路面破損檢測(cè)分析
關(guān)鍵詞：高速公路,路面破損檢測(cè),分類,檢測(cè)技術(shù)
20世紀(jì)80年代以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，運(yùn)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(duì)此，必須予以足夠重視，平時(shí)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，一旦發(fā)生斷裂危害，必須及時(shí)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(qiáng)度、高穩(wěn)定性、強(qiáng)耐用性、強(qiáng)抗侵蝕性、強(qiáng)承載力等等優(yōu)點(diǎn)，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(shí)間的推移，行駛車輛的增多，這些微型的裂縫會(huì)發(fā)生擴(kuò)展，進(jìn)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(qiáng)度降低，硬度減小，耐磨性變差，增加養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等等。如果這些破損現(xiàn)象得不到及時(shí)有效的修補(bǔ)工作：一方面會(huì)導(dǎo)致破損范圍擴(kuò)大；另一方面會(huì)直接威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因而路面的修補(bǔ)工作已經(jīng)成為了輿論的焦點(diǎn)，路面的修補(bǔ)技術(shù)也隨著路面破損現(xiàn)象應(yīng)運(yùn)而生。而其中修補(bǔ)材料的選擇直接影響著修補(bǔ)技術(shù)的質(zhì)量，務(wù)必要加以重視。
二、路面狀況評(píng)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(bǔ)不良等。
水泥混凝土路面損壞狀況檢測(cè)內(nèi)容包括破碎板、裂縫、板角斷裂、錯(cuò)臺(tái)、唧泥、邊角剝落、接縫料損壞、坑洞、修補(bǔ)損壞、拱起和層狀剝落等11類。
通過破損路面數(shù)據(jù)檢測(cè)，測(cè)定路面的有效行車面積，從而計(jì)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(píng)定包含7個(gè)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(hù)歷史。
3、路面使用質(zhì)量評(píng)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(hù)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(yán)重程度的不同，采用不同的權(quán)系數(shù)進(jìn)行修正后，由《公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)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?jǐn)?shù)表示。
3.3路面破損狀況等級(jí)評(píng)定：路面破損分為優(yōu)、良、中、次、差五個(gè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
3.4路面結(jié)構(gòu)承載力的評(píng)定
路面結(jié)構(gòu)承載力調(diào)查可分為無破損檢測(cè)和破損檢測(cè)兩類。破損檢測(cè)是從結(jié)構(gòu)層內(nèi)鉆取試件，在室內(nèi)進(jìn)行物理—力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，確定各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)。無破損檢測(cè)主要是測(cè)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(hù)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(qiáng)度系數(shù)SI指標(biāo)表征，SI為實(shí)際彎沉和容許彎沉的比值。
三、高速公路路面損壞狀況檢測(cè)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(huì)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(cè)，對(duì)于路面養(yǎng)護(hù)具有重要意義。目前，國內(nèi)外的測(cè)量方法有：步行人眼觀察法、坐車錄像屏幕測(cè)讀法、激光法和攝像測(cè)量法。另外，還有利用超聲波和探地雷達(dá)。考慮到第一種方法原始，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(cè)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(duì)成形的是攝像測(cè)量法和探地雷達(dá)法。
1、攝像測(cè)量法
攝像檢測(cè)技術(shù)的基本原理是將安裝在測(cè)定汽車上的特種快速或高速攝像機(jī)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(chǎng)或室內(nèi)快速處理成數(shù)據(jù)的一種檢測(cè)技術(shù)。
經(jīng)檢索，國外已有采用攝像技術(shù)進(jìn)行路面檢測(cè)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(cè)速度可達(dá)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(cè)定儀檢測(cè)速度≤30km/h），該方法具有一定的先進(jìn)性，加上成本上也較低，筆者預(yù)測(cè)其會(huì)成為今后一段時(shí)間內(nèi)的路面損壞檢測(cè)的主要手段。
2、探地雷達(dá)
裝有探地雷達(dá)的車在路上以一定的速度行駛時(shí)，探地雷達(dá)發(fā)射電磁脈沖，并在較短時(shí)間內(nèi)穿透路面，脈沖反射波被無線接收機(jī)接收，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄返回時(shí)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(cè)知的各種路面材料的電介質(zhì)常數(shù)及波速，則可計(jì)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(dá)除了能對(duì)瀝青路面厚度檢測(cè)外，還能檢測(cè)路面脫空、裂縫、陷落、空洞等病害。其檢測(cè)速度可達(dá)80km/h以上，最大探測(cè)深度大于60cm。目前在公路無損檢測(cè)方面，探地雷達(dá)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(cè)的各項(xiàng)技術(shù)正在不斷發(fā)展。由靜態(tài)檢測(cè)向動(dòng)態(tài)檢測(cè)發(fā)展，由手工方式向自動(dòng)化發(fā)展，由有損檢測(cè)向無損檢測(cè)發(fā)展，由單項(xiàng)檢測(cè)向集成檢測(cè)發(fā)展。檢測(cè)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(cè)車的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)
長期以來，我們對(duì)路面的指標(biāo)基本上是實(shí)行單項(xiàng)檢測(cè)，這種檢測(cè)的效率不高，而且增加了每次測(cè)量的投資費(fèi)用。根據(jù)聯(lián)機(jī)檢索，現(xiàn)在國外已有很多國家開發(fā)成了集成檢測(cè)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(cè)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(cè)車”于2000年年初亮相。這種車可利用攝像機(jī)對(duì)地面進(jìn)行掃描，并通過車前安裝的20個(gè)激光傳感器對(duì)道路狀況進(jìn)行探測(cè)，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(shí)速探測(cè)道路狀況，可將每年的道路檢測(cè)量提高五倍以上。這種探測(cè)車雖主要用于高速公路和干線公路的檢測(cè)，但也可將其用于對(duì)城市道路的檢測(cè)。它一次可以檢測(cè)兩條車道，每年可對(duì)一萬千米以上的公路網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，重點(diǎn)檢測(cè)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(diǎn)檢車。該車?yán)肅CD攝像頭和激光發(fā)射器對(duì)路面狀況進(jìn)行檢測(cè)，并用車輪轉(zhuǎn)速傳感器協(xié)助全球定位系統(tǒng)對(duì)路面病害位置進(jìn)行標(biāo)定。該車最大的特點(diǎn)在于其能在很高的行駛速度下對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，并能利用圖像處理單元對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。我國通過對(duì)國外技術(shù)的研究和創(chuàng)新，開發(fā)了用于路面破損檢測(cè)的專用設(shè)備。該設(shè)備通過三臺(tái)CCD照相機(jī)連續(xù)拍攝路面照片，存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)硬盤，路面損壞采用自動(dòng)或人工識(shí)別技術(shù)，且可根據(jù)需要隨時(shí)再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)路面圖片。圖片定位采用車輛里程信號(hào)定位，并隨時(shí)可根據(jù)路線的里程樁號(hào)進(jìn)行標(biāo)定。路面損壞識(shí)別按照《高速公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢評(píng)方法》進(jìn)行分類識(shí)別。檢測(cè)車后面安裝的路面車轍檢測(cè)儀，可直接采用紅外傳感器測(cè)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(cè)車上的便攜式處理器，進(jìn)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(qiáng)路面破損檢測(cè)，對(duì)高速公路面的養(yǎng)護(hù)與管理起到了重要性的作用。只有進(jìn)一步提高路面破損檢測(cè)技術(shù)，才能更好的促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展。
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