公路工程常見(jiàn)病害及試驗(yàn)檢測(cè)方法

鄒昊天

（貴州宏信創(chuàng)達(dá)工程檢測(cè)咨詢有限公司，貴州貴陽(yáng) 550000）

0 引言

結(jié)合公路運(yùn)行現(xiàn)狀可以得知，路面病害問(wèn)題無(wú)法避免，如果出現(xiàn)嚴(yán)重病害，不但會(huì)給車輛的安全行駛帶來(lái)嚴(yán)重影響，而且會(huì)降低路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，故采取科學(xué)的試驗(yàn)檢測(cè)方法，針對(duì)公路開(kāi)展專業(yè)的試驗(yàn)檢測(cè)，根據(jù)最終的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，制定出完善的處置方法，減少路面病害帶來(lái)的負(fù)面影響。為確保道路車輛的安全行駛，本文主要分析現(xiàn)階段公路工程常見(jiàn)病害產(chǎn)生原因和試驗(yàn)檢測(cè)方法。

1 研究背景

當(dāng)前，在某些公路項(xiàng)目驗(yàn)收環(huán)節(jié)，沒(méi)有形成良好的工作機(jī)制，導(dǎo)致相關(guān)人員無(wú)法根據(jù)具體情況開(kāi)展驗(yàn)收工作，也就無(wú)法快速發(fā)現(xiàn)公路運(yùn)行過(guò)程中存在的質(zhì)量和安全問(wèn)題。通過(guò)加強(qiáng)試驗(yàn)檢測(cè)，能夠幫助工作人員獲取精確的數(shù)據(jù)信息與安全數(shù)據(jù)信息，然后將具體的檢測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行對(duì)比，更好了解公路工程的具體情況，為后續(xù)的驗(yàn)收工作提供良好依據(jù)。

2 公路工程常見(jiàn)病害

2.1 坑槽病害

公路工程坑槽病害特別常見(jiàn)，所謂坑槽病害，主要指的是公路路面使用較長(zhǎng)時(shí)間之后，受外界環(huán)境因素帶來(lái)的影響，公路路面發(fā)生一定程度的龜裂與松散現(xiàn)象，如果沒(méi)有進(jìn)行有效的養(yǎng)護(hù)，繼續(xù)受外界環(huán)境因素影響，會(huì)逐漸演變?yōu)榭硬鄄『?，給周圍居民的日常出行帶來(lái)嚴(yán)重影響。

如果公路路面出現(xiàn)嚴(yán)重的坑槽病害，不但會(huì)影響居民的日常出行水平，而且會(huì)縮短公路工程運(yùn)行壽命。路面出現(xiàn)坑槽病害的原因比較復(fù)雜，其中最為常見(jiàn)的主要是因?yàn)槁访娉霈F(xiàn)松散與龜裂現(xiàn)象，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，使得降雨滲入瀝青路面內(nèi)部，導(dǎo)致公路路面和基層處于脫離狀態(tài)，不能有效黏結(jié)，逐漸擴(kuò)大瀝青路面松散與龜裂范圍，進(jìn)而形成大面積坑槽現(xiàn)象。

2.2 水損害

水損害主要指的是公路工程在實(shí)際運(yùn)行期間，路面積水逐漸滲入公路結(jié)構(gòu)層的內(nèi)部，無(wú)法有效排出，使得公路路面出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，引起此問(wèn)題的原因分為內(nèi)因與外因。外因主要指的是降雨滲入路面后，一旦公路處于超載狀態(tài)，使降雨的侵蝕速度加快，引發(fā)嚴(yán)重的水損害現(xiàn)象。內(nèi)因主要指的是在公路路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有全面考慮排水問(wèn)題，公路路面內(nèi)部的排水系統(tǒng)不完善，降雨無(wú)法快速排出，最終形成大面積的水損害現(xiàn)象[1]。

