高速公路橋頭搭板脫空病害的檢測分析

商廣明

(1.河北省道路結(jié)構(gòu)與材料工程技術(shù)研究中心；2.河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測室，河北 石家莊　050090)

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高速公路橋頭搭板脫空病害的檢測分析

商廣明1，2

(1.河北省道路結(jié)構(gòu)與材料工程技術(shù)研究中心；2.河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測室，河北 石家莊050090)

摘要：橋頭搭板脫空，是現(xiàn)在高速公路上比較常見的病害，利用地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)，可以對該種隱蔽性病害實(shí)現(xiàn)無損、高效、準(zhǔn)確的檢測。運(yùn)用雷達(dá)檢測技術(shù)通過大量的搭板脫空檢測，總結(jié)出橋頭搭板脫空出現(xiàn)的常見部位，及影響搭板脫空病害產(chǎn)生的三大因素：橋頭與路基剛?cè)嵝赃^度問題、路面防水層、臺背回填壓實(shí)度。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)雷達(dá)；高速公路；搭板脫空

近年來，隨著交通事業(yè)的迅猛發(fā)展，我國的高速公路通車?yán)锍虜?shù)逐年增長，修建的高速公路指標(biāo)逐年提高，人們的行車舒適度也越來越好。但是在高速公路的運(yùn)營中，有一個(gè)影響行車舒適性的隱患就是橋頭跳車問題，往往會(huì)因?yàn)闃蝾^與路基連接處的橋頭跳車而使高速公路的行車舒適度大大降低。出現(xiàn)橋頭跳車的主要因素就是橋頭搭板脫空病害沒有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。傳統(tǒng)的檢測搭板脫空的技術(shù)是鉆心法，鉆心法檢測技術(shù)檢測速度慢，有時(shí)候還需要中斷交通，而且對橋頭搭板有一定損壞，所以要找一種快速、高效、無損的現(xiàn)代檢測技術(shù)勢在必行。地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)成功的解決了這一問題，使成批檢測高速公路上的橋頭搭板脫空成為現(xiàn)實(shí)，為該類病害的發(fā)現(xiàn)及防治縮短了時(shí)間提高了效率。地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的應(yīng)用一方面保正了高速公路的行車舒適性，另一方面提高了高速公路的使用壽命。

1工程概述

某高速公路位于地形平坦開闊的平原區(qū)，雙向6車道，設(shè)計(jì)車速120 km/h，其中橋涵的設(shè)計(jì)汽車荷載等級為：公路-Ⅰ級。該高速通車兩年后，有一座橋的橋頭搭板由于雨水沖刷出現(xiàn)了較大脫空，鑒于此業(yè)主決定對該線所有橋涵處的橋頭搭板進(jìn)行檢測。為了不妨礙通車，而且還要在較短時(shí)間內(nèi)完成整條高速的搭板檢測，選用了一種快速、高效、無損的檢測手段-地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)。

2地質(zhì)雷達(dá)檢測原理

地質(zhì)雷達(dá)是利用電磁波的反射原理的物理探測方法，是通過天線將脈沖雷達(dá)波發(fā)射入被測物體，由接收天線接收被不同物理性質(zhì)的物體分界面反射回來的雷達(dá)波，據(jù)此對被測物體內(nèi)部狀況進(jìn)行探查。

利用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行橋頭搭板脫空檢測時(shí)，將發(fā)射和接收天線緊密貼于待測物體表面一個(gè)相對恒定的距離，雷達(dá)波通過天線發(fā)射進(jìn)入待測體中，當(dāng)遇到脫空處的變化界面時(shí)，部分雷達(dá)波將會(huì)被反射回來并被接收天線接收到，測出反射波的入射和反射雙向走時(shí)，即可計(jì)算出反射波走過的路程長度，從而求出天線距反射面的距離(詳見圖1)，從而確定脫空層的位置。

圖1　雷達(dá)測試原理圖

3橋頭搭板現(xiàn)場檢測

3.1橋頭搭板脫空測線布置

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選取應(yīng)急車道和外側(cè)一條行車道進(jìn)行檢測(特殊情況下檢測了靠近中央分割帶的兩條測線，從外往里依次為1#測線，2#測線)，檢測時(shí)選取被測車道的中心線位置作為測線位置，如圖2所示。

