深度无损检测技术的影响因素

2.1 传感器的影响

传感器可以影响无损检测技术实际效果，虽然传感器只是检测装置，但可以影响后续工作效果。目前，技术人员将工作传感器定义为：感受规定被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置[1]。对传感器进行分析发现，其自身拥有多种特点，如微型化、数字化、智能化、多功能化等等，可以满足无损检测工作所提出的各项需求。

2.2 激振的影响

现阶段，常见激振锤材质有铝、钢、橡胶、尼龙和聚四氟乙烯等等，借助激振锤可以提高检测人员对距离的掌控力度，提高护栏立柱的质量。但是激振锤需要依附于其他机械设备，因此为确保实际工作不受影响，市场中出现了多种类型的激振锤，检测人员应结合实际情况进行慎重选择。为保证激振锤符合工作要求，在实际应用前应对所选择的激振锤进行测试。通过测试结果选择传感器类型、激振锤敲击位置以及传感器安装位置。为保证测试结果的准确性，应选择具有一定专业技术的检测人员完成相关操作。

2.3 护栏与立柱连接方式的影响

通常情况下，常见护栏与立柱连接方式有：立柱与护栏板通过非搭接形式进行连接；立柱与护栏板通过搭接形式进行连接。这两种连接方式会对无损检测工作造成不同的影响，即在实际应用过程中应针对两种情况进行分别检查。

除此之外，在第二种连接方式中，实际搭接位置也可能影响后续工作。因此在实际工作中，技术人员应搭建测试系统，及时发现工作中的不足之处，制定具体维护计划，确保立柱埋入深度无损检测工作可以顺利完成。

2.4 周边环境的影响

周边环境介质可以影响无损检测结果。比如，立柱进入地基后，激振器会将弹性波传递给周边介质，随着时间与长度而逐渐衰减。即在使用传感器进行信息收集时，为提高收集信息准确率，检测人员应对周边环境进行调查，改变相关参数，提高工作质量。

3 公路钢质护栏立柱埋入深度无损检测技术的控制措施

3.1 检测前准备

在开展立柱埋入深度无损检测工作时，首先要完成准备工作。第一步，处理立柱顶端，立柱顶端清洁度可能影响实际工作质量，立柱顶端清洁度较高，可以更好地与传感器连接在一起，降低其他影响因素对数据采集的干扰。第二步，调整采集仪参数，确保采集仪可以高效率、高质量地完成信息传递，确保检测工作可以顺利完成。

3.2 合理选择和操作激振锤

在前文中，对激振器进行了叙述，通过叙述可以发现激振器型号对后续工作影响较大，因此如何选择激振锤就显得格外重要。激振锤是信号制造机器，检测人员不仅要保证所选择的激振锤可以将信号准确地传递给立柱顶端，还要保证可以配合传感器完成信息采集。即在实际工作中，结合周边环境与自身工作需求选择不同激振锤，保证敲击质量以及最终的工作质量[2]。

3.3 传感器类型及安装选择

目前在市场中有众多类型的传感器，检测人员应结合自身工作需求选择不同的传感器。在选择过程中，首先应分析传感器参数是否符合工作需求，是否具备一定的抗干扰能力，体积、重量与检测系统之间的匹配度；其次，根据工作需求确定传感器安装位置，以微型传感器为例，绝大多数情况下都会将其安装在立柱顶端，以保证信息的清晰度；最后，检查传感器安装的稳定性，确保信号传递工作不会受到影响。

3.4 立柱的使用

3.4.1 未与护栏建立连接关系

立柱顶端与侧端所接收到的传感器信号是不同的。在立柱顶端，信号强度较高，较为清晰，便于分析；在立柱侧端，受外界因素影响，信号强度减弱，清晰度降低，分析难度较高。之所以会出现此类情况，主要是因为激振锤所造成的激振传递方式不同。综上所述，在绝大多数情况下，检测人员都会将传感器安装在立柱顶端，以保证工作质量[3]。

3.4.2 与护栏建立连接关系

借助这一方法，立柱会受到防阻块的保护。这一做法虽然会增加检测难度，降低实际检测频率，但是检测频率会在同一范围内进行波动，如果仍然使用之前的计算方式计算立柱长度，则会对后续工作造成一定影响。为解决此类问题，在实际工作中，检测人员应根据立柱与护栏的实际相对位置进行具体检测，在计算过程中加入校正因子ψ，为开展后续工作奠定扎实的基础。

3.5 周边环境控制

在通常情况下，立柱被埋在土中，土与地面对所传递信号造成不同的影响，即在实际工作中，检测人员应判断信号是否受到了其他物质的影响，信号波传递速度与走向是否发生了改变，以降低误差对实际结果的影响，提高结果的准确性。为缓解此类问题所造成影响，应参考立柱实际情况设置参数，以期更好地完成检测工作。

4 结语

隐蔽性特点与不确定性特点是公路钢质护栏立柱的两大基本特点，因此所选择的检测技术是否合理尤为重要。本文以公路钢质护栏埋入深度为切入点，针对无损检测技术应用进行详细阐述，提高检测工作的针对性，获得高质量的检测结果，为检测人员提供相关数据支持，降低检测人员的工作强度，提高实际工作质量。