摘 要:高速公路養(yǎng)護(hù)工作對(duì)保障區(qū)域交通無(wú)擁堵,提升路網(wǎng)整體功能意義重大。根據(jù)敦煌至當(dāng)金山口高速公路(敦當(dāng)高速)的養(yǎng)護(hù)實(shí)踐工作,全面分析了高速公路養(yǎng)護(hù)階段的路面試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù),并梳理出養(yǎng)護(hù)工作施行階段的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)及成果。文章提出了依據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的養(yǎng)護(hù)工作優(yōu)化建議,為高寒高海拔地區(qū)高速公路養(yǎng)護(hù)工作提供了一定參考。
關(guān)鍵詞:高速公路養(yǎng)護(hù) 試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù) 路面性能
隨著我國(guó)高速公路路網(wǎng)的漸漸完善以及交通量不斷增多,高速公路的養(yǎng)護(hù)工作日益被看重,養(yǎng)護(hù)工作不僅牽扯到高速公路的使用壽命與性能穩(wěn)定,還直接牽扯到行車(chē)安全及交通效率,試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)作為養(yǎng)護(hù)工作的重要手段,依靠科學(xué)全面的查驗(yàn)與分析,能快速識(shí)別并處理掉高速公路存在的問(wèn)題,為養(yǎng)護(hù)決策提供可靠參照。敦當(dāng)高速作為實(shí)現(xiàn)甘青兩省相互連通的重要通道,對(duì)該區(qū)域養(yǎng)護(hù)工作的開(kāi)展具有代表性和示范性。
1 項(xiàng)目概況及地理環(huán)境
1.1 項(xiàng)目工程概況
敦煌至當(dāng)金山口高速公路為柳園至格爾木國(guó)家高速(G3011)的關(guān)鍵組成部分,同樣也是連云港至霍爾果斯高速路與北京至拉薩高速公路(G6)的重要聯(lián)絡(luò)線(xiàn)。項(xiàng)目把敦煌市呂家堡楊家梁村當(dāng)作起點(diǎn),跟柳格公路瓜州至敦煌段終點(diǎn)順利銜接,經(jīng)過(guò)敦煌北、敦煌西七里鎮(zhèn)、沙棗園、阿克塞以及當(dāng)金山,最終行進(jìn)至當(dāng)金山南,連接青海省已鋪就的當(dāng)金山至大柴旦段高速公路,路線(xiàn)全長(zhǎng)累計(jì)為196.355公里,該項(xiàng)目的實(shí)施對(duì)落實(shí)西部大開(kāi)發(fā)及“一帶一路”相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略,增進(jìn)國(guó)家與區(qū)域高速路網(wǎng),對(duì)改善區(qū)域交通局面意義非凡[1]。
1.2 地理環(huán)境特點(diǎn)
敦當(dāng)高速項(xiàng)目所處范圍當(dāng)中地理環(huán)境復(fù)雜,反映出明顯的高寒、高海拔、大風(fēng)揚(yáng)沙等現(xiàn)象,項(xiàng)目路線(xiàn)路過(guò)當(dāng)金山與阿爾金山,海拔為2700m至3600m的跨度,氣候冷且干燥少降水,年平均溫度偏低,而冬季降雪量多、積雪的周期長(zhǎng),項(xiàng)目區(qū)域同樣歸屬于鼠疫重點(diǎn)防控范圍,施工及養(yǎng)護(hù)事宜面臨較大阻礙,此類(lèi)地理環(huán)境情形讓高速公路養(yǎng)護(hù)工作面臨更高要求,應(yīng)當(dāng)采用科學(xué)、有效的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)保障養(yǎng)護(hù)質(zhì)量[2]。
1.3 試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的目的與意義
試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)是高速公路養(yǎng)護(hù)的重要方式,采用定期或臨時(shí)開(kāi)展的檢測(cè)試驗(yàn),能夠及時(shí)探明高速公路路面、橋梁、隧道等配套結(jié)構(gòu)物存在的問(wèn)題,如裂縫、沉降、模樣改動(dòng)等,為養(yǎng)護(hù)決策提供科學(xué)可靠的判定佐證。試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)可恰當(dāng)評(píng)估高速公路的通行能力與安全性能,即刻查找并消除安全隱患,保障行車(chē)安全可靠,依靠科學(xué)的檢測(cè)試驗(yàn)與分析,可以精準(zhǔn)找出養(yǎng)護(hù)工作重難點(diǎn),提升養(yǎng)護(hù)規(guī)章,增強(qiáng)養(yǎng)護(hù)效率與質(zhì)量。借助定期的試驗(yàn)檢測(cè)跟維護(hù)保養(yǎng),可迅速發(fā)現(xiàn)并治理路面病害及結(jié)構(gòu)物損傷,阻滯高速公路的老化速度,增加高速公路使用年限。
