無損檢測(cè)技術(shù)在市政道路路基路面中的應(yīng)用

王 凱

(太原市市政公用工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030012)

0 引言

市政道路無損檢測(cè)技術(shù)將路面雷達(dá)(GPR)的應(yīng)用技術(shù)與其他路面無損檢測(cè)技術(shù)如FWD，CFME，RSP和路面攝像系統(tǒng)相結(jié)合,它用于整體評(píng)估路面性能，并開發(fā)路面管理系統(tǒng)(PMS)來定期檢測(cè)和監(jiān)督道路，檢測(cè)監(jiān)督市政道路路基路面結(jié)構(gòu)部分存在的問題，對(duì)道路的具體質(zhì)量和大概的使用壽命有所掌握，并能研究探索道路的結(jié)構(gòu)損壞程度和影響損壞程度的因素，分析質(zhì)量變化的趨勢(shì)和模式以及道路維護(hù)和修理的綜合應(yīng)用技術(shù)。市政道路投入使用后，只能發(fā)現(xiàn)其表面問題，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的護(hù)理，而無法發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)問題。如路面下空洞，水，排空質(zhì)量問題等。目前，市政道路路基和路面無損檢測(cè)技術(shù)能夠?yàn)槠滟|(zhì)量控制和日常維護(hù)提供最準(zhǔn)確，最詳細(xì)，最可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)，為市政道路上的車輛安全行駛提供了保障。

1 傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)

對(duì)市政道路路基和路面進(jìn)行必要的施工檢查是必不可少的。過去，我們經(jīng)常使用隨機(jī)選擇方法來檢測(cè)路基路面。雖然這種檢測(cè)方法在過去被廣泛使用，但是影響公路路基路面檢測(cè)質(zhì)量的局限性還是很大的，具體來說這種局限性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1)檢測(cè)結(jié)果缺乏代表性，由于檢測(cè)所選取的檢測(cè)點(diǎn)是隨機(jī)選取的，這種隨機(jī)選取的點(diǎn)具有很大的任意性，沒有代表性，故在檢測(cè)中可能會(huì)檢測(cè)不出有些有隱患的路段；2)此外，在具體檢測(cè)過程中的檢測(cè)效果并不是令人特別滿意，特別是對(duì)于市政道路建設(shè)中常見的一些空洞或無法有效檢測(cè)到積水問題。正是由于這些公路路基路面?zhèn)鹘y(tǒng)測(cè)試的局限性，我們目前涉及的公路路基路面的檢測(cè)主要使用無損檢測(cè)技術(shù)來進(jìn)行相關(guān)操作。

2 路基路面無損檢測(cè)技術(shù)的分類

2.1 地質(zhì)雷達(dá)對(duì)路基進(jìn)行測(cè)損技術(shù)

如圖1所示為路基缺損檢測(cè)圖。作為一種典型的無損檢測(cè)技術(shù)，地面穿透雷達(dá)可以應(yīng)用于市政道路檢測(cè)領(lǐng)域。根據(jù)地下介質(zhì)，土壤和巖石層之間的介電常數(shù)的差異，并把不同物質(zhì)的電性差異作為測(cè)試的前提，形成反射界面以檢測(cè)地下物體的實(shí)際情況。

根據(jù)地面接收到的回波時(shí)間和特征，可以區(qū)分地下介質(zhì)的深度和變化。在此基礎(chǔ)上，用探地雷達(dá)檢測(cè)路基路面發(fā)生的各種隱患，比如沉降、溶洞、積水等。通過檢測(cè)，可以掌握這些隱患的分布規(guī)律，分布的深度和大小，為治理這些隱患提供相關(guān)數(shù)據(jù)以達(dá)到消除隱患的目的。探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)由于具有較高的分辨率，所以檢測(cè)精度也相對(duì)較高，它具有能探查介質(zhì)分布情況的優(yōu)勢(shì)。由于地質(zhì)雷達(dá)具有以上的優(yōu)點(diǎn)，所以在目前的技術(shù)檢測(cè)中具有十分重要的意義。

2.2 頻譜分析檢測(cè)對(duì)路基進(jìn)行測(cè)損技術(shù)

