高速公路路基路面早期病害檢測(cè)及處治技術(shù)研究

閻曉琦

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

為更好地把握高速公路路基路面早期病害問(wèn)題出現(xiàn)的原因和影響因素，需要采用科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)和評(píng)價(jià)方法對(duì)路面的使用性能和質(zhì)量等級(jí)等進(jìn)行評(píng)價(jià)，并以此為依據(jù)，制定科學(xué)的處治措施?？傊?，高速公路路基路面早期病害檢測(cè)及處治技術(shù)的應(yīng)用是非常必要和重要的，其使用的科學(xué)性和有效性直接關(guān)系著路面的使用性能和功能，對(duì)此人們需要根據(jù)具體情況科學(xué)選擇，并遵循一定的原則，以此滿足病害處理要求，為后期制定方法措施提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1 高速公路路基路面早期病害檢測(cè)及處治技術(shù)應(yīng)用的原則

第一，需要遵循因地制宜的原則，對(duì)于不同的病害類型、病害程度、影響因素等制定不同的處治措施，選擇不同的方法。第二，需要遵循及時(shí)處理的原則。如果發(fā)現(xiàn)路面使用性能和功能不符合要求，需要及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和修復(fù)。第三，需要遵循部分和整體相結(jié)合的原則。在具體檢測(cè)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)路面彎沉度不符合要求，需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)救和解決，確保路面平整度、均勻度符合要求，對(duì)于一些損壞較為嚴(yán)重的路面需要通過(guò)局部填補(bǔ)、系統(tǒng)整治來(lái)解決。第四，需要遵循統(tǒng)籌兼顧的原則。在處理一些路面早期病害問(wèn)題時(shí)需要分析排水設(shè)施問(wèn)題，注重分析路面的具體情況，確保公路使用性能合理，保障行車安全[1]。

2 高速公路路基路面檢測(cè)及其處治技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)和意義

2.1 應(yīng)用要點(diǎn)

人們需要根據(jù)路基路面檢測(cè)技術(shù)選擇原則、技術(shù)特點(diǎn)、適用范圍、路面病害情況科學(xué)選擇，具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

第一，如果發(fā)現(xiàn)混凝土路面病害導(dǎo)致一些路段出現(xiàn)損壞，但是路面使用性能沒(méi)有受到影響，對(duì)此可以選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；第二，如果發(fā)現(xiàn)路基路面因?yàn)榻煌ê奢d或者自然原因出現(xiàn)了大面積的損壞，影響路面使用性能，但是不影響公路的正常通行時(shí)，可以選擇無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，在具體進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，也可以結(jié)合有損檢測(cè)技術(shù)來(lái)檢測(cè)路面路基的病害程度；第三，在路面路基部分地段發(fā)生了嚴(yán)重的損壞情況，無(wú)法及時(shí)查明具體的損壞原因，則需要采用無(wú)損和有損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行綜合檢測(cè)；第四，如果路基路面損壞明顯，影響公路車輛的正常運(yùn)行，則需要采用有損檢測(cè)技術(shù)挖掘路基路面的損壞部分，在檢測(cè)后進(jìn)行修補(bǔ)?？傊瑹o(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要應(yīng)用于較高等級(jí)的公路路面病害不嚴(yán)重的情況下，或者病害對(duì)路面使用性能沒(méi)有顯著影響。地質(zhì)雷達(dá)影像檢測(cè)技術(shù)可以有效檢測(cè)路面路基的病害程度，地震波影像檢測(cè)技術(shù)可以檢測(cè)路面的變化情況和發(fā)展情況[2]。

2.2 應(yīng)用意義

第一，在路基路面檢測(cè)技術(shù)下可以有效發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)的裂縫問(wèn)題，為問(wèn)題的研究、分析、解決提供了指導(dǎo)，為后期研究也奠定了基礎(chǔ)。

第二，可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果制定科學(xué)的路基路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)方法，做好預(yù)防工作，預(yù)測(cè)各種風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，并利用信息技術(shù)創(chuàng)建基于路基路面的病害管理GIS 系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可以自動(dòng)對(duì)不同時(shí)期、不同路段、不同部位處的路基路面病害進(jìn)行檢測(cè)、處理，以此提高檢測(cè)水平，有效實(shí)現(xiàn)處理目標(biāo)。