2 路面性能檢測(cè)技術(shù)
2.1 路面技術(shù)狀況評(píng)定
路面技術(shù)狀況評(píng)定是借助對(duì)路面整體性能進(jìn)行綜合考量分析,以評(píng)判路面的使用情況及服務(wù)規(guī)格,該測(cè)定一般借助一系列量化指標(biāo),如路面破損情況系數(shù)(PCI)、路面行車(chē)性能參數(shù)(RQI)、路面車(chē)轍深度指數(shù)(RDI)等,這些指標(biāo)能充分顯示出路面平整度、損壞程度及行駛舒適性。
在敦當(dāng)高速公路既定的建設(shè)項(xiàng)目里,路面技術(shù)狀況評(píng)定憑借自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備開(kāi)展,好比牽扯到激光平整度儀、落錘式彎沉儀這些,對(duì)全線(xiàn)做了全面性檢測(cè),采用收集到的數(shù)據(jù),項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠恰當(dāng)?shù)卦u(píng)估各路段技術(shù)狀況,并按照采集的數(shù)據(jù)制定有針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。
在實(shí)施路面損壞狀況指數(shù)(PCI)評(píng)定相關(guān)事宜時(shí),檢測(cè)人員憑借高清攝像機(jī)跟圖像分析辦法,自動(dòng)識(shí)別路面所包含的裂縫、坑槽類(lèi)病害,并算出病害面積與密度數(shù),這些數(shù)據(jù)不僅為評(píng)定PCI提供了關(guān)鍵佐證材料,也為后續(xù)病害修復(fù)給出了精準(zhǔn)的位置及范圍。路面行駛質(zhì)量指數(shù)(RQI)的評(píng)定借助激光平整度儀實(shí)現(xiàn),此設(shè)備能連續(xù)測(cè)量路面的縱向及橫向平整度,并由該結(jié)果算出RQI值,高RQI值反映路面行駛質(zhì)量佳良,反之則說(shuō)明應(yīng)采取措施增進(jìn)行駛的舒適度,路面車(chē)轍深度指數(shù)(RDI)的評(píng)定同樣極其關(guān)鍵,尤其是在重載交通頻繁出現(xiàn)的道路范圍中,采用落錘式彎沉儀等探測(cè)器具,可精準(zhǔn)度量車(chē)轍深度,審視路面結(jié)構(gòu)的承載負(fù)荷,這對(duì)防范路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損壞有益處,對(duì)延長(zhǎng)路面長(zhǎng)久壽命意義重大。
2.2 路面病害檢測(cè)
路面病害檢測(cè)是路面性能檢測(cè)的核心構(gòu)成內(nèi)容,意圖是及時(shí)找出并管控路面上的各類(lèi)病害, 像裂縫、坑洞、車(chē)轍這類(lèi),以防止此類(lèi)病害進(jìn)一步惡化,影響路面的綜合效用。
在敦當(dāng)高速公路既定項(xiàng)目范疇中,路面病害檢測(cè)采用了多樣技術(shù)手段,含有諸如人工巡查、無(wú)人機(jī)巡查、自動(dòng)化檢測(cè)器械等,人工巡查雖說(shuō)效率有一定缺陷,但能夠找出某些自動(dòng)化設(shè)備難以辨別的細(xì)微病害,如細(xì)小裂隙、局部脫離現(xiàn)象等,無(wú)人機(jī)巡檢借助高空的視域,對(duì)路面開(kāi)展大范圍迅速掃描,倘若辨識(shí)出疑似病害區(qū)域后,隨后開(kāi)展人工核查或借助自動(dòng)化設(shè)備精準(zhǔn)檢測(cè)。自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備在路面病害檢測(cè)中發(fā)揮日益關(guān)鍵的意義,裂縫檢測(cè)系統(tǒng)可自動(dòng)鑒別并測(cè)量裂縫的長(zhǎng)度、寬度及深度值,為病害整治提供精準(zhǔn)資料,坑槽檢測(cè)系統(tǒng)借助激光掃描與圖像處理技術(shù),精確核算坑槽的面積與深度值,并核計(jì)坑槽對(duì)路面行駛質(zhì)量的影響大小。
除了上面提到的常規(guī)病害外,敦當(dāng)高速公路項(xiàng)目還特別留意隧道風(fēng)吹雪這類(lèi)特殊病害,采用布置風(fēng)速儀、雪深探測(cè)器等設(shè)備,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能實(shí)時(shí)掌握隧道進(jìn)出口的風(fēng)雪情形,并憑借這監(jiān)測(cè)結(jié)果采取預(yù)防手段,如搭建防雪隔板、提升隧道鼓風(fēng)量等,維系隧道安全通行。
