高速公路養(yǎng)護(hù)路面檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用

文 / 吳邦強(qiáng)

引言

在高速公路養(yǎng)護(hù)工程項(xiàng)目開(kāi)展的階段，路面養(yǎng)護(hù)工程作為系統(tǒng)性的工作，能夠在實(shí)踐階段通過(guò)科學(xué)有效的檢測(cè)技術(shù)，了解路面的結(jié)構(gòu)情況，從而在對(duì)存在的病害問(wèn)題進(jìn)行綜合反饋后，給養(yǎng)護(hù)工程開(kāi)展奠定良好基礎(chǔ)。所以對(duì)路面檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，尋找出更為科學(xué)有效的技術(shù)方案，對(duì)推動(dòng)交通事業(yè)發(fā)展有積極作用。

一、路面養(yǎng)護(hù)管理內(nèi)涵

路面養(yǎng)護(hù)就是通過(guò)對(duì)路面實(shí)施保養(yǎng)與維護(hù)的相關(guān)工作，提高路面運(yùn)行效果，對(duì)于保障交通安全性有重要作用。公路是經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，所以我國(guó)在大力建設(shè)公路項(xiàng)目的同時(shí)，也對(duì)養(yǎng)護(hù)管理工作予以充分重視。公路經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，導(dǎo)致很多問(wèn)題的存在，比如路面松散、沉陷等。這些問(wèn)題如果不能及時(shí)有效地解決，極易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，給車(chē)輛行駛安全性造成不良的影響。路面養(yǎng)護(hù)工作的復(fù)雜性較高，也只有加強(qiáng)了路面養(yǎng)護(hù)管理，才能提高公路運(yùn)行的安全性和舒適性。路面養(yǎng)護(hù)通常包含大修與小修兩種，小修就是對(duì)于局部出現(xiàn)問(wèn)題的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)處理，比如坑槽、啃邊等。

二、路面工程常見(jiàn)問(wèn)題

（一）裂紋沉陷

裂紋是目前公路路面比較常見(jiàn)的病害問(wèn)題，其發(fā)生原因眾多，對(duì)于路面的運(yùn)行造成一定程度的影響。裂縫的形式比較多，比如網(wǎng)狀裂縫、縱向裂縫、橫向裂縫等，每一種裂縫的發(fā)生原因都不同。

對(duì)于網(wǎng)狀裂縫來(lái)說(shuō)，其形成的原因是因?yàn)槁访娼Y(jié)構(gòu)內(nèi)含有泥灰層，這種材料的強(qiáng)度比較差，穩(wěn)定性不足，在雨水進(jìn)入到內(nèi)部，經(jīng)過(guò)車(chē)輛的碾壓而出現(xiàn)唧漿的問(wèn)題，進(jìn)而形成網(wǎng)狀裂紋；瀝青路面的質(zhì)量比較差，粘結(jié)性較低，抗裂性不足，且有水分進(jìn)入到結(jié)構(gòu)內(nèi)，容易導(dǎo)致網(wǎng)狀裂紋。裂縫發(fā)生之后，承載性能會(huì)快速的降低，路面下陷的問(wèn)題就會(huì)發(fā)生。此外，裂縫的兩側(cè)容易出現(xiàn)新的裂縫問(wèn)題，形成惡性循環(huán)。

（二）凹凸不平

路面出現(xiàn)凹凸不平的問(wèn)題，主要的表現(xiàn)形式就是坑槽，這是在車(chē)輛荷載持續(xù)碾壓作用之下，路面發(fā)生局部脫落的病害問(wèn)題，進(jìn)而形成坑洼的結(jié)構(gòu)。

通常來(lái)說(shuō)，坑槽以小面積的形式存在，一般不是一次性出現(xiàn)的，是長(zhǎng)期的影響和作用而出現(xiàn)的，開(kāi)始出現(xiàn)局部的龜裂問(wèn)題，逐步發(fā)展變大，最終形成坑槽。

該病害問(wèn)題還會(huì)以車(chē)轍的形式出現(xiàn)，車(chē)輛在路面上形式，有大量的車(chē)輛在相同位置上碾壓，長(zhǎng)期發(fā)展之下就會(huì)出現(xiàn)凹槽，這就是車(chē)轍。還有一些外部環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致車(chē)轍病害的發(fā)生，也有可能是瀝青路面設(shè)計(jì)不合理。

（三）錯(cuò)臺(tái)松散

錯(cuò)臺(tái)是路面結(jié)構(gòu)部位出現(xiàn)接縫部位相對(duì)位移的情況。因?yàn)榈缆沸旭偟能?chē)輛數(shù)量比較多，相鄰的路面結(jié)構(gòu)受到不同荷載的作用而導(dǎo)致高低不平情況的發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)的問(wèn)題。錯(cuò)臺(tái)問(wèn)題的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致路面平整度下降，長(zhǎng)期影響之下，也會(huì)誘發(fā)裂縫的危害。錯(cuò)臺(tái)病害會(huì)導(dǎo)致美觀性比較差，也會(huì)影響通行的舒適性、安全性，縮短使用壽命，造成巨大的損失。