第三，需要采用電磁波成像檢測(cè)理論來(lái)分析效益，便于識(shí)別各種裂縫異常變化的情況，為措施制定提供指導(dǎo)，也可以通過(guò)有限元正分析方法查明路基變形導(dǎo)致的質(zhì)量問(wèn)題，提高路基路面病害檢測(cè)的精準(zhǔn)度、可靠度。

第四，對(duì)路基路面使用性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，便于人們把握路基路面的破壞類型，病害影響程度，并對(duì)路基路面病害檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析、計(jì)算。在分析問(wèn)題產(chǎn)生規(guī)律的基礎(chǔ)上，需要科學(xué)選擇具體的處治技術(shù)，確保后期施工活動(dòng)的順利進(jìn)行。

第五，需要?jiǎng)?chuàng)建路基路面病害信息識(shí)別系統(tǒng)，以此保證工作效率和質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題[3]。

3 高速公路路基路面早期病害檢測(cè)技術(shù)

3.1 一般檢測(cè)技術(shù)

第一，瀝青路面破損檢測(cè)。瀝青混凝土路面破損程度可以通過(guò)路面綜合破損率來(lái)檢測(cè)，將其作為主要指標(biāo)，科學(xué)分析路面的性能和質(zhì)量。我國(guó)路面破損自動(dòng)化檢測(cè)研究起步晚，且瀝青混凝土路面病害類型復(fù)雜、原因多，單一使用檢測(cè)設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)目標(biāo)，效果不理想，因此需要采取人工現(xiàn)場(chǎng)觀察測(cè)試和儀器輔助的方法進(jìn)行檢測(cè)。隨著路標(biāo)破損測(cè)試系統(tǒng)的引進(jìn)和推廣，可以通過(guò)攝像系統(tǒng)來(lái)搜集路基路面圖像，并在系統(tǒng)化、人工處理方式下可以準(zhǔn)確、及時(shí)地檢測(cè)出路面的破損情況，以此準(zhǔn)確分類和評(píng)估路面的病害類型和程度。

第二，瀝青路面平整度檢測(cè)?？梢詫⒙访媸┕べ|(zhì)量和路面破損程度作為評(píng)定路面平整度的主要指標(biāo)，平整度可以用肉眼觀察，當(dāng)前路面平整度檢測(cè)設(shè)備有斷面類、反應(yīng)類兩種類型。前者可以對(duì)路面凹凸情況進(jìn)行檢測(cè)，一般常用到不同長(zhǎng)度的直尺和連續(xù)平整儀器，后者常常使用的是車載式顛簸。

第三，瀝青路面強(qiáng)度檢測(cè)。對(duì)于瀝青路面強(qiáng)度指標(biāo)主要是彎沉值，在檢測(cè)時(shí)需要通過(guò)彎沉值來(lái)判斷路面的強(qiáng)度，對(duì)于高速公路和一般公路采用的是自動(dòng)式彎沉儀器或者落錘式彎沉儀，對(duì)于其他等級(jí)的公路也可以采用其他方法來(lái)檢測(cè)。

第四，地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)。地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)是一種新的檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、時(shí)效性、準(zhǔn)確性強(qiáng)，在檢測(cè)時(shí)可以系統(tǒng)化進(jìn)行檢測(cè)，以此彰顯空間的優(yōu)越性，可以有效代替以往體積大、重量大、速度慢、成本高的鉆探芯取樣方法[4]。

第五，地震映像檢測(cè)。當(dāng)前人們主要采用了一種淺層地震法來(lái)檢測(cè)，其是一種應(yīng)用廣泛的淺層地球物理方法，該方法在操作時(shí)一般需要激發(fā)和接收等偏移距、零偏移距來(lái)反映界面近法線反射信號(hào)下的振幅。在該檢測(cè)中也需要結(jié)合電法和電磁法，這兩種方法有一定的區(qū)域條件限制，一般情況下，可以有效發(fā)現(xiàn)檢測(cè)面下的基層和路堤填土中的各種異常問(wèn)題，以此把握路面開(kāi)裂的具體原因。地震映像檢測(cè)可以檢測(cè)出縱向裂縫和橫向裂縫，一般該儀器可以延伸到地下30m，對(duì)于關(guān)鍵地段則需要延伸到50m。

