路面檢測(cè)技術(shù)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用探索

崔傳煒

（中路交科（江蘇）檢測(cè)科技有限公司，江蘇 南京 210000）

高速公路作為交通路網(wǎng)的重要組成部分之一，其路面性能不但關(guān)系到公路的使用壽命，還與行車舒適性及安全性密切相關(guān)。隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，重載車輛不斷增多，對(duì)高速公路的路面性能提出較高要求。為此，必須重視路面養(yǎng)護(hù)工作，通過養(yǎng)護(hù)提高路面性能，滿足行車需要。在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中，要對(duì)相關(guān)的檢測(cè)技術(shù)加以合理運(yùn)用，據(jù)此評(píng)價(jià)路面性能，為養(yǎng)護(hù)措施的選擇提供依據(jù)。

1 高速公路路面檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

1.1 路面承載力檢測(cè)

承載力是高速公路路面結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，在對(duì)該指標(biāo)檢測(cè)時(shí)，可以選用落錘式彎沉儀（簡(jiǎn)稱FWD），它能夠模擬行車荷載，具有不損傷路面、檢測(cè)速度快、精度高等特點(diǎn)，該儀器被現(xiàn)行JTJ 059—95《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》列為彎沉檢測(cè)設(shè)備，在路面養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用較為廣泛。FWD由2種類型的傳感器組成，一種是彎沉傳感器，另一種是荷載傳感器。具體的檢測(cè)方法如下：將搭載FWD的測(cè)試車開到指定的檢測(cè)地點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)來控制液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)落錘裝置的啟動(dòng)，使落錘從一定高度落下，由此產(chǎn)生的沖擊力會(huì)作用在承載板上，并傳遞給路面，進(jìn)而使路面產(chǎn)生彎沉現(xiàn)象，此時(shí)分布在測(cè)點(diǎn)不同距離處的傳感器裝置，會(huì)自行檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)層表面的變形情況，記錄后將信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，獲得路面各測(cè)點(diǎn)的彎沉數(shù)據(jù)。FWD歸屬于動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法的范疇，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)試速度約為40 s，精度能夠達(dá)到1μm。路面承載力可以通過PSSI（路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指標(biāo)）來評(píng)價(jià)，計(jì)算公式為：

在上式當(dāng)中，SSI代表結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)，即路面設(shè)計(jì)彎沉與實(shí)測(cè)彎沉的比；α0和α1均為標(biāo)定系數(shù)，前者取15.71，后者取-5.19。PSSI≥90為優(yōu)，PSSI在80～90之間良好，低于60為差。彎沉檢測(cè)作為路面結(jié)構(gòu)承載力評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，與養(yǎng)護(hù)資金的合理分配密切相關(guān)。

1.2 路面平整度與車轍檢測(cè)

在高速公路路面平整度與車轍檢測(cè)中，可以采用激光斷面儀，該儀器歸屬于路面無損檢測(cè)設(shè)備的范疇，具有速度快、精度高等特點(diǎn)，由2種類型的傳感器組成，一種為激光傳感器，另一種為加速度傳感器。

根據(jù)設(shè)定好的長(zhǎng)度，通過激光斷面儀對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，能夠直接輸出IRI（平整度指數(shù)）和RUTTING（車轍）等指標(biāo)。該儀器測(cè)試的行駛速度最高能夠達(dá)到100 km/h，這個(gè)速度下能夠保持檢測(cè)精確和結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.2.1 平整度測(cè)試

采用激光斷面儀對(duì)路面平整度檢測(cè)的方法如下：檢測(cè)開始前，對(duì)測(cè)試的行駛速度合理設(shè)定，隨后將激光傳感器牢靠固定在測(cè)試測(cè)量前端的橫梁上，傳感器利用激光束反射回讀數(shù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)路面的測(cè)試，反射的距離信號(hào)與加速度傳感器信號(hào)進(jìn)行互差后，可以將測(cè)試車輛行駛過程中產(chǎn)生的顛簸消除，由此便可輸出路面測(cè)試的真實(shí)信號(hào)。當(dāng)信號(hào)處理系統(tǒng)接收到激光傳感器發(fā)送的模擬信號(hào)后，會(huì)將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行記錄，搭載激光斷面儀的車輛在路面上不斷行進(jìn)，每隔一定距離，完成一次數(shù)據(jù)采集，最終得到的IRI結(jié)果可顯示在系統(tǒng)屏幕上，并且還能以打印的方式將檢測(cè)結(jié)果輸出。在評(píng)價(jià)路面平整度時(shí)，可以將RQI（路面行駛質(zhì)量指數(shù)）作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其與IRI的關(guān)系如下：

