公路路基路面無損檢測技術(shù)綜述

楊照鳳

【摘 要】本篇文章主要闡述了高速公路路基路面無損檢測技術(shù)的工作原理和特點，以及此技術(shù)的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】高速公路；無損檢測技術(shù)；工作原理；應(yīng)用前景

0.前言

高速公路的建設(shè)和發(fā)展，對國家經(jīng)濟建設(shè)、國民社會生活及國防系統(tǒng)有著十分重要的意義。目前行駛在高速公路上的汽車車速不斷提高，而車速越高，對高速公路路基的質(zhì)量要求也就越高。經(jīng)過調(diào)查研究得知，高速公路平整度、彎沉、橫向力系數(shù)等這些技術(shù)指標(biāo)對其質(zhì)量有很大的影響，這就決定了高速公路的服務(wù)水平。高速公路建設(shè)中及其使用過程中路基路面的各項技術(shù)指標(biāo)能準(zhǔn)確的反映高速公路建設(shè)水平及實際的工作狀態(tài)。它對高速公路路面的維護、提高其服務(wù)質(zhì)量起著不可忽視的作用。隨著檢測技術(shù)的不斷進步，也對我國高速公路建設(shè)帶來可觀的社會經(jīng)濟效益。這幾年由于計算機工程應(yīng)用普及，高速公路檢測系統(tǒng)也得到了發(fā)展，無損檢測技術(shù)以其使用簡單、精度高等特點逐漸代替了傳統(tǒng)的檢測技術(shù)。

1.傳統(tǒng)技術(shù)落后

傳統(tǒng)的檢測技術(shù)在其施工檢測中，對路基路面的質(zhì)量的檢測只能通過隨機選點，采取鉆孔取樣和室內(nèi)分析的方式進行檢測，以此來獲得需要檢測的技術(shù)參數(shù)。其局限性主要表現(xiàn)在：檢測的結(jié)果不具有普遍性，監(jiān)測點代表性不強。由于檢測點位的布置不夠密集，很容易遺漏一些有問題的路段，這樣就為路基路面的質(zhì)量控制埋下隱患。且在高速公路建成并投入使用后，它只能對對表面出現(xiàn)的問題進行日常維護，對潛在的隱蔽問題則無法檢測。比如路面以下積水、空洞、和脫空等質(zhì)量問題。而今高速公路路基路面無損檢測技術(shù)就能夠為其質(zhì)量控制及其日常維護提供最精確、最詳細(xì)、最可靠的技術(shù)性數(shù)據(jù)，給行駛在高速公路上的車輛增加一份保障。

2.路基路面無損檢測技術(shù)的分類

目前高速公路路基無損檢測技術(shù)分為很多類，主要包括超聲波檢測技術(shù)、頻譜分析技術(shù)、圖像技術(shù)、激光檢測技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)對路基進行測損技術(shù)等。

2.1頻譜分析技術(shù)

這是一種通過對不同傳播介質(zhì)中傳播表面波的傳播頻率進行分析的技術(shù)。它的檢測原理是：對高速公路上的一段路面進行一次短暫而快速的沖擊，產(chǎn)生的頻率波順著地表向下傳播一定的距離，并向周圍傳播瑞雷波面，改變沖擊力度和方式就能改變?nèi)鹄撞娴念l率和信號類型，這樣在多處放置傳感器，檢測不同波的頻率。通過頻率分析技術(shù)，對不同深度的分層介質(zhì)的力學(xué)性能，根據(jù)接收波的頻率變化進行分析，快速而又準(zhǔn)確的實現(xiàn)檢測。

2.2圖像技術(shù)

圖像技術(shù)主要包括兩種技術(shù)：一種紅外成像技術(shù)，另一種是激光全息圖像技術(shù)。其中紅外成像技術(shù)指的是通過對各種材料導(dǎo)熱性能不同原理的應(yīng)用來工作的。它需要通過較高精度的熱敏傳感器對其結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的分布和熱傳導(dǎo)進行檢測分析，然后將檢測結(jié)果以圖像的方式顯示出來，其目的是為了了解內(nèi)部情況。而激光全息圖像技術(shù)是以全息方式獲得全息圖像為主要研究對象，依靠研究全息圖得到各項數(shù)據(jù)，以獲得相應(yīng)的力學(xué)數(shù)據(jù)，這種方法可以為管理層人員提供整個場地的情況，其檢測結(jié)果比較可靠，也比較直觀。

2.3超聲波檢測技術(shù)

這種檢測技術(shù)是依據(jù)介質(zhì)中不同位置的傳感器測量超聲波在介質(zhì)中傳播波的各項參數(shù)，數(shù)判斷路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部破損的狀況的一種檢測方法。其傳播速度是依靠超聲波傳播時間來測定的，然后根據(jù)速度和介質(zhì)之間的關(guān)系來判斷介質(zhì)材料的力學(xué)性能。比如介質(zhì)的抗折和抗壓強度、彈性模量等，根據(jù)介質(zhì)材料或其結(jié)構(gòu)判斷其內(nèi)部缺陷。因此它以操作簡單、價格合理等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用在工程實踐中。

2.4激光檢測技術(shù)

