紅外透水檢測技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

陳曙 龔睿 翟曉陽

（1.廣州高速公路有限公司營運(yùn)分公司，廣東 廣州 51000；2.河南省高遠(yuǎn)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)有限公司，河南 新鄉(xiāng) 45300）

一、概述

目前，我國高速公路通車?yán)锍桃呀?jīng)超過了16萬公里，位居世界第一，其中大部分為瀝青路面。在高速公路瀝青路面迅速發(fā)展的同時，在多方面因素影響下，也出現(xiàn)了不同程度的損壞。大量瀝青路面養(yǎng)護(hù)實(shí)踐案例表明，水損壞是瀝青路面病害發(fā)生及進(jìn)一步擴(kuò)展的主要誘因。當(dāng)水滲入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)，再經(jīng)過行車荷載作用后會產(chǎn)生高孔隙水壓力且形成高流速水流，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)一系列病害，降低使用壽命，甚至嚴(yán)重影響行車安全。

路面水損壞的防治，是高速公路養(yǎng)護(hù)工作的重中之重。其關(guān)鍵是提前檢測并發(fā)現(xiàn)瀝青路面的透水區(qū)域，及時有效地養(yǎng)護(hù)和修復(fù)路面，以達(dá)到延長公路的使用壽命，降低維護(hù)成本，提高道路綜合效益的目的。

目前，國內(nèi)外通常采用路面滲水系數(shù)來進(jìn)行瀝青路面透水性評價，而瀝青路面滲水系數(shù)是單點(diǎn)檢測，其檢測結(jié)果代表性差、檢測速度慢、受人為因素影響大。因此，業(yè)內(nèi)急需一種可以快速檢測且檢測結(jié)果具有代表性的新型檢測方法。紅外透水檢測技術(shù)符合上述條件，并已在國內(nèi)多條高速公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中得到了良好的應(yīng)用。

二、紅外透水檢測技術(shù)

紅外透水檢測技術(shù)的基本原理是運(yùn)用光電技術(shù)檢測物體熱輻射的紅外線特定波段信號，將該信號轉(zhuǎn)換成可供人類視覺分辨的圖像和圖形，并進(jìn)一步計(jì)算出溫度值，然后根據(jù)溫度差值來評價物體的相關(guān)性能。由于瀝青路面存在空隙率，路面不同位置的透水情況存在一定的差異，因此雨后結(jié)構(gòu)層內(nèi)含水量有所不同。當(dāng)日照強(qiáng)烈時，水分蒸發(fā)將帶走路面熱量，使路面反映出不同的溫度值，通過分析紅外圖譜可以判定路面透水性。

為了驗(yàn)證紅外透水檢測技術(shù)的可行性與準(zhǔn)確性，本文進(jìn)行了大量的試驗(yàn)。通過不同空隙率的車轍板試件模擬不同透水性的路面，再采用模擬太陽光照射產(chǎn)生，最后采用紅外測溫儀測試試件表面溫差隨照射試件的變化。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比分析發(fā)現(xiàn)，瀝青混合料的表面溫度與其透水性具有良好的相關(guān)性，在不同大小的空隙率區(qū)域中，同一種瀝青混合料的表面溫度存在明顯的差異。試件滲水系數(shù)與表面溫差存在線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.8557，其回歸方程如式一所示。

式中，y表示路面溫差；

x表示滲水系數(shù)。

在一系列驗(yàn)證試驗(yàn)中，紅外透水檢測技術(shù)已經(jīng)逐步得到完善，并且根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對瀝青路面的透水性評價采用5級劃分，等級數(shù)越高，透水程度越高。

紅外透水檢測技術(shù)相對于常規(guī)的瀝青路面滲水系數(shù)檢測技術(shù)具有較大的優(yōu)勢。在檢測過程中僅需一人操作，檢測速度可達(dá)到120km/h，且不需要封道，檢測效率較高。在數(shù)據(jù)采集的過程中，數(shù)據(jù)的采集密度為縱向1cm，橫向8通道連續(xù)性采集，檢測數(shù)據(jù)密度高、檢測結(jié)果連續(xù)且有代表性。

三、紅外透水檢測技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐

（一）路面透水性檢測評價

廣州某高速公路于2012年建成通車，通車運(yùn)營6年后，部分路段出現(xiàn)了不同程度的破損，通過現(xiàn)場調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)大部分是由水損壞引起的，其中局部病害采取多種零星修補(bǔ)的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)處理，但坑槽、唧漿等典型病害仍不斷出現(xiàn)。因此，在該條高速公路養(yǎng)護(hù)工程中，采用了紅外透水檢測技術(shù)全面檢測瀝青路面的透水情況。

通過紅外透水檢測技術(shù)對高速公路進(jìn)行全面的透水性檢測后，結(jié)果顯示，路面的透水比例高達(dá)17.3%，其中透水等級為2級的占6.5%，透水等級為3級的占10.8%，這表明路面透水嚴(yán)重。透水檢測結(jié)果如表1所示。

表1.路面紅外透水檢測結(jié)果

對比分析路面破損數(shù)據(jù)和透水性檢測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)破損路段的紅外透水檢測結(jié)果均顯示透水嚴(yán)重，路面水損壞和路面透水性有密切的關(guān)聯(lián)性。

為了驗(yàn)證紅外透水檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文試驗(yàn)隨機(jī)選取紅外透水檢測結(jié)果中透水嚴(yán)重的路段和不透水路段各一段，按照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程（JTG 3450-2019）》中T0971-2019的試驗(yàn)方法檢測滲水系數(shù)。檢測結(jié)果顯示，路面滲水儀測出的滲水系數(shù)與紅外透水檢測結(jié)果高度吻合。不透水的路面其滲水系數(shù)基本為0，透水嚴(yán)重的路面滲水系數(shù)相對較大，充分證明了紅外透水檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表2.路面透水檢測結(jié)果

（二）跟蹤與評價

2018年，相關(guān)單位對透水嚴(yán)重的路段開展了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理。根據(jù)紅外透水檢測結(jié)果，先修復(fù)舊路面已出現(xiàn)的病害，再采取微表處整體罩面方法提升該路段的防水性能。

在采取針對性的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施3年后，再次對路面開展調(diào)查和分析，路面性能狀況得到了明顯的改善。原來透水嚴(yán)重的路段，在實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后，水損壞病害的發(fā)生率大幅度下降，全線路面出現(xiàn)的水損壞病害較養(yǎng)護(hù)施工前降低了76%。瀝青路面在紅外透水檢測結(jié)果指導(dǎo)下的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)取得了良好效果。

四、結(jié)語

本文從檢測機(jī)理、室內(nèi)模擬試驗(yàn)及工程案例三個方面對紅外透水檢測技術(shù)展開分析，得出了以下結(jié)論。

紅外透水檢測技術(shù)是一種采用紅外測溫技術(shù)檢測道路表面溫度，通過對比道路表面的溫度差異程度來評價瀝青路面透水性的新型檢測技術(shù)。室內(nèi)模擬試驗(yàn)表明，車轍板試件在模擬太陽光的照射下，試件的表面溫差與其透水性有較高的相關(guān)性。工程案例的應(yīng)用分析結(jié)果表明，紅外透水檢測結(jié)果與路面水損壞及路面滲水系數(shù)相關(guān)性較好。紅外透水檢測技術(shù)可以提高瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的有效性和應(yīng)用效果。