頻譜分析檢測(cè)技術(shù)是目前檢測(cè)技術(shù)中比較有意義的一項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)。關(guān)于它的檢測(cè)原理，第一步在市政道路的路基路面上根據(jù)相關(guān)規(guī)范選取一個(gè)合適的檢測(cè)點(diǎn)；第二步，在所選取的點(diǎn)周圍根據(jù)具體要求布置一些接收器，這些接收器用來接收對(duì)該點(diǎn)以進(jìn)行一定強(qiáng)度的垂直打擊而發(fā)出的傳輸信號(hào)；第三步，由于不同介質(zhì)對(duì)波的傳播速度是不同的，通過分析這些信號(hào)的頻率，可以大致分析出市政道路的路面質(zhì)量?；谏鲜鲈恚梢詸z測(cè)市政道路路面路基的具體問題，從而達(dá)到排除隱患為車輛安全行駛提供保障的目的。

2.3 超聲波檢測(cè)對(duì)路基進(jìn)行測(cè)損技術(shù)

超聲波信號(hào)檢測(cè)技術(shù)是依賴于超聲波的發(fā)射傳播，通過布置多個(gè)傳感器在不同的地方以此為基礎(chǔ)來分析波的參數(shù)從而達(dá)到檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部損壞情況的一種技術(shù)。

通過確定超聲波傳播時(shí)間來確定傳播速度，可以基于速度和介質(zhì)之間的關(guān)系來確定材料的力學(xué)性能，例如彈性模量，壓縮強(qiáng)度和撓曲強(qiáng)度等，也可以檢測(cè)出其內(nèi)部缺陷。簡(jiǎn)便性和低成本的優(yōu)點(diǎn)使該檢測(cè)技術(shù)有著光明的應(yīng)用前景，現(xiàn)它已被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。

2.4 圖像檢測(cè)技術(shù)

圖像檢測(cè)技術(shù)包括兩種原理，一種是紅外線成像原理，另一種是全息影像成像原理。基于紅外線成像原理的檢測(cè)技術(shù)叫紅外成像技術(shù)，其具體原理是利用不同材料的熱導(dǎo)性不同，用熱敏傳感器來檢測(cè)路基路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度分布，對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并以圖像的形式展現(xiàn)出來，通過圖像可知市政道路路面路基是否出現(xiàn)受損，內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)隱患問題。以全息成像原理為基礎(chǔ)的檢測(cè)技術(shù)叫激光全息成像技術(shù)，其原理是利用激光全息成像技術(shù)得到全息圖，通過分析全息圖中的數(shù)據(jù)信息以達(dá)到檢測(cè)路面路基是否存在隱患、是否存在受損情況的目的。這種檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是非常直觀而且其準(zhǔn)確度也非常高。

2.5 激光檢測(cè)技術(shù)

激光檢測(cè)技術(shù)是通過光電流隨著激光強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)的原理來進(jìn)行檢測(cè)的。在檢測(cè)過程中用到了能量轉(zhuǎn)換原理，即光能與點(diǎn)能之間的轉(zhuǎn)換，當(dāng)激光的強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，其轉(zhuǎn)化為電能的量就越多，光電流強(qiáng)度就越強(qiáng)。在檢測(cè)前首先確定電流強(qiáng)弱與位移大小之間的關(guān)系，通過光電流的強(qiáng)弱改變，利用已知的電流強(qiáng)度變化與位移大小關(guān)系，從而得出彎沉位移的變化值。激光本身具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如分辨率高、方向性好、衍射性好等優(yōu)點(diǎn)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，激光檢測(cè)技術(shù)被用于路基路面的平整度檢測(cè)、彎沉位移檢測(cè)等方面。

3 無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 平整度檢測(cè)

平整度檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)目前還沒有比較優(yōu)秀的自主研發(fā)的平整儀?，F(xiàn)在在進(jìn)行平整度測(cè)量時(shí)主要是用英國(guó)的激光平整儀改進(jìn)的儀器，這種改進(jìn)的儀器是裝在一種非接觸式平整度測(cè)試車上。其主要部件包括便攜式電腦激光器、距離傳感器、處理器等。進(jìn)行測(cè)試的步驟如下：第一步，定標(biāo)，將定標(biāo)完成后的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到電腦中，電腦和傳感器可以對(duì)段長(zhǎng)、起點(diǎn)和中終點(diǎn)位置的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行收集，通過對(duì)其預(yù)約運(yùn)行250 m，當(dāng)速度到達(dá)某一恒定速度的時(shí)候，開始進(jìn)入測(cè)試段進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。測(cè)試車自帶的處理器會(huì)對(duì)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行處理，并以國(guó)際平整度指標(biāo)IRI值進(jìn)行輸出。