2.3 路面材料性能檢測(cè)
路面材料性能檢測(cè)是審核路面耐久性與使用壽命的關(guān)鍵方式,通過(guò)對(duì)路面材料的物理、化學(xué)性能實(shí)施全方位檢測(cè),能掌握材料的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久性等各項(xiàng)指標(biāo),為路面養(yǎng)護(hù)及維修工作提供科學(xué)支撐。
在敦當(dāng)高速公路既定項(xiàng)目范疇內(nèi),路面材料性能檢測(cè)含有瀝青混合料、水泥穩(wěn)定碎石等諸多路面材料,就用于道路的瀝青混合料,檢測(cè)人員借助取樣、制備試樣、實(shí)施室內(nèi)檢測(cè)等方式,查看瀝青混合料抗壓、抗剪強(qiáng)度及水穩(wěn)定性的相關(guān)指標(biāo),這些指標(biāo)可展現(xiàn)瀝青混合料的整體性能,為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工提供關(guān)鍵佐證[3]。就像水泥穩(wěn)定碎石這類(lèi)無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料一樣,檢測(cè)人員同樣借助取樣、制作試樣、開(kāi)展室內(nèi)試驗(yàn)等方式,審視水泥穩(wěn)定碎石的抗壓、抗折強(qiáng)度及干縮性能指標(biāo),這些指標(biāo)能展現(xiàn)材料的穩(wěn)定性及耐久性,為路面基層與底基層的設(shè)計(jì)、施工提供科學(xué)支撐關(guān)鍵要點(diǎn)。
3 原材料質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)
3.1 粗集料質(zhì)量檢測(cè)
粗集料作為瀝青混合料的核心構(gòu)成部分,粗集料質(zhì)量直接與路面的耐久性及使用性能相關(guān),敦當(dāng)高速在養(yǎng)護(hù)實(shí)施階段,對(duì)粗集料開(kāi)展周全的質(zhì)量檢測(cè)工作,主要檢測(cè)指標(biāo)涉及的相關(guān)項(xiàng)目有集料壓碎值、高溫壓碎值、洛杉磯磨耗損失、表觀相對(duì)密度、吸水率、堅(jiān)固性、針片狀顆粒含量以及小于0.075mm顆粒含量等(表1)。
檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明,敦當(dāng)高速采用的粗集料各項(xiàng)性能指標(biāo)均與設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定相符,以博羅轉(zhuǎn)井碎石場(chǎng)制作的2號(hào)碎石做例子,涉及的粗集料其壓碎值為12.9%,遠(yuǎn)低于技術(shù)給定的25%相關(guān)數(shù)值;洛杉磯磨耗損失的結(jié)果是17.4%,遠(yuǎn)低于技術(shù)要求的28%相關(guān)數(shù)值;檢驗(yàn)得出表觀相對(duì)密度為2.942克g/cm3,大幅超出技術(shù)要求的2.5g/cm3,該粗集料的吸水率、堅(jiān)固性、針片狀顆粒含量以及粒徑小于0.075mm顆粒含量等指標(biāo)均合乎既定規(guī)范要求。
3.2 細(xì)集料質(zhì)量檢測(cè)
細(xì)集料同樣是瀝青混合料必不可少的組成部分之一,細(xì)集料質(zhì)量對(duì)路面平整度、抗滑效果及耐久性影響極大,敦當(dāng)高速養(yǎng)護(hù)這個(gè)階段,對(duì)細(xì)集料做了全面性的質(zhì)量核驗(yàn),主要檢測(cè)指標(biāo)涉及表觀相對(duì)密度、堅(jiān)固性、砂當(dāng)量、亞甲藍(lán)值、棱角性以及0.075mm通過(guò)率等(表2)。
檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明,敦當(dāng)高速采用的細(xì)集料各項(xiàng)性能指標(biāo)皆符合設(shè)計(jì)要求及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),以恒亞石灰石礦場(chǎng)采出的石灰石母巖加工機(jī)制砂為例,以恒亞石灰石礦場(chǎng)開(kāi)采石灰石母巖加工而成的機(jī)制砂表觀相對(duì)密度為2.732g/cm3,超出技術(shù)要求的2.5g/cm3甚遠(yuǎn);砂當(dāng)量經(jīng)檢驗(yàn)為81%,高度超出技術(shù)要求的60%;和棱角性關(guān)聯(lián)的流動(dòng)時(shí)間達(dá)32.8s,合乎技術(shù)要求且不短于30s,該細(xì)集料的堅(jiān)固性、亞甲藍(lán)值以及0.075mm通過(guò)率等指標(biāo)皆契合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