此外，在公路工程施工期間，施工單位所采用的瀝青混合料水穩(wěn)定性比較差，外界積水滲入結(jié)構(gòu)層內(nèi)部，會(huì)快速進(jìn)入瀝青混合料空隙中，使得材料出現(xiàn)離析現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的水損害現(xiàn)象。

2.3 路面裂縫

與以上幾種病害相比較來(lái)講，路面裂縫病害最為常見(jiàn)，特別是在瀝青路面，裂縫現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，如果瀝青路面出現(xiàn)裂縫之后，沒(méi)有進(jìn)行有效修補(bǔ)，會(huì)給道路車輛的正常行駛帶來(lái)較大影響，導(dǎo)致路面的各項(xiàng)使用性能下降。結(jié)合瀝青路面裂縫病害的形成特點(diǎn)可以得知，在路面病害形成初期，路面的實(shí)際受力比較小，對(duì)路面影響較小，若路面病害形成時(shí)間較長(zhǎng)，沒(méi)有進(jìn)行有效修復(fù)，路面裂縫病害會(huì)影響周圍結(jié)構(gòu)，縮短公路的運(yùn)行壽命。

引起路面裂縫病害的主要原因是公路路基填筑施工寬度不符合規(guī)定要求，使得公路中心發(fā)生較大偏移。公路項(xiàng)目施工完畢后，如果施工人員單純采用局部鑲邊方法，在連接部位，容易出現(xiàn)裂縫。與此同時(shí)，在公路工程施工期間，因?yàn)閴簩?shí)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，受外界行車荷載的影響，瀝青路面會(huì)出現(xiàn)大面積下沉，使得瀝青路面出現(xiàn)較多的裂縫[2]。

2.4 路面擁包

擁包主要指的是瀝青路面出現(xiàn)凸起現(xiàn)象，降低道路的行車體驗(yàn)，通常來(lái)講，瀝青路面出現(xiàn)擁包現(xiàn)象的概率比較小。若瀝青路面出現(xiàn)嚴(yán)重的擁包現(xiàn)象，則表明路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題，需立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和修復(fù)處理。

瀝青路面出現(xiàn)擁包現(xiàn)象的主要原因是由于瀝青材料黏結(jié)成塊，使得瀝青路面出現(xiàn)較多凸起。此外，如果瀝青路面施工期間，混合料的配合比不合理，瀝青材料使用量過(guò)多，也容易出現(xiàn)擁包現(xiàn)象。還可能是因?yàn)楣仿访婷鎸雍突鶎又g沒(méi)有科學(xué)設(shè)置黏層油，使得瀝青面層出現(xiàn)嚴(yán)重位移，進(jìn)而發(fā)生擁包現(xiàn)象[3]。

3 公路工程試驗(yàn)檢測(cè)方法——以某項(xiàng)目為例

3.1 項(xiàng)目概況

以某公路工程項(xiàng)目為例，該公路項(xiàng)目于2005年11月份建成投入使用，此公路項(xiàng)目按高等級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采取瀝青混凝土路面，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)之后，公路路面出現(xiàn)較多病害，如坑槽、松散、車轍與裂縫等，針對(duì)道路車輛的安全行駛帶來(lái)諸多不利影響，為確保道路行車的安全性，采取科學(xué)的試驗(yàn)檢測(cè)方法特別重要。

3.2 路面彎沉檢測(cè)方法

路面彎沉檢測(cè)方法采取杠桿原理，檢測(cè)人員需要將彎沉測(cè)定梁有序安裝在測(cè)試車底盤下部，測(cè)試車輛有序通過(guò)位移傳感器裝置后，傳感器的探頭會(huì)自動(dòng)、詳細(xì)記錄下有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而快速輸出公路路段的彎沉檢測(cè)數(shù)據(jù)。在路面彎沉檢測(cè)工作中，檢測(cè)人員需要特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

第一，在長(zhǎng)距離路段實(shí)施彎沉檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)人員需將影響車輛正常行駛的部件與組件全部拆除，然后將車輛有序移動(dòng)到檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行合理安裝。