在上式當(dāng)中，IRI代表平整度指數(shù)，m/km；α0和α1均為標(biāo)定系數(shù)，前者取0.026，后者取0.65。RQI隨IRI的變化情況如圖1所示。

圖1 RQI隨IRI的變化示意圖

1.2.2 車轍測(cè)試

激光斷面儀檢測(cè)路面車轍深度的方法如下：當(dāng)激光器的光點(diǎn)打在路面后，儀器會(huì)對(duì)產(chǎn)生的反射信號(hào)進(jìn)行接收，此時(shí)時(shí)鐘會(huì)記錄下脈沖時(shí)間，并在視距圖上獲得相應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)。激光器轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)路面掃描時(shí)，光點(diǎn)到達(dá)不同的位置或得到相應(yīng)的脈沖時(shí)間，當(dāng)路面存在凹陷時(shí)，光點(diǎn)便會(huì)跌入坑內(nèi)，由此獲得的落差就是車轍的深度。車轍深度指數(shù)可以通過下式計(jì)算：

在上式當(dāng)中，RDI代表車轍深度指數(shù)，mm；RD為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的車轍深度，mm；α0和α1均代表模型參數(shù)，前者取值為2.0，后者取值為4.0。RDI隨車轍深度變化如圖2所示。

圖2 RDI隨路面車轍深度變化情況示意圖

1.3 路面抗滑性能檢測(cè)

檢測(cè)路面抗滑性能時(shí)，可以選用橫向力系數(shù)測(cè)試車，是路面抗滑性能軌跡通用的檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備可用于路面橫向摩擦系數(shù)測(cè)定，作業(yè)效率高、精度高是其突出的特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)由性能優(yōu)良的裝載車、穩(wěn)定的機(jī)械測(cè)量機(jī)構(gòu)、精密準(zhǔn)確的標(biāo)定系統(tǒng)以及抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集裝置組成，檢測(cè)過程中獲得的原始數(shù)據(jù)能夠自動(dòng)保存，不會(huì)出現(xiàn)因數(shù)據(jù)丟失重新測(cè)定的情況。在對(duì)路面抗滑性能評(píng)價(jià)時(shí)，可通過如下公式計(jì)算：

在上式當(dāng)中，SRI代表路面抗滑性能；SFC代表橫向力系數(shù)；SRImin代表標(biāo)定系數(shù)（一般可取35.0）；α0和α1均代表模型參數(shù)，前者可取28.6，后者可取-0.105。

1.4 路面破損調(diào)查

高速公路路面破損狀況調(diào)查時(shí)，可以采用相應(yīng)設(shè)備結(jié)合人工的方法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，可將調(diào)查的主要破損類型放在以下方面：裂縫、松散、坑槽、沉陷、擁包和泛油等等。使用高清數(shù)碼相機(jī)將路面中典型的病害以拍攝的方法記錄下來。利用PCI（路面破損狀況指數(shù)）進(jìn)行評(píng)價(jià)，該指數(shù)可通過下式計(jì)算：

在上式當(dāng)中，DR代表路面破損率（實(shí)測(cè)破損面積與調(diào)查面積的比，%）；Ai代表路面破損中第i類破損的調(diào)查面積，m2；A代表實(shí)際調(diào)查面積，m2；Wi代表權(quán)重指數(shù)（相應(yīng)規(guī)范中有明確規(guī)定）。

2 高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)措施

2.1 路面補(bǔ)強(qiáng)

路面補(bǔ)強(qiáng)的過程中，可依據(jù)原路面的破損狀況，選擇適宜的補(bǔ)強(qiáng)方案，具體如下：裂縫較少且程度比較輕微的路段，可先采取相應(yīng)的措施修復(fù)病害，隨后直接在瀝青面層上鋪設(shè)一層瀝青加鋪層，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果；路面開裂嚴(yán)重的路段，可選對(duì)路面的病害問題妥善處理，隨后在瀝青面層上，加鋪粒料層，借此減少基層裂縫的反射作用，從而達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果；當(dāng)路面破損非常嚴(yán)重?zé)o法修補(bǔ)時(shí)，可將瀝青面層鏟除或是就地再生，這樣便可達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果，提高路面結(jié)構(gòu)的性能。