這是一種根據(jù)激光光強越強，產(chǎn)生的光電流越強的原理來進行檢測的技術(shù)。在檢測過程中，光電轉(zhuǎn)換器將光能轉(zhuǎn)化成電能，這樣光電流就會跟著激光發(fā)出光的光強變化而變化。確定電流和位移之間的關(guān)系應(yīng)該在檢測前完成，這樣光電流發(fā)生變化就能反映出彎沉位移產(chǎn)生的變化量。這種技術(shù)之所以能被廣泛應(yīng)用于距離測定、平整度測定、車轍深度測定和彎沉測定正是憑著它自身的這種優(yōu)勢（方向性、分辨率、衍射性和相干性好）來完成的。

2.5地質(zhì)雷達(dá)對路基的檢測技術(shù)

下圖1為路基缺損檢測圖，從這個圖中我們可以看到出，路面結(jié)構(gòu)包括面層、基層和路基。假如圖中路基某部分存在空洞等特殊體，雷達(dá)波將會出現(xiàn)異常傳播情況。雷達(dá)設(shè)備能夠通過分析得到的數(shù)據(jù)來獲得地質(zhì)雷達(dá)圖像的剖面圖，然后從剖面圖中分析判斷路基的缺損情況。若被檢測的路面中有異常發(fā)生，被檢測路面與發(fā)生異常區(qū)的界面兩側(cè)電性的差異會很大，將會出現(xiàn)強烈的反射波。與此同時，這個界面也是物性的特變點，時常會產(chǎn)生繞射波，這種波在時間剖面上是以曲線形式出現(xiàn)的，進而使得雷達(dá)圖像出現(xiàn)雜亂無章的現(xiàn)象，而且同相軸也會出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的狀況。在這種情況下，我們就可以對出現(xiàn)異常的部位和它所處的深度作出判斷，然后判定對路基產(chǎn)生危害的類型、位置及危害程度。由此看來，地質(zhì)雷達(dá)對路基進行測損主要依靠雷達(dá)波的折射—反射原理來進行的。

例如某省有一段長160km的雙向四車道混凝土高速公路通車后，在高速公路路段的橋頭和路基填方路段出現(xiàn)了部分沉降和路基變形，由于沒有及時維修，進而引發(fā)路面整體下陷開裂，平整度下降等眾多質(zhì)量問題。為了解決這一問題，該路段管理人員商定采取路基灌漿的的方式對該破損路基進行修復(fù)。該路段修復(fù)施工單位首先對路基進行雷達(dá)檢測，這樣達(dá)到明確目標(biāo)和減少盲目施工及控制造價的目的，能快速準(zhǔn)確的確定需要修復(fù)的部位。

3.無損檢測技術(shù)應(yīng)用中的設(shè)備

3.1彎沉檢測設(shè)備的應(yīng)用

進行無損檢測工程檢測中常使用的一種檢測儀器是落錘式彎沉檢測儀。這種設(shè)備通常主要利用液壓系統(tǒng)的提升機來釋放荷載塊對路面進行沖擊。直接影響其產(chǎn)生荷載大小的因素是重錘的重量級起落高度，傳感器也會對動態(tài)彎沉盆進行測定。從以往的實踐中證明，彎沉檢測儀是彎沉檢測設(shè)備中較可靠的設(shè)備之一，因為它具有測試快、測試精度高等優(yōu)點，能夠準(zhǔn)確合理的反映行車荷載。

3.2斷面測試設(shè)備的應(yīng)用

斷面檢測設(shè)備是無損檢測技術(shù)中用于平整度和車轍測定的一種設(shè)備。路面橫斷面儀和橫斷面尺在工程應(yīng)用較為普遍。而連續(xù)式激光斷面儀又是其在平整度和車轍的測量中較為先進的設(shè)備。它的測量范圍還有橫坡、縱坡和轉(zhuǎn)彎曲率。其原理是，利用輪機位置處的激光傳感器來確定與路面之間的距離，隨著車輛向前運動就可以得到路面的縱向平整度；再根據(jù)橫向布置的多個激光傳感器來確定路面的高度，進而確定其橫斷面和車轍的深度。

3.3抗滑性能測試設(shè)備的應(yīng)用

以往常用的抗滑性能檢測設(shè)備是擺式摩擦系數(shù)儀，但由于它會對交通造成很大影響，而且還存在很多不安全因素，與當(dāng)今高速運轉(zhuǎn)的社會特點及不適應(yīng)，不能滿足高速公路對抗滑性能測試的要求，目前工程中已不大使用。而自動化的抗滑性能測試設(shè)備，主要有剎車式摩擦系數(shù)測試儀、橫向力系數(shù)測試儀、不完全剎車摩擦系數(shù)測試儀等，它們能很好的適應(yīng)我國目前飛速發(fā)展的高速公路的要求，對其使用也會越來越多。

4.無損檢測技術(shù)的發(fā)展

無損檢測技術(shù)以它準(zhǔn)確、高效的特點，逐漸適了應(yīng)現(xiàn)代高速發(fā)展的高速公路事業(yè)的發(fā)展要求，對高速公路路基檢測、維修已不局限于對質(zhì)量、工作性能的維修和改善。它以節(jié)約修復(fù)時間，節(jié)省工程造價為優(yōu)勢，具有非常廣的發(fā)展空間。

5.結(jié)束語

從全文的描述中我們可以看出，高速公路路基路面的無損檢測技術(shù)能夠很快的確定路基路面以下破損區(qū)域，提高工作效率，降低工程造價，檢測高速公路中路基下沉、路基不實、路基空鼓及路面高低不平等質(zhì)量問題，由此可見它已經(jīng)成為我國高速公路檢測的發(fā)展趨勢。 [科]

【參考文獻】

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