圖2　橋頭搭板脫空檢測測線布置示意圖

3.2橋頭搭板脫空病害的典型地質(zhì)雷達(dá)數(shù)據(jù)分析

因?yàn)橐獧z測的橋頭搭板厚度均未超過35 cm，而且橋頭搭板脫空病害屬于淺層病害，所以本次檢測采用的意大利RIS地質(zhì)雷達(dá)儀，1 600 MHz屏蔽天線。橋頭搭板橫斷面如圖3所示。

圖3　橋頭搭板橫斷面

對于淺層的橋頭搭板脫空病害，地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)能夠清晰的顯示出脫空部位及脫空程度。

3.3檢測結(jié)論

通過對地質(zhì)雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)的整理分析可知，運(yùn)營一段時(shí)間后的高速路存在大部分橋頭搭板下層局部不密實(shí)、脫空等病害。病害位置主要出現(xiàn)在搭板靠近橋頭端的一定范圍內(nèi)，分析其產(chǎn)生原因：(1)主要由于臺背路堤的土體在荷載作用下除了彈性變形外，還伴有殘留變形(又稱永久性變形或俆變變形)，即使壓實(shí)度達(dá)到95%以上，臺后填料也會(huì)在自重和車輛荷載的作用下，緩慢產(chǎn)生壓縮沉降。(2)在橋頭側(cè)的搭板是搭接到剛性的混凝土牛腿上的，所以橋頭以外的搭板底部必定會(huì)在車輛荷載日積月累的振動(dòng)下，逐漸密實(shí)而沉降，使橋頭側(cè)的搭板底部很容易出現(xiàn)不密實(shí)或者脫空現(xiàn)象；(3)橋頭搭板脫空較為嚴(yán)重的，多數(shù)會(huì)伴隨著跳頭處伸縮縫破損，或者搭板橋頭連接處橋面有明顯裂縫，存在路面水下滲，沖刷搭板底部填料所致，以上原因與檢測結(jié)果基本相符。

3.4養(yǎng)護(hù)建議

首先做好路面的防排水措施，防止路面雨水從伸縮縫破損(或其他防水層破損處)等位置滲入搭板下層結(jié)構(gòu)中使路基被沖刷產(chǎn)生脫空。其次要及時(shí)對出現(xiàn)脫空的搭板進(jìn)行搭板下層注漿封堵處理，注漿封堵的優(yōu)點(diǎn)在于提高搭板下路基的均勻支撐能力，提高其強(qiáng)度。一般情況下路基可與板體形成致密膠結(jié)，相當(dāng)于增加了板厚，增加搭板間的傳荷能力，減輕車輛荷載對板體產(chǎn)生的疲勞損傷。

4結(jié)語

運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)，通過大量的橋頭搭板脫空檢測分析得出：(1)橋頭搭板脫空病害一般出現(xiàn)在橋頭側(cè)一定范圍內(nèi)，在與路基連接的一側(cè)往往是搭板跟隨路基一起沉降；(2)在檢測中出現(xiàn)脫空病害的橋頭搭板處，往往伴隨伸伸縮縫或路面防水層破碎病害，致使路面雨水下滲造成橋頭搭板脫空；(3)臺背處的路基回填碾壓不密實(shí)也是引起橋頭搭板脫空的一個(gè)重要因素。要想防止橋頭搭板脫空，要在橋頭處的剛性與柔性連接、搭板兩頭連接處的防水、臺背回填壓實(shí)度上下功夫。

參考文獻(xiàn)：

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The void disease detection and analysis freeway bridge slab

SHANG Guang-ming1，2

(1.Hebei Province Engineering Research Center of Structure and Road Materials；2.Experiment and Test Room of Traffic Planning and Design Institute of Hebei Province，Shijiangzhuang,Hebei 050090,China)

Abstract:Slab void, the disease is more common on the highway now, the use of geological radar detection technology, can achieve the kind of covert destructive diseases, efficient and accurate detection.Use of radar detection technology through a lot of slab void detection, summed up a common site Slab Void arise and take the plate off the three major factors affecting disease resulting empty:Bridge over the issue of rigid connection of the roadbed, road waterproof layer, abutment backfill compaction degrees.

Keywords:geological radar;highway;void slab

中圖分類號：U418

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0027-02

作者簡介：商廣明(1983-)，男，工程師，研究方向：橋梁與隧道。

收稿日期：2015-10-08