2.2 病害處置

高速公路瀝青路面中，比較典型的病害有裂縫、車轍以及深層次病害等，不同類型的病害需要采用相應(yīng)的方法和措施加以處置，從而消除病害，恢復(fù)路面的使用性能，延長(zhǎng)公路壽命，降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。處理路面裂縫時(shí)，可以按照裂縫的寬度選擇處置措施，比如寬度在2.0～5.0 mm的一般裂縫，可采用密封膠灌縫的方法予以處置；寬度超過5.0 mm的裂縫，可通過開槽灌縫的方法加以處理，施工中要控制好開槽的寬度和深度，縱橫交錯(cuò)的裂縫，可借助銑刨修復(fù)工藝處置；在處理車轍病害時(shí)，若是車轍在路面上的分布較為集中，可采用銑刨工藝對(duì)車轍進(jìn)行處置，并按照車轍的程度選擇銑刨方式，如車轍深度在20～40 mm時(shí)，可用單層銑刨的方法；深度超過40 mm時(shí)，則可選用雙層銑刨；深層次病害較為簡(jiǎn)單且有效的處理方法為從路表向下挖30 cm左右，然后從下向上鋪設(shè)瀝青混合料，由此能進(jìn)一步提升路面的承載力。

2.3 路面防水

相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，材料原因引起的路面結(jié)構(gòu)破壞約占42.4%，而水是造成破壞的重要因素，主要為自然降雨。雨水會(huì)從路面的裂縫侵入到結(jié)構(gòu)層中，隨著車輛反復(fù)的荷載作用，結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)被水逐步侵蝕，從而使路面現(xiàn)破損現(xiàn)象。為有效減少水損害對(duì)高速公路路面的影響，可在路面養(yǎng)護(hù)中做好排水工作，使路面上的水和侵入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水能夠經(jīng)排水系統(tǒng)快速排出。防水措施如下：

2.3.1 路表封面

路面上的雨水會(huì)通過縫隙下滲，對(duì)此可以采用路表封面措施加以處理，效果較好的方法有微表處，經(jīng)該技術(shù)處理后的路面，不但能降低水的下滲幾率，而且還能使路面的抗滑性能得到顯著改善，路面平整度也會(huì)隨之提升。大量的實(shí)踐表明，微表處技術(shù)的合理應(yīng)用能夠使病害的發(fā)生與發(fā)展得以延緩，路面結(jié)構(gòu)的使用壽命隨之進(jìn)一步延長(zhǎng)，路面適用性能也會(huì)得到提升。需要注意的是，微表處屬于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法，無法承受外部荷載，所以結(jié)構(gòu)層損壞引起的路面病害問題并不能用該技術(shù)解決處理。微表處施工后要有充足的養(yǎng)生時(shí)間才能發(fā)揮出應(yīng)有的作用，所以要在養(yǎng)生后開放交通。

2.3.2 結(jié)構(gòu)內(nèi)部防水

為增強(qiáng)下面層的防排水性能，可以采用多空隙瀝青穩(wěn)定碎石排水層，該層除了可以排水外，還能消散應(yīng)力，減少路面應(yīng)力集中的現(xiàn)象，降低反射裂縫的發(fā)生幾率。同時(shí)在路肩端部位置處設(shè)置排水槽，使得侵入路面內(nèi)部的水快速排出，避免內(nèi)部結(jié)構(gòu)受水體侵蝕破壞。當(dāng)填方路肩外側(cè)存在排水不良的地段時(shí)，可以在路肩下設(shè)置橫向排水孔，并對(duì)堵塞的排水孔進(jìn)行處理，增強(qiáng)排水效果。

3 結(jié)束語

綜上所述，在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中，要合理應(yīng)用相關(guān)的檢測(cè)技術(shù)，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，據(jù)此評(píng)價(jià)路面性能，為后續(xù)養(yǎng)護(hù)措施的選擇提供詳實(shí)、可靠的依據(jù)，在提高養(yǎng)護(hù)作業(yè)效率的基礎(chǔ)上，降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，延長(zhǎng)公路的使用壽命。