3.3 礦粉質(zhì)量檢測(cè)
礦粉作為瀝青混合料中起到填充效能的部分,礦粉質(zhì)量對(duì)路面的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及耐久性起著關(guān)鍵意義,敦當(dāng)高速在養(yǎng)護(hù)階段里,對(duì)礦粉做了嚴(yán)格的質(zhì)量篩查,主要檢測(cè)的指標(biāo)涉及表觀密度、含水量、粒度范圍、外觀、親水系數(shù)、塑性指標(biāo)、加熱安定性等內(nèi)容。敦當(dāng)高速所采用礦粉的各項(xiàng)性能指標(biāo)均與設(shè)計(jì)及規(guī)范要求相符,以拿恒亞石灰石礦場(chǎng)開(kāi)采母巖加工的石灰石礦粉為例,采用的這個(gè)礦粉其表觀密度為2.699t/m3,順應(yīng)技術(shù)要求的2.5t/m3;含水量為0.1%,比技術(shù)要求的1%低不少;粒度范圍同樣恰好契合技術(shù)要求,該礦粉外觀未出現(xiàn)團(tuán)粒形態(tài)結(jié)塊,親水系數(shù)小于既定1,塑性指標(biāo)沒(méi)超出4%,加熱狀態(tài)當(dāng)中安定性不錯(cuò),顏色不存在變化跡象。
3.4 瀝青質(zhì)量檢測(cè)
瀝青作為合成瀝青混合料的主要膠合材料,瀝青質(zhì)量好壞狀態(tài)對(duì)路面使用性能影響極其明顯,敦當(dāng)高速在養(yǎng)護(hù)實(shí)施階段,對(duì)瀝青做了全面縝密的質(zhì)量檢測(cè),主要檢測(cè)指標(biāo)所囊括的有針入度、延度、軟化點(diǎn)、溶解度、針入度指數(shù)、TFOT(或RTFOT)后質(zhì)量變化、針入度比、殘留穩(wěn)定度、閃點(diǎn)、彈性恢復(fù)以及運(yùn)動(dòng)粘度等。檢測(cè)結(jié)果為,敦當(dāng)高速采用的SBS改性瀝青各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),以甘肅路橋養(yǎng)護(hù)科技有限責(zé)任公司嘉峪關(guān)分公司做出的SBS改性瀝青為例,對(duì)應(yīng)此SBS改性瀝青針入度讀數(shù)為68,合乎技術(shù)要求的60~80;延度檢測(cè)實(shí)現(xiàn)的結(jié)果為49cm(5cm/min,超出技術(shù)要求35cm的高度;測(cè)得軟化點(diǎn)結(jié)果為87℃,合乎技術(shù)要求的不低于75℃,該瀝青的溶解度、針入度指數(shù)、經(jīng)TFOT(或RTFOT)后質(zhì)量產(chǎn)生的改變、針入度比、殘留穩(wěn)定度、閃點(diǎn)、彈性恢復(fù)和運(yùn)動(dòng)粘度等指標(biāo)皆符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。
4 施工過(guò)程質(zhì)量控制技術(shù)
4.1 拌和過(guò)程質(zhì)量控制
拌和過(guò)程是關(guān)乎瀝青混合料質(zhì)量的關(guān)鍵階段,在敦當(dāng)高速開(kāi)展養(yǎng)護(hù)相關(guān)工作時(shí)段中,對(duì)拌和站中原材料稱(chēng)量、拌和溫度、拌和時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施管控。拌和站添加了電子計(jì)量系統(tǒng),可精準(zhǔn)稱(chēng)量各類(lèi)原料,拌和過(guò)程中還添設(shè)了自動(dòng)管理裝置,保障拌和溫度恒定及拌和時(shí)間均一。
4.2 運(yùn)輸過(guò)程質(zhì)量控制
運(yùn)輸過(guò)程對(duì)瀝青混合料性能影響效果極大,敦當(dāng)高速在養(yǎng)護(hù)實(shí)行階段,對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛的保溫方式、裝載高度、卸料速度等關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施了嚴(yán)格管控。運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)廂采用了縝密的保溫辦法,遏制了瀝青混合料在運(yùn)輸階段的溫度離析,裝載操作實(shí)施期間還采用了“五步裝料法”,實(shí)現(xiàn)了瀝青混合料的均勻分布。
4.3 攤鋪過(guò)程質(zhì)量控制