第六，路面摩擦系數(shù)檢測(cè)?？紤]到路面抗滑性能對(duì)車輛行駛安全的影響，需要做好摩擦檢測(cè)工作，路面抗滑性能具體包括橫向和縱向兩種，縱向一般會(huì)影響車輛的滑行距離，橫向影響車輛的行駛方向。當(dāng)前常用摩擦系數(shù)儀器來(lái)檢測(cè)，該方法速度慢，效率低，人工使用存在一定的安全問(wèn)題。對(duì)此，需要引進(jìn)國(guó)外的橫向力系數(shù)檢測(cè)儀器，該儀器設(shè)置有剎車和不剎車功能，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)顯著，用途廣泛，其是未來(lái)路面摩擦系數(shù)檢測(cè)的主要趨勢(shì)。

第七，裂縫的OTDR 檢測(cè)。裂縫對(duì)路基路面的整體穩(wěn)定性、強(qiáng)度、安全性、結(jié)構(gòu)都有著一定的影響，對(duì)此需要做好路面的裂縫檢測(cè)工作，該檢測(cè)技術(shù)是一種反射技術(shù)，通過(guò)傳感器發(fā)射的信號(hào)反射測(cè)量路面信息在空間上的變化情況。在該技術(shù)下，信號(hào)可以沿著光線進(jìn)行傳播，如果發(fā)現(xiàn)路基路面存在裂縫，則發(fā)射的光線會(huì)被反射回來(lái)，對(duì)此人們可以根據(jù)反射的光線強(qiáng)弱、散射和入射的時(shí)間、地點(diǎn)、方向等明確路面損壞的點(diǎn)、位、范圍、程度等信息，以此繪制曲線圖，進(jìn)一步把握路面裂縫的具體情況[5]。

3.2 特殊檢測(cè)技術(shù)

第一，地質(zhì)鉆孔檢測(cè)。瀝青混凝土路面地質(zhì)鉆孔檢測(cè)是一種路面有損檢測(cè)技術(shù)，該技術(shù)可以直觀、具體、精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)路面中的病害問(wèn)題和程度，后通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)對(duì)路面質(zhì)量進(jìn)行量化分析，但是該方法對(duì)路面有一定的破壞性，且速度慢，效率低。主要應(yīng)用在路基路面范圍較小，病害較為嚴(yán)重的路段中，且在具體檢測(cè)時(shí)需要綜合分析公路的行車安全情況，以此保證檢測(cè)工作的順利進(jìn)行。

第二，數(shù)字鉆孔成像檢測(cè)。數(shù)字鉆孔成像檢測(cè)系統(tǒng)是一種新型的、智能化勘探設(shè)備，該設(shè)備集合有電子技術(shù)、視頻技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以確保鉆孔內(nèi)的地質(zhì)信息采集完整和及時(shí)、準(zhǔn)確，滿足相關(guān)要求，有效解決以往鉆孔攝像技術(shù)只能進(jìn)行模擬和觀察的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了鉆孔電視模式的創(chuàng)新和發(fā)展。該技術(shù)是一種數(shù)字化的全景技術(shù)，在數(shù)字鉆孔成像檢測(cè)系統(tǒng)內(nèi)可以進(jìn)行全景掃描，可以精準(zhǔn)測(cè)量和計(jì)算、分析地質(zhì)情況，有效提高了鉆孔攝影技術(shù)水平?？梢詰?yīng)用在水利工程、土木工程、能源、交通、采礦等領(lǐng)域中，也可以對(duì)高速公路路面路基進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)和質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

第三，全斷面開(kāi)挖檢測(cè)。在瀝青混凝土路面病害嚴(yán)重的路段中進(jìn)行全橫斷面開(kāi)挖檢測(cè)前，需要分析公路的行車安全問(wèn)題，病害地段位對(duì)該區(qū)域的經(jīng)濟(jì)影響、公路工程進(jìn)度影響，在確保沒(méi)有任何影響后才可以進(jìn)行檢測(cè)。該技術(shù)的特點(diǎn)如下所示：路面損害程度大，可以準(zhǔn)確把握路基路面破損情況，一般可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試量化分析路面的病害情況，該技術(shù)在具體應(yīng)用時(shí)需要有特定的條件限制。