3.2 抗滑性檢測(cè)

對(duì)于抗滑性的檢測(cè)，主要是檢測(cè)車輪與路面之間的摩阻力，然后分析數(shù)據(jù)得到相關(guān)結(jié)論的一種檢測(cè)。其主要原理是讓測(cè)試車輪與路面緊密接觸，在車上堆放不同重量的荷載，車輪對(duì)路面的壓力也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，然后讓測(cè)試車輛勻速行駛，保持車輪的方向與車輛的行駛方向一致，通過相應(yīng)的傳感器檢測(cè)車輪與路基路面之間的摩阻力，并對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出結(jié)論。

3.3 路面車轍檢測(cè)技術(shù)

市政道路無損檢測(cè)技術(shù)中發(fā)展的較為完善的檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用是路面車轍檢測(cè)技術(shù)。這種檢測(cè)技術(shù)主要通過非接觸式距離傳感器來實(shí)現(xiàn)的，它具有速度快，檢測(cè)準(zhǔn)確的特點(diǎn)。通常檢測(cè)橫梁、車輛行駛中心線與車轍之間相差的距離的大小，然后根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算方法算出車轍相對(duì)于路面的深度?，F(xiàn)階段，世界上比如美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家生產(chǎn)的車轍自動(dòng)檢測(cè)儀較為可靠，比如美國(guó)的ICC公司生產(chǎn)的車轍自動(dòng)檢測(cè)儀其檢測(cè)速度和檢測(cè)可靠性均位于世界前列，澳大利亞ARRB公司生產(chǎn)的車轍自動(dòng)檢測(cè)儀也較為優(yōu)秀。車載式車轍自動(dòng)檢測(cè)儀具有檢測(cè)速度快，檢測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)，所以已經(jīng)被廣泛投入到工程應(yīng)用中。

3.4 路面破損檢測(cè)技術(shù)

CCD攝像技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用使得路面破損攝像檢測(cè)技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用，結(jié)合應(yīng)用照相技術(shù)，讓路面破損檢測(cè)技術(shù)日益變得完善。通過動(dòng)態(tài)的定量分析獲取到路面破損情況的數(shù)據(jù)，然后結(jié)合圖像處理技術(shù)，從而達(dá)到有效的對(duì)路面圖像進(jìn)行處理的目的。這種檢測(cè)技術(shù)具有直觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、操作方便的特點(diǎn)。它的主要組成部分包括路面圖像攝影、系統(tǒng)軟件、錄像系統(tǒng)以及相應(yīng)的檢測(cè)裝置?，F(xiàn)階段，路面破損檢測(cè)技術(shù)對(duì)路面破損程度的分析處理和對(duì)所檢測(cè)到的圖像的處理技術(shù)已逐漸完善。

4 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)傳統(tǒng)市政道路路面路基檢測(cè)技術(shù)與無損檢測(cè)技術(shù)的對(duì)比，可知無損檢測(cè)技術(shù)具有檢測(cè)速度快，精度高，對(duì)路基路面無負(fù)面影響等優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，市政道路路面路基的質(zhì)量是車輛安全行駛的重要硬性影響因素，在市政道路投入運(yùn)營(yíng)后，要對(duì)其后期的保養(yǎng)和檢測(cè)重點(diǎn)關(guān)注，重視市政道路的質(zhì)量問題，做好相關(guān)檢測(cè)工作。但傳統(tǒng)檢測(cè)手段往往達(dá)不到我們要求的精度問題，在檢測(cè)過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種問題，所以目前廣泛采用的市政道路路面路基無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其檢測(cè)的精確性和快速性，能提高市政道路路面路基的施工質(zhì)量，為其投入運(yùn)營(yíng)和車輛安全行駛提供了保障。