攤鋪過(guò)程是影響路面平整效果及壓實(shí)度的關(guān)鍵時(shí)期,敦當(dāng)高速在養(yǎng)護(hù)實(shí)施階段,對(duì)攤鋪機(jī)的攤鋪速度、攤鋪溫度、松鋪系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施了嚴(yán)格管控。攤鋪機(jī)借助非接觸式平衡梁把控?cái)備伜穸燃捌秸?,?shí)現(xiàn)了路面的均一性與穩(wěn)定性,攤鋪?zhàn)鳂I(yè)期間派專(zhuān)人監(jiān)控?cái)備伒臏囟?、速度等參?shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處置異常情形。
4.4 碾壓過(guò)程質(zhì)量控制
碾壓過(guò)程是關(guān)乎路面壓實(shí)效果與使用性能的關(guān)鍵階段,敦當(dāng)高速在養(yǎng)護(hù)施工里,對(duì)壓路機(jī)的碾壓順序、遍數(shù)、碾壓速度等關(guān)鍵參數(shù)實(shí)施嚴(yán)格管理。壓路機(jī)實(shí)施初壓、復(fù)壓和終壓這三個(gè)階段的碾壓舉措,得到路面壓實(shí)度及均勻成效,當(dāng)進(jìn)行碾壓過(guò)程時(shí)安排專(zhuān)人監(jiān)控碾壓溫度及速度等各項(xiàng)參數(shù),及時(shí)發(fā)覺(jué)并應(yīng)對(duì)異常情形。
5 養(yǎng)護(hù)工作優(yōu)化建議
按照以上分析,定期、不定期針對(duì)高速公路路面開(kāi)展性能檢測(cè),及時(shí)找出并化解難題。對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)采用的原材料嚴(yán)格落實(shí)質(zhì)量把關(guān),保證各項(xiàng)性能指標(biāo)合乎設(shè)計(jì)跟規(guī)范要求,建成齊備的原材料質(zhì)量追溯體系,確保能對(duì)原材料質(zhì)量實(shí)施管控與追溯。對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程實(shí)施嚴(yán)格質(zhì)量審定,保證拌和、運(yùn)輸、攤鋪及碾壓等環(huán)節(jié)質(zhì)量依照規(guī)范。借助信息化措施對(duì)高速公路養(yǎng)護(hù)工作實(shí)施管控,促使養(yǎng)護(hù)工作步入智能化與精細(xì)化階段,采用養(yǎng)護(hù)管理規(guī)劃信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)即刻的采集、分析與處理,為養(yǎng)護(hù)決策提供科學(xué)旁證材料。定期為高速公路養(yǎng)護(hù)人員實(shí)施培訓(xùn),增強(qiáng)高速公路養(yǎng)護(hù)人員專(zhuān)業(yè)技術(shù)與水平。
6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述,高速公路養(yǎng)護(hù)工作實(shí)施中的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)對(duì)保障路面性能、延長(zhǎng)使用壽命意義重大,依靠科學(xué)的查核檢測(cè)與分析,可以迅速找出并處理高速公路現(xiàn)存問(wèn)題,為養(yǎng)護(hù)決策提供穩(wěn)固支撐。隨著科技的持續(xù)進(jìn)步和養(yǎng)護(hù)需求的日益增長(zhǎng),高速公路養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)將迎來(lái)系統(tǒng)性革新。在養(yǎng)護(hù)作業(yè)實(shí)施過(guò)程中,智能化檢測(cè)設(shè)備與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的深度融合將顯著提升路況評(píng)估的精準(zhǔn)度。為適應(yīng)技術(shù)迭代需求,行業(yè)亟需構(gòu)建多層次人才培養(yǎng)體系,通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)化培訓(xùn)機(jī)制、搭建虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、數(shù)據(jù)化決策分析以及智能化系統(tǒng)維護(hù)等方面的核心能力。相信在這種技術(shù)升級(jí)與人才發(fā)展的雙輪驅(qū)動(dòng)模式下,將更有效推動(dòng)公路養(yǎng)護(hù)行業(yè)向預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、精準(zhǔn)化維護(hù)和全生命周期的現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)型升級(jí)。
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