基于圭目檢測評估的國道路面養(yǎng)護(hù)方案研究

摘""要：針對貴州省習(xí)水縣境內(nèi)G352國道天堂壩至幸福村路段，采用車載式道路結(jié)構(gòu)智能檢測系統(tǒng)，通過三維探地雷達(dá)等技術(shù)手段，詳細(xì)評估了路面損壞和結(jié)構(gòu)病害。研究發(fā)現(xiàn)，主要存在疏松、層離、沉陷、脫空、裂縫等病害，總面積達(dá)15"106.84"m2，其中疏松為主要病害。根據(jù)檢測結(jié)果，制訂了包括面層功能恢復(fù)、面層改造、基層改造和路面結(jié)構(gòu)重建等精細(xì)化養(yǎng)護(hù)方案，旨在提升路面使用性能和行車舒適性，確保路段技術(shù)狀況達(dá)到良等水平以上，并延長道路使用壽命。

關(guān)鍵詞：圭目檢測評估""路面養(yǎng)護(hù)方案""三維探地雷達(dá)""結(jié)構(gòu)病害分析

中圖分類號：U416.217;U418.6

Research"on"Maintenance"Plan"for"National"Highway"Pavement

Based"on"Guimu"Detection"and"Evaluation

SUN"Chengxin

Zunyi"Highway"Administration"Bureau"of"Guizhou"Province，"Zunyi，"Guizhou"Province，"563000"China

Abstract："A"vehicle"mounted"intelligent"road"structure"detection"system"was"adopted"for"the"section"of"G352"National"Highway"from"Tiantangba"to"Xingfu"Village"in"Xishui"County，"Guizhou"Province，"Through"technologies"such"as"3D"ground"penetrating"radar，"pavement"damage"and"structural"diseases"were"evaluated"in"detail."The"research"found"that"there"were"mainly"diseases"such"as"looseness，"delamination，"subsidence，"voids"and"cracks"in"this"section，"with"a"total"area"of"15，106.84"square"meters，"among"which"looseness"is"the"main"disease."Based"on"the"test"results，"a"refined"maintenance"plan"was"formulated，"including"surface"function"restoration，"surface"reconstruction，"base"course"reconstruction"and"pavement"structure"reconstruction."It"aims"to"improve"road"performance"and"driving"comfort，"ensure"that"technical"conditions"of"road"sections"reach"good"level"or"above，"and"extend"service"life"of"roads.

Key"Words："Guimu"detection"and"evaluation;"Pavement"maintenance"plan;"3D"Ground"Penetrating"Radar"（GPR）;"Structural"disease"analysis

隨著公路交通的不斷發(fā)展，國道路面的養(yǎng)護(hù)管理成為保障行車安全、提高道路使用壽命的重要環(huán)節(jié)[1-2]。本文基于圭目檢測評估技術(shù)，對G352國道貴州省習(xí)水縣境內(nèi)天堂壩至幸福村路段的路面養(yǎng)護(hù)方案進(jìn)行了深入研究。近年來，隨著交通量的持續(xù)增長和重載車輛的增多，該路段的路面出現(xiàn)了不同程度的損壞和結(jié)構(gòu)病害，亟須科學(xué)、合理的養(yǎng)護(hù)方案以提升道路使用性能[3-4]。

傳統(tǒng)的路面檢測方法多依賴于人工目視和簡單的測量工具，存在檢測效率低、主觀性強(qiáng)、易遺漏等問題。而現(xiàn)代檢測技術(shù)的發(fā)展，尤其是三維探地雷達(dá)、自動化檢測車等先進(jìn)設(shè)備的應(yīng)用，極大地提高了路面檢測的精度和效率[5-6]。圭目檢測評估技術(shù)作為其中的代表，通過高頻脈沖電磁波在路面結(jié)構(gòu)中的反射和折射，能夠清晰成像路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確識別各類病害，為路面養(yǎng)護(hù)方案的制訂提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

基于檢測結(jié)果，本文進(jìn)一步分析了路面損壞狀況指數(shù)（Pavement"Condition"Index，PCI）及典型路面損壞類型，明確了養(yǎng)護(hù)工作的重點(diǎn)區(qū)域和病害類型。同時，結(jié)合交通量調(diào)查分析，對路段交通荷載等級進(jìn)行了科學(xué)劃分，為制訂合理養(yǎng)護(hù)方案提供了數(shù)據(jù)支持，提出了面層功能恢復(fù)、面層改造、基層改造和路面結(jié)構(gòu)重建等養(yǎng)護(hù)方案。

