路面破損檢測分析
關(guān)鍵詞：高速公路,路面破損檢測,分類,檢測技術(shù)
20世紀80年代以來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，運輸車輛急劇增加。水泥混凝土路面在試用期間，路面常有斷裂現(xiàn)象發(fā)生，輕者影響路面的壽命，重者影響行車安全。對此，必須予以足夠重視，平時應(yīng)當(dāng)加強養(yǎng)護，一旦發(fā)生斷裂危害，必須及時采取處理措施。
一、導(dǎo)致高速公路路面出現(xiàn)破損現(xiàn)象的主要原因
水泥混凝土是一種在當(dāng)今建筑材料中被使用得最為廣泛、應(yīng)用量最大的工程材料，它被應(yīng)用于路面建設(shè)已經(jīng)有了一百多年的歷史。高速公路水泥混凝土路面具有高強度、高穩(wěn)定性、強耐用性、強抗侵蝕性、強承載力等等優(yōu)點，但是也存在著一些不可避免的缺陷，導(dǎo)致高速公路路面出現(xiàn)破損現(xiàn)象的原因主要有：①水泥混凝土在硬化的過程中體積發(fā)生收縮，導(dǎo)致路面出現(xiàn)一些微型裂紋，隨著時間的推移，行駛車輛的增多，這些微型的裂縫會發(fā)生擴展，進而形成了斷板破損；②水泥混凝土容易被腐蝕，尤其是在鹽堿地區(qū)，是非常容易被鹽類侵蝕，降低其耐久性能，最終出現(xiàn)凹陷等破損；③現(xiàn)如今路面建設(shè)一般使用硅酸鹽水泥或者是普通的硅酸鹽水泥，它們含堿量偏高，如果與水和活性骨料共存，容易發(fā)生堿——骨料化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致路面的強度降低，硬度減小，耐磨性變差，增加養(yǎng)護費用等等。如果這些破損現(xiàn)象得不到及時有效的修補工作：一方面會導(dǎo)致破損范圍擴大；另一方面會直接威脅著人們的生命財產(chǎn)安全。因而路面的修補工作已經(jīng)成為了輿論的焦點，路面的修補技術(shù)也隨著路面破損現(xiàn)象應(yīng)運而生。而其中修補材料的選擇直接影響著修補技術(shù)的質(zhì)量，務(wù)必要加以重視。
二、路面狀況評定及路面破損狀況的分類
1、路面破損狀況分類
路面破損分瀝青路面破損和水泥路面破損兩類：
瀝青路面破損包括龜裂、塊裂、縱裂、橫裂、坑槽、松散、沉陷、車轍、波浪擁包、泛油和修補不良等。
水泥混凝土路面損壞狀況檢測內(nèi)容包括破碎板、裂縫、板角斷裂、錯臺、唧泥、邊角剝落、接縫料損壞、坑洞、修補損壞、拱起和層狀剝落等11類。
通過破損路面數(shù)據(jù)檢測，測定路面的有效行車面積，從而計算出路面的破損率，最終獲得路面狀況指數(shù)（PCI）
2、路面狀況調(diào)查
路面狀況調(diào)查和評定包含7個方面的內(nèi)容：路面破損狀況、結(jié)構(gòu)承載能力、行駛質(zhì)量、抗滑能力、交通狀況（車輛組成和軸載）、路基和路面排水狀況、路面修建和養(yǎng)護歷史。
3、路面使用質(zhì)量評定
3.1路面狀況指數(shù)（PCI）
依據(jù)路段破損狀況調(diào)查得到的病害種類、輕重程度和破損密度數(shù)據(jù)，采用《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范（JTJO73.1）中公式（5.2.1—15.2.1—4）確定該路段的路面狀況指數(shù)PCI，以百分制表示。
3.2斷板率（DBL）
依據(jù)路段破損狀況調(diào)查得到的斷裂類病害的板塊數(shù)，按斷裂縫種類和嚴重程度的不同，采用不同的權(quán)系數(shù)進行修正后，由《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范（JTJO73.1）》中公式（5.2.2）確定該路段的斷板率DBL，以百分數(shù)表示。
3.3路面破損狀況等級評定：路面破損分為優(yōu)、良、中、次、差五個評定標準。
3.4路面結(jié)構(gòu)承載力的評定
路面結(jié)構(gòu)承載力調(diào)查可分為無破損檢測和破損檢測兩類。破損檢測是從結(jié)構(gòu)層內(nèi)鉆取試件，在室內(nèi)進行物理—力學(xué)性質(zhì)試驗，確定各項技術(shù)參數(shù)。無破損檢測主要是測定路面的最大彎沉和彎沉盆，以確定結(jié)構(gòu)承載力，這是瀝青路面養(yǎng)護管理常用的方法，也作為確定水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)承載力的參考方法。結(jié)構(gòu)承載力采用強度系數(shù)SI指標表征，SI為實際彎沉和容許彎沉的比值。
三、高速公路路面損壞狀況檢測技術(shù)
路面在使用過程中常發(fā)生各種各樣的損害。損害不但影響路面的結(jié)構(gòu)使用性能和結(jié)構(gòu)承載力，也會影響到路面使用性能。因此，高速公路路面路面損壞狀況檢測，對于路面養(yǎng)護具有重要意義。目前，國內(nèi)外的測量方法有：步行人眼觀察法、坐車錄像屏幕測讀法、激光法和攝像測量法。另外，還有利用超聲波和探地雷達�？紤]到第一種方法原始，且安全感較差，不宜采用。第二種方法雖然安全有保證，但同樣利用人眼觀測記錄，效率低、誤差也較大。而超聲波法目前只在水泥混凝土路面中使用，在瀝青路面中的應(yīng)用還有待于開發(fā)。還有激光法也處于研究階段。相對成形的是攝像測量法和探地雷達法。