第四，斷面變形監(jiān)測(cè)。公路路基路面的變形監(jiān)測(cè)主要是對(duì)路基路面的沉降量和水平位移情況進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)于水平位移觀察需要采用測(cè)斜儀器進(jìn)行，該儀器內(nèi)部設(shè)置有測(cè)量系統(tǒng)、管座、測(cè)斜管、連接管、保護(hù)蓋等，可以有效檢測(cè)出土體或者特定結(jié)構(gòu)處的傾斜度。對(duì)于垂直位移觀測(cè)需要采用分段沉降儀器對(duì)深層進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)前采用的是電磁式沉降儀器，該沉降儀器的具體功能和作用主要集中在觀測(cè)頭內(nèi)，一般需要在測(cè)控器中安裝電磁振蕩線圈。當(dāng)振動(dòng)線圈埋設(shè)位置靠近土體內(nèi)的鐵環(huán)時(shí)，因?yàn)殍F環(huán)自身產(chǎn)生的渦流損耗，會(huì)大量吸收振蕩電路的磁場(chǎng)能量，從而使振蕩器減弱，直到停止振蕩，此時(shí)晶體音響便發(fā)出聲音，根據(jù)聲音剛發(fā)出的一瞬間測(cè)尺上讀出所在的深度確定鐵環(huán)的位置。

4 高速公路路基路面早期病害處治技術(shù)

高速公路路基路面的病害檢測(cè)目標(biāo)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害問(wèn)題、及時(shí)處理和解決，并根據(jù)具體的病害類型和等級(jí)選擇處治技術(shù)，制定措施，具體如下所示。

4.1 對(duì)初級(jí)病害的處治技術(shù)

一般初級(jí)病害是指高速公路路基破碎程度低，對(duì)公路的使用性能和功能沒(méi)有影響，裂縫寬度小，長(zhǎng)度小，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行開(kāi)窗處理，如果裂縫小于2mm 需要進(jìn)行灌漿處理，對(duì)于橋梁的伸縮變化路段如果發(fā)現(xiàn)路面破損等級(jí)低，則需要進(jìn)行開(kāi)窗處理。

4.2 對(duì)重度一級(jí)病害的處治技術(shù)

重度一級(jí)病害是指公路路面破損較為嚴(yán)重，但是對(duì)公路的使用性能和功能沒(méi)有影響，路基路面基層、干濕狀態(tài)不符合要求，公路強(qiáng)度符合要求，路面裂縫寬度在5mm 的，如果部分路段沉陷嚴(yán)重、分段水量較大，需要在特定位置處進(jìn)行開(kāi)挖、補(bǔ)修，必要時(shí)可以采用粉噴樁、碎石樁進(jìn)行處理。如果路面存在脫空、橋頭搭板斷裂的情況，需要加強(qiáng)對(duì)橋頭路基的填筑和壓實(shí)，重新澆筑橋頭板，如果橋梁和路堤的結(jié)合處存在裂縫和塌陷的問(wèn)題，可以設(shè)立板墻或者擋土墻來(lái)解決此問(wèn)題，具體流程如圖1所示。

4.3 對(duì)重度二級(jí)病害的處治技術(shù)

重度二級(jí)病害是指公路路基路面破損非常嚴(yán)重，對(duì)公路的使用性能產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致公路強(qiáng)度和硬度等級(jí)不達(dá)標(biāo)，路基裂縫寬度大于最大限度要求，且彎沉值超標(biāo)、路面干濕狀態(tài)不符合要求，在進(jìn)行修復(fù)后如果路面強(qiáng)度不符合要求，壓縮模量不符合要求，路面彎沉值回彈力較小，需要對(duì)路面路基進(jìn)行整修，根據(jù)具體的病害類型進(jìn)行修復(fù)。如果在整修時(shí)發(fā)現(xiàn)路面路基表層的損壞非常嚴(yán)重，則表面路基含水量大，需要對(duì)路床進(jìn)行注漿處理，對(duì)路基和路堤都需要進(jìn)行重新修筑，并在后期進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以此滿足安全行駛要求[6]。

4.4 路基防護(hù)工程的處治

在高速公路施工中需要在室外勘測(cè)、路面病害調(diào)查、處治方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行路基路面防護(hù)設(shè)計(jì)，根據(jù)具體的調(diào)查結(jié)果在路基邊坡部分路段的高填土處設(shè)格網(wǎng)，確保路基整體穩(wěn)定。

5 結(jié)語(yǔ)

在高速公路建設(shè)中路基路面是非常重要的，其是公路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的核心，其總體質(zhì)量和性能直接關(guān)系著公路的服務(wù)功能，關(guān)系著公路車輛的行車安全，關(guān)系著公路使用壽命的高低，對(duì)此需要公路工程建設(shè)單位加強(qiáng)重視，定期對(duì)公路路基路面的病害情況進(jìn)行測(cè)試、檢測(cè)、評(píng)估，根據(jù)具體的病害程度采取科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果選擇科學(xué)的處治方法，加強(qiáng)防治，確保公路質(zhì)量符合要求。