第二，公路路面的彎沉檢測(cè)主要依賴計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，檢測(cè)人員需要結(jié)合系統(tǒng)操作提示，有序輸入有關(guān)指令。

第三，在開(kāi)展測(cè)試前，檢測(cè)人員需要對(duì)自動(dòng)彎沉儀進(jìn)行標(biāo)定處理，進(jìn)而全面提升位移傳感器測(cè)量的精確性與合理性[4]。

第四，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠自動(dòng)存儲(chǔ)、記錄彎沉數(shù)值、分節(jié)點(diǎn)與彎沉盆數(shù)據(jù)，同時(shí)，還會(huì)自動(dòng)化生成彎沉峰值柱狀圖與彎沉盆圖形，精確計(jì)算出彎沉平均值與曲率半徑，將其快速換算成回彈彎沉，利用此數(shù)據(jù)作為公路路面強(qiáng)度的主要評(píng)定依據(jù)。

3.3 公路平整度檢測(cè)方法

在此公路瀝青路面平整度檢測(cè)工作中，檢測(cè)人員可以采取以下檢測(cè)方法。

3.3.1 3m 直尺檢測(cè)方法

檢測(cè)人員需要在待檢測(cè)路面上部放置3m 直尺，畫(huà)圖儀從直尺的一端勻速移動(dòng)到另一端，在移動(dòng)期間，畫(huà)圖儀受公路路面高低不平影響，容易產(chǎn)生畫(huà)針運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，滾筒輪因?yàn)殚L(zhǎng)期處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，對(duì)紙帶的移動(dòng)起到推動(dòng)作用，畫(huà)針在移動(dòng)紙帶上部會(huì)繪制出幾何量實(shí)際變化值，然后換算為平整度數(shù)值。

該檢測(cè)方法比較適合應(yīng)用在已經(jīng)壓實(shí)成型的公路路面檢測(cè)當(dāng)中，檢測(cè)人員可結(jié)合具體檢測(cè)結(jié)果，針對(duì)公路路面的平整度與施工質(zhì)量進(jìn)行合理評(píng)定，雖然該檢測(cè)方法的檢測(cè)原理比較簡(jiǎn)單，但是，需要耗費(fèi)較多人力，檢測(cè)效率與精度均比較低，在現(xiàn)階段的公路試驗(yàn)檢測(cè)當(dāng)中應(yīng)用較少。

3.3.2 激光平整度儀測(cè)定方法

該測(cè)定方法主要包含激光傳感器、陀螺儀、加速度儀與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。在具體檢測(cè)工作當(dāng)中，檢測(cè)人員需要將激光傳感器提前安裝到測(cè)試車輛的底盤位置，確保測(cè)試車輛能夠在公路路面勻速行駛，激光傳感器負(fù)責(zé)發(fā)射、接收激光信號(hào)，會(huì)自動(dòng)生成公路路面平整度有關(guān)信息，在信息生成期間，信號(hào)處理系統(tǒng)會(huì)將激光模擬信號(hào)快速轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信號(hào)，利用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，換算出平整度相關(guān)指標(biāo)。該檢測(cè)方法可以自動(dòng)化采集道路汽車行駛期間多個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而有效提升道路平整度檢測(cè)精度。

3.4 公路抗滑性能檢測(cè)方法

在此公路工程抗滑性檢測(cè)環(huán)節(jié)，檢測(cè)人員可以通過(guò)測(cè)量路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度和摩擦擺值等一系列指標(biāo)，對(duì)公路路面的抗滑性能進(jìn)行有效評(píng)定。公路抗滑性能檢測(cè)方法主要包含以下幾種。

第一，制動(dòng)距離方法。檢測(cè)人員需要保持測(cè)試車輛在潮濕的路面緩慢勻速行駛，車輛在行駛期間，緊急制動(dòng)，準(zhǔn)確計(jì)算出公路路面的具體摩擦系數(shù)，進(jìn)而合理判定出公路路面的抗滑性能是否符合規(guī)定要求。在具體試驗(yàn)檢測(cè)工作當(dāng)中，要求路面交通處于中斷狀態(tài)，減少各類安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