1"項目概況

G352國道始發(fā)于湖南省張家界市，途徑湖南、貴州、四川、云南4省，終點(diǎn)在云南省巧家縣。該路面養(yǎng)護(hù)項目勘察設(shè)計范圍為貴州省習(xí)水縣境內(nèi)天堂壩至幸福村路段，樁號為K942+265—K952+665，路線全長10.4"km，該路段于2002年進(jìn)行公路提等改建，2014年進(jìn)行全路段大修，2020—2023年僅局部路段開展路面功能性、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。公路等級為二級，路基寬度8.5"m，設(shè)計速度為40"km/h，設(shè)計荷載為公路-Ⅰ級，雙向兩車道，瀝青混凝土路面。路面結(jié)構(gòu)形式為15"cm級配碎石底基層+22～30"cm水泥穩(wěn)定碎石基層+5～9cm瀝青面層。

2""圭目路況檢測評估

2.1""檢測設(shè)備及采集原理

本次檢測采用車載式道路結(jié)構(gòu)智能檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)集路面數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與信息管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控與輔助于一體。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)裝備智能檢測車、視覺檢測模塊、三維地質(zhì)雷達(dá)模塊、高精度定位站及車載管理軟件，全面捕捉路面信息。數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)通過專用軟件分析檢測數(shù)據(jù)，管理路面健康信息。遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)則依托多功能運(yùn)輸車和遠(yuǎn)程控制臺，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控與輔助支持，確保檢測高效精準(zhǔn)。

路面病害探測基于三維探地雷達(dá)，它發(fā)射高頻脈沖電磁波穿透路面。遇介電差異界面時，電磁波反射并穿透回地面，由接收天線捕捉。軟件分析信號波長、振幅等特征，確定地下物體三維位置、介電性及形態(tài)。通過雷達(dá)圖像，精確測量路面層厚，識別脫空、裂縫等病害。數(shù)據(jù)歸檔后，用GM-DAS軟件處理，輸出路面損壞及結(jié)構(gòu)病害的詳細(xì)分析報告。

2.2""結(jié)構(gòu)病害評價方法

路面損壞狀況指數(shù)PCI是評估路面狀況的百分制指標(biāo)，綜合考量損壞類型、程度及破損率。本次檢測運(yùn)用機(jī)器人視覺系統(tǒng)，結(jié)合DAS"AI自動識別損壞并校驗(yàn)。地下病害識別基于探地雷達(dá)特征，通過波形、振幅等變化反推內(nèi)部形態(tài)，結(jié)合水平切片分析，精準(zhǔn)診斷結(jié)構(gòu)病害。三維探地雷達(dá)數(shù)據(jù)直觀展現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)空間狀態(tài)，通過波組特征反演，明確判斷脫空、層離、空洞等病害。

2.3""檢測結(jié)果與成因分析

利用車載智能檢測系統(tǒng)結(jié)合三維探地雷達(dá)，清晰成像路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提取異常體特征進(jìn)行病害分析。依《城市地下病害體探測與評估標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T437—2018）評定，檢測路段主要病害為疏松、層離等，總面積約15"106.84"m2，其中疏松占主導(dǎo)，約14"520.23"m2，主要集中在基層與底基層。根據(jù)路面損壞檢測結(jié)果，起始樁號K944+000—K945+000路段PCI評定結(jié)果為79.60，評價等級為中；K942+265—K944+000和K945+000—K952+700路段PCI評定結(jié)果均為80以上。K942+265—K952+700路段PCI平均值為87.46，等級整體評價為“良”。

經(jīng)檢測：路面損壞總面積約2"852.18"m2。本路段以縱向裂縫、橫向裂縫、修補(bǔ)和龜裂為典型路面損壞。

圖3為K942+443～K942+470路段三維探地雷達(dá)圖像，顯示在基層下部區(qū)域存在明顯強(qiáng)于背景場的強(qiáng)振幅，該異常位于輪跡帶區(qū)域，疑似基層裂縫，由此推測，道路基層在持續(xù)的重交通荷載作用下，可能會導(dǎo)致輪跡帶基層破損，形成裂縫，縱向結(jié)構(gòu)裂縫上部路面未產(chǎn)生路面損壞。

圖4為位于檢測區(qū)域K942+546附近基層疏松三維探地雷達(dá)圖像。探地雷達(dá)縱剖面在基層內(nèi)部振幅整體較強(qiáng)，反射波同相軸較雜亂，推斷該異常為基層疏松。由此推測，施工時含水率偏低或施工時溫度過高水分蒸發(fā)過快，出現(xiàn)溫縮或干縮現(xiàn)象，若地表水下滲至基層，滯留在基層內(nèi)部的水在行車荷載作用下，產(chǎn)生一定水壓對基層造成侵蝕沖刷，降低基層的穩(wěn)定性，隨著時間的推移逐漸形成松散。由此路面容易出現(xiàn)龜裂、車轍等病害，加速結(jié)構(gòu)的老化，縮短其使用壽命。