1、攝像測量法
攝像檢測技術(shù)的基本原理是將安裝在測定汽車上的特種快速或高速攝像機按一定速度與一定攝像角度，將路面上所指定的各種病害錄入攝像帶，然后在現(xiàn)場或室內(nèi)快速處理成數(shù)據(jù)的一種檢測技術(shù)。
經(jīng)檢索，國外已有采用攝像技術(shù)進行路面檢測技術(shù)的裝置(比如歐美大地儀器設(shè)備中國有限公司銷售的PV路面攝像系統(tǒng)，其檢測速度可達80km/h以上，國內(nèi)在這方面還處于研制階段（如中國兵器工業(yè)第二零五研究所研制的瀝青路面損壞測定儀檢測速度≤30km/h），該方法具有一定的先進性，加上成本上也較低，筆者預(yù)測其會成為今后一段時間內(nèi)的路面損壞檢測的主要手段。
2、探地雷達
裝有探地雷達的車在路上以一定的速度行駛時，探地雷達發(fā)射電磁脈沖，并在較短時間內(nèi)穿透路面，脈沖反射波被無線接收機接收，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄返回時間和路面結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)電介質(zhì)常數(shù)的突變情況。路面各結(jié)構(gòu)層材料的電介質(zhì)常數(shù)明顯不同，因此，電介質(zhì)常數(shù)突變處，也就是兩結(jié)構(gòu)層的界面。根據(jù)測知的各種路面材料的電介質(zhì)常數(shù)及波速，則可計算路面各結(jié)構(gòu)層的厚度或給出含水量、損壞位置等資料。
探地雷達除了能對瀝青路面厚度檢測外，還能檢測路面脫空、裂縫、陷落、空洞等病害。其檢測速度可達80km/h以上，最大探測深度大于60cm。目前在公路無損檢測方面，探地雷達已取得了較好的效果，而且還有更為廣闊南應(yīng)用前景。
綜上可知，高速公路路面檢測的各項技術(shù)正在不斷發(fā)展。由靜態(tài)檢測向動態(tài)檢測發(fā)展，由手工方式向自動化發(fā)展，由有損檢測向無損檢測發(fā)展，由單項檢測向集成檢測發(fā)展。檢測的速度也越來越快，效率越來越高，結(jié)果越來越精確。
四、路面智能集成檢測車的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢
長期以來，我們對路面的指標基本上是實行單項檢測，這種檢測的效率不高，而且增加了每次測量的投資費用。根據(jù)聯(lián)機檢索，現(xiàn)在國外已有很多國家開發(fā)成了集成檢測車，如英國、日本，另外丹麥、法國、加拿大、澳大利亞等國也已有類似的檢測車。英國公路管理局資助研制的“交通狀況調(diào)查高速路況探測車”于2000年年初亮相。這種車可利用攝像機對地面進行掃描，并通過車前安裝的20個激光傳感器對道路狀況進行探測，可發(fā)現(xiàn)2毫米寬的裂縫。此外，它還可以在高速公路上以100公里以上的時速探測道路狀況，可將每年的道路檢測量提高五倍以上。這種探測車雖主要用于高速公路和干線公路的檢測，但也可將其用于對城市道路的檢測。它一次可以檢測兩條車道，每年可對一萬千米以上的公路網(wǎng)進行檢測，重點檢測大貨車行駛的車道。
日本阪神高速道路管理技術(shù)中心也已研制出高速路面點檢車。該車利用CCD攝像頭和激光發(fā)射器對路面狀況進行檢測，并用車輪轉(zhuǎn)速傳感器協(xié)助全球定位系統(tǒng)對路面病害位置進行標定。該車最大的特點在于其能在很高的行駛速度下對路面進行檢測，并能利用圖像處理單元對檢測結(jié)果進行實時處理。我國通過對國外技術(shù)的研究和創(chuàng)新，開發(fā)了用于路面破損檢測的專用設(shè)備。該設(shè)備通過三臺CCD照相機連續(xù)拍攝路面照片，存儲于計算機硬盤，路面損壞采用自動或人工識別技術(shù)，且可根據(jù)需要隨時再現(xiàn)現(xiàn)場路面圖片。圖片定位采用車輛里程信號定位，并隨時可根據(jù)路線的里程樁號進行標定。路面損壞識別按照《高速公路養(yǎng)護質(zhì)量檢評方法》進行分類識別。檢測車后面安裝的路面車轍檢測儀，可直接采用紅外傳感器測量車轍的深度，通過USB接口的傳輸線將采集的數(shù)據(jù)存入在檢測車上的便攜式處理器，進行數(shù)據(jù)處理。
五、結(jié)束語
雖然，我國高速公路的建設(shè)較晚，但發(fā)展速度之快和建設(shè)規(guī)模之大，在世界公路史上都是前所未有的。因此加強路面破損檢測，對高速公路面的養(yǎng)護與管理起到了重要性的作用。只有進一步提高路面破損檢測技術(shù)，才能更好的促進我國國民經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展。
參考文獻
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