第二，人工鋪砂檢測(cè)方法。選取適量砂子，已知砂子實(shí)際體積，將砂子均勻的攤鋪在路面表層，準(zhǔn)確測(cè)量出砂子的具體攤鋪面積，用砂子體積除實(shí)際覆蓋面積，進(jìn)而獲得構(gòu)造深度指標(biāo)。該試驗(yàn)檢測(cè)方法的操作原理比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度也比較快，能夠精確測(cè)量出公路路面的實(shí)際構(gòu)造深度，包括公路路面的具體抗滑性能和排水性等[5]。

3.5 公路壓實(shí)度檢測(cè)方法

3.5.1 灌砂法

灌砂法是當(dāng)前公路壓實(shí)度檢測(cè)當(dāng)中應(yīng)用最多的方法，具體檢測(cè)流程如下。

首先，合理確定出具體的檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)人員挖出圓形試洞，試洞深度和路基壓實(shí)層厚度一致，在實(shí)際開(kāi)挖期間，盡可能保證洞壁垂直，為后續(xù)的試驗(yàn)檢測(cè)提供良好條件。

其次，將試洞內(nèi)部的土樣有效收集，采取密封保存措施，防止空氣當(dāng)中的水蒸氣帶來(lái)的污染，防止土層內(nèi)部水分被吹干，對(duì)挖出土樣進(jìn)行有效稱量，選取具備一定代表性的樣品，進(jìn)行含水率測(cè)試。

最后，使用粒徑較為均勻的量砂，從一定高度下落到規(guī)定體積的洞內(nèi)，按單位體積不變物理學(xué)原理，有效測(cè)試出試洞的實(shí)際體積，進(jìn)而有效計(jì)算出試洞內(nèi)部取出土樣的實(shí)密度，經(jīng)過(guò)一系列計(jì)算之后，可以確定出公路路基的實(shí)際壓實(shí)度。

3.5.2 水袋法

針對(duì)需要檢測(cè)壓實(shí)度的部位，挖出一個(gè)圓形的試洞，此洞的深度和路基壓實(shí)層厚度相同，在計(jì)算試洞容積的過(guò)程當(dāng)中，檢測(cè)人員可以將薄橡皮袋合理放入試洞的內(nèi)部，在設(shè)計(jì)壓力之下，將水注入橡皮袋的內(nèi)部，讓橡皮袋表層與試洞底部側(cè)壁充分接觸，根據(jù)實(shí)際用水量，計(jì)算出試洞的具體體積。

3.5.3 環(huán)刀法

采取環(huán)刀法對(duì)公路壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，可以取得較為準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)，檢測(cè)人員需要地面土層進(jìn)行清理，將壓實(shí)土鏟平處理，因?yàn)橥临|(zhì)的干濕程度與緊密度存在一定差異，故檢測(cè)人員可運(yùn)用夯擊方法或壓入方法，將環(huán)刀打入或壓入土層當(dāng)中，取出環(huán)刀之后，將兩端多余土修平處理。在此過(guò)程中，土樣會(huì)附著在環(huán)刀的上部，以此作為試驗(yàn)樣品開(kāi)展壓實(shí)度與含水量檢測(cè)。由于環(huán)刀的容積比較小，在不同部位，所測(cè)得的密度也存在較大差異，和以上兩種試驗(yàn)檢測(cè)方法相比較來(lái)講，該檢測(cè)方法的操作流程更加簡(jiǎn)單，但是會(huì)對(duì)公路路基帶來(lái)一定破壞性。

3.5.4 非破壞性試驗(yàn)檢測(cè)方法

非破壞性檢測(cè)方法屬于間接檢測(cè)方法，其操作流程較為簡(jiǎn)單，無(wú)需進(jìn)行開(kāi)挖，故受到檢測(cè)人員的青睞，常見(jiàn)的非破壞性試驗(yàn)檢測(cè)方法如下：