3""路面養(yǎng)護(hù)方案

3.1""交通量調(diào)查分析

根據(jù)區(qū)間交通觀測站提供的該路段2021—2023年交通量分別為：6"287輛、5"090輛和5"267輛，交通量組成情況見表2。

根據(jù)本路段交通量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，按照《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG"D50—2017）規(guī)定，分析本項目交通荷載等級如下。

初始年大型客車和貨車雙向年平均日交通量為778輛/日，路面設(shè)計使用年限為10年，交通量平均增長率為6%，方向系數(shù)為0.55，車道系數(shù)為1。初始年設(shè)計車道大型客車和貨車年平均日交通量為427輛/日，計算得到設(shè)計使用年限內(nèi)設(shè)計車道累計大型客車和貨車交通量為2"054"292輛。本項目設(shè)計年限內(nèi)交通量組成情況和交通等級情況如表3所示。

3.2""路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計

根據(jù)道路交通量情況和路面檢測結(jié)果進(jìn)行分析，并進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計（最小設(shè)計單元為200m），分別采用面層功能恢復(fù)、面層改造、基層改造和路面結(jié)構(gòu)重建等方式提高路面的使用性能和行車舒適性。擬通過本次養(yǎng)護(hù)整治，使該路段技術(shù)狀況整體達(dá)到良等水平以上，優(yōu)良路率達(dá)到100以上，無次差等路，徹底改善行駛安全性及舒適性、延長道路使用壽命，同時增強(qiáng)路面抗滑、抗反射裂縫等。

3.2.1""路面局部病害處治方案

（1）面層改造、基層改造路段病害處治方案。①沉陷：輕微下沉無破損可忽略；土基或基層破壞所致需清理軟基，用水泥穩(wěn)定碎石/級配碎石填補(bǔ)后重鋪路面。接縫用高分子雙面貼密封，水穩(wěn)層加自黏玻纖格柵防裂。開挖后若發(fā)現(xiàn)積水，需排水處理。②坑槽：基層結(jié)構(gòu)遭到破壞而引起較大坑槽按照“圓洞方補(bǔ)，斜洞正補(bǔ)”的原則，采用水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行挖換，并做積排水處理。

（2）面層功能恢復(fù)路段病害處治方案。①坑槽：表面層改造、面層功能恢復(fù)，坑槽采用水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行挖換修補(bǔ)，并做積排水處理。②沉陷：采用水泥穩(wěn)定碎石、級配碎石、石渣挖換原路面結(jié)構(gòu)及路床，并做積排水處理。③龜裂、松散和擁包：對于局部小面積，可參照坑槽的處治方案進(jìn)行，對于龜裂嚴(yán)重路段采用水泥穩(wěn)定碎石進(jìn)行挖換修補(bǔ)，新舊瀝青路面接縫處采用高分子雙面貼進(jìn)行貼縫。④橫向裂縫和縱向裂縫：對于縫寬小于3"mm的裂縫，對輕度縱橫向裂縫采取熱瀝青灌縫處理，并加鋪單面貼壓縫；對于縫寬大于3"mm的嚴(yán)重裂縫，對重度縱橫向裂縫進(jìn)行面層挖出后回鋪瀝青混凝土，新舊瀝青路面接縫處采用高分子雙面貼進(jìn)行貼縫；若下承層存在裂縫，需對裂縫進(jìn)行封縫處理，并鋪設(shè)自黏式玻纖格柵防治基層反射裂縫。

3.2.2""路面養(yǎng)護(hù)方案

瀝青混凝土面層主要起抗磨耗和保持路面平整及抗滑等的作用。在貴州普通國省道養(yǎng)護(hù)項目中，常見的面層瀝青混合料類型有高性能瀝青（Superior"Performing"Asphalt"Pavement，SUP）型、瀝青瑪蹄脂（Stone"Mastic"Asphalt，SMA）型。具體路面養(yǎng)護(hù)方案如下。

4""結(jié)語

（1）通過對路面表觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息采集，形成檢測區(qū)域全面數(shù)字模型，并對表觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)病害的分布區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計和病害成因進(jìn)行分析，可以為道路養(yǎng)護(hù)設(shè)計提供更科學(xué)、更精準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)對策。

（2）結(jié)合道路交通量情況和路面檢測結(jié)果，通過精細(xì)化養(yǎng)護(hù)設(shè)計和病害處理，結(jié)合項目實(shí)際情況，可采用面層功能恢復(fù)、面層改造、基層改造和路面結(jié)構(gòu)重建等方式提高路面的使用性能和行車舒適性。

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