路面松散實(shí)際上是路面集料在表面脫落。這是因?yàn)樵诨旌狭蟽?nèi)，加入的瀝青材料比例較少，無(wú)法達(dá)到粘結(jié)性的要求，車(chē)輛碾壓作用而導(dǎo)致集料流失，導(dǎo)致松散問(wèn)題的發(fā)生。

三、檢測(cè)技術(shù)在路面養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

（一）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

瀝青路面面層在檢測(cè)中，要從多個(gè)方面分析，本文介于篇幅的原因，主要分析平整度與彎沉方面，以了解具體檢測(cè)方法。

1.平整度檢測(cè)

路面平整度對(duì)于公路質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，也關(guān)系到車(chē)輛行駛舒適度。對(duì)于該方面的檢測(cè)，其設(shè)備主要是斷面類(lèi)以及反應(yīng)類(lèi)，前者是應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行路面的凹凸情況檢測(cè)，比如3m長(zhǎng)直尺、平整度儀、激光斷面儀等；后者則是通過(guò)車(chē)輛行駛到路面上，檢測(cè)車(chē)輛顛簸的情況，一般是車(chē)載顛簸累積儀、斷面分析儀等。通過(guò)車(chē)輛的行駛可以完成檢測(cè)工作，準(zhǔn)確的確定平整度參數(shù)，作為路面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量評(píng)價(jià)，了解路面平整度參數(shù)，對(duì)于公路路面質(zhì)量的評(píng)判以及維修處理有著重要的幫助。

上文中的設(shè)備應(yīng)用都有一定的條件，必須在高等級(jí)公路項(xiàng)目中進(jìn)行檢測(cè)，并且保證車(chē)輛處于高速、勻速的狀態(tài)下進(jìn)行，且是連續(xù)性檢測(cè)的方式，但是目前的交通擁堵問(wèn)題比較嚴(yán)重，車(chē)輛行駛的不均勻性成為普遍形式，所以容易導(dǎo)致檢測(cè)的準(zhǔn)確性不足，給路面的質(zhì)量判斷產(chǎn)生不良的影響。路面平整度的概念不只是從車(chē)輪跡帶的縱向不平整方面出發(fā)進(jìn)行，因?yàn)槠淙菀缀鲆暀M向不平整的問(wèn)題，所以需要從行駛質(zhì)量指數(shù)展開(kāi)分析，全面了解路面不平整度的問(wèn)題。當(dāng)前主要是通過(guò)新的路面行駛質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)，即行駛舒適指數(shù)方面來(lái)反映出車(chē)輛行駛的質(zhì)量，從路面二維層面上的變形來(lái)取代原有輪跡帶的縱向變形分析方式。

2.彎沉檢測(cè)

路面結(jié)構(gòu)的承載性能是重要參數(shù)，通常是利用檢測(cè)路表的回彈彎沉值方面來(lái)進(jìn)行。隨著我國(guó)的科學(xué)技術(shù)逐步發(fā)展，快速?gòu)澇翙z測(cè)技術(shù)被廣泛研發(fā)和應(yīng)用。尤其是激光動(dòng)態(tài)彎沉測(cè)量系統(tǒng)的應(yīng)用，效果得到了很大的提升。比較常見(jiàn)的設(shè)備如下：貝克曼彎沉儀、自動(dòng)彎沉儀、落錘式彎沉儀（FWD）等。

貝克曼彎沉儀法檢測(cè)的效率比較低，同時(shí)還會(huì)有人為干擾因素的影響；自動(dòng)彎沉儀可以在連續(xù)路面上進(jìn)行高密度的檢測(cè)，每日檢測(cè)點(diǎn)數(shù)達(dá)2000點(diǎn)；FWD是模擬汽車(chē)快速運(yùn)行情況下而研發(fā)應(yīng)用的，也是目前比較常見(jiàn)的彎沉檢測(cè)設(shè)備之一。其中，貝克曼梁在我國(guó)路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)測(cè)定中應(yīng)用日益廣泛，其他方法可以實(shí)現(xiàn)靜態(tài)回彈彎沉測(cè)量。