第一，核子密度儀檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法的檢測(cè)原理比較簡(jiǎn)單，通過(guò)利用放射性元素形成放射線，有效測(cè)量出公路路基的實(shí)際壓實(shí)度，進(jìn)而測(cè)量出公路路基的實(shí)際含水量。放射性元素穿過(guò)不同物質(zhì)期間，會(huì)出現(xiàn)不同程度衰減，具體的衰減量與穿過(guò)物體密度成正比關(guān)系，熱中子數(shù)與被檢測(cè)材料的含水量成正比關(guān)系，通過(guò)有效計(jì)算出具體的衰減量，能夠更好計(jì)算出公路路基的實(shí)際密度。結(jié)合大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得知，該檢測(cè)方法具有速度快、精度高等特點(diǎn)，故應(yīng)用較多。但是，如果應(yīng)用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)給人體帶來(lái)一定輻射傷害，同時(shí)檢測(cè)成本較高，對(duì)檢測(cè)環(huán)境要求較高，故需要謹(jǐn)慎采用。

第二，瑞雷波檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法主要利用瑞雷波在不同介質(zhì)內(nèi)部頻散現(xiàn)象與穿透深度的不同，對(duì)公路路基壓實(shí)度進(jìn)行有效檢測(cè)，具體檢測(cè)流程如下：檢測(cè)人員需要在公路待測(cè)路基上部，施加恒定瞬態(tài)激振力，確保公路基層內(nèi)部形成不同頻率瑞雷波，并結(jié)合瑞雷波反射回來(lái)的實(shí)際頻率，有效檢測(cè)路基實(shí)際壓實(shí)度。近年來(lái)，瑞雷波檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，同時(shí)取得比較好的效果，能夠精確、快速地檢測(cè)出路基實(shí)際壓實(shí)度。但是，該檢測(cè)技術(shù)無(wú)法對(duì)路基土體的實(shí)際含水量進(jìn)行檢測(cè)[6]。

第三，探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)。該檢測(cè)技術(shù)原理較為簡(jiǎn)單，主要是通過(guò)向地下發(fā)射高頻脈沖電磁波，然后對(duì)地基密實(shí)度進(jìn)行有效檢測(cè)，電磁脈沖在實(shí)際傳播期間，若遇到電性差異比較大的物體，會(huì)馬上發(fā)生反射，利用專用天線，對(duì)反射回來(lái)的電磁波進(jìn)行有效接收。同時(shí)，對(duì)接收到的電磁波回波振幅、波形、雙程時(shí)間等進(jìn)行詳細(xì)分析，可以有效推斷出地基基礎(chǔ)土層具體空間位置，包括具體的幾何形態(tài)等，進(jìn)而取得準(zhǔn)確的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

3.5.5 注意要點(diǎn)

結(jié)合大量的公路壓實(shí)度檢測(cè)實(shí)例可以得知，在最佳含水率狀態(tài)之下，公路路基的土質(zhì)結(jié)構(gòu)主要為絮凝狀結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度比較大、壓縮性比較小。所以，在具體試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程當(dāng)中，檢測(cè)人員需要采取科學(xué)方法，嚴(yán)格控制公路路基填料實(shí)際含水量，確保路基壓實(shí)度符合規(guī)定要求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，重點(diǎn)對(duì)公路工程常見(jiàn)病害及試驗(yàn)檢測(cè)方法要點(diǎn)進(jìn)行分析，例如路面彎沉檢測(cè)方法、公路平整度檢測(cè)方法、公路抗滑性能檢測(cè)方法、公路壓實(shí)度檢測(cè)方法等，不但可以顯著提升公路試驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量與效率，而且能夠有效減少能源的浪費(fèi)，故可以為相關(guān)工作人員提供一定的借鑒和參考。