數(shù)據(jù)采集方式應(yīng)用后，可以快速掌握路面回彈彎沉參數(shù)，這是試驗(yàn)性模擬參數(shù)的方式，并不是在實(shí)際的車(chē)輛荷載之下所出現(xiàn)的真實(shí)彎沉值，導(dǎo)致應(yīng)用效果比較差。同時(shí)，當(dāng)前的數(shù)據(jù)采集水平較低，工作效率較差，且都是在規(guī)定距離范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，交通干擾和影響比較嚴(yán)重，多數(shù)都是在夜間完成的。因此，需要結(jié)合實(shí)際情況改進(jìn)數(shù)據(jù)采集方式。當(dāng)前滾輪式彎沉儀（RWD）被研發(fā)和應(yīng)用，使得路面車(chē)輛行駛荷載之下的真實(shí)彎沉值取代原有回彈彎沉值，以確定路面結(jié)構(gòu)承載性能是否合格。

（二）路面快速檢測(cè)技術(shù)

1.激光斷面儀

該設(shè)備中包含激光傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀等，且有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。激光單位中包含一個(gè)測(cè)頭和A/D轉(zhuǎn)換器組成，該設(shè)備是應(yīng)用自動(dòng)測(cè)試頭進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換信息，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出和控制。激光傳感器對(duì)于路面進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)射與接收獲取的信息，可以通過(guò)夾角的計(jì)算以檢測(cè)確定高度參數(shù)，并且將激光器、慣性單元、里程計(jì)等全部都存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)內(nèi)，在屏幕上顯示。在全部數(shù)據(jù)處理工作完成后，可以真實(shí)反映出路面特點(diǎn)。激光路面短路儀是一種和路面無(wú)接觸的測(cè)量?jī)x器設(shè)備，在90km/h的測(cè)量速度下，各個(gè)路面就會(huì)成為同步測(cè)量，比如平整度、車(chē)轍、裂紋等。

2.滾輪式彎沉儀

在FWD成功研發(fā)和應(yīng)用后，測(cè)量速度為90km/h的滾輪式彎沉儀（RWD）也被人們研發(fā)和應(yīng)用，其應(yīng)用高頻激光掃描方式，進(jìn)行車(chē)輛連續(xù)行駛測(cè)量彎沉值，精度水平較高，可以達(dá)到路面全面檢查，其測(cè)量數(shù)據(jù)比較完善，真實(shí)性較高，并不是模擬荷載的彎沉。因此應(yīng)用RWD并不會(huì)受到交通的影響，所以是彎沉值檢測(cè)效果良好的設(shè)備。而美國(guó)研發(fā)成功的滾動(dòng)動(dòng)力彎沉儀（RDD）的加載原理與RWD類(lèi)似，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性測(cè)量，信息數(shù)據(jù)量比較大，且應(yīng)用滾動(dòng)式彎沉傳感器實(shí)現(xiàn)測(cè)量，準(zhǔn)確掌握破損圖像。但是因?yàn)槠錅y(cè)量行駛速度為2.5km/h，所以應(yīng)用概率較低。

（三）三維激光技術(shù)

傳感器技術(shù)的全面發(fā)展，二維成像數(shù)據(jù)采集技術(shù)被大量的應(yīng)用，以三維高程作為基礎(chǔ)進(jìn)行路面裂縫的檢測(cè)，三維激光技術(shù)可以獲取分辨率較高的三維連續(xù)橫向路面輪廓，其系統(tǒng)內(nèi)包含大量的信息，系統(tǒng)內(nèi)安裝有傳感系統(tǒng)，及時(shí)準(zhǔn)確的掌握信息。

激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就是精度較高。其系統(tǒng)內(nèi)安裝有三維編碼器，直接將測(cè)量后的數(shù)據(jù)信息制作成為模型，給操作人員他拱深度、強(qiáng)度方面的信息。將全部信息處于可控范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)初步驗(yàn)證和分析，三維激光系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可以檢測(cè)≥2mm寬度的路面裂縫，同時(shí)在照明環(huán)境之下實(shí)現(xiàn)路面裂縫的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果是一致性的。因此，三維激光技術(shù)對(duì)于路面彎沉參數(shù)檢測(cè)效果良好，速度快、精度高，可以直接創(chuàng)設(shè)模型系統(tǒng)，達(dá)到人們使用的需要。

四、結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，在高速公路養(yǎng)護(hù)路面工程中采取路面檢測(cè)技術(shù)，可以對(duì)路面的病害問(wèn)題進(jìn)行全面的了解，給后續(xù)養(yǎng)護(hù)工程的開(kāi)展奠定良好的基礎(chǔ)。就目前現(xiàn)狀而言，路面檢測(cè)技術(shù)的類(lèi)型也是比較多的，所以在往后項(xiàng)目開(kāi)展階段，只有在根據(jù)路面檢測(cè)的需求，針對(duì)性地選擇相應(yīng)的技術(shù)的情形下，才能夠保證檢測(cè)的結(jié)果，達(dá)到實(shí)際需要。