瀝青路面無損檢測技術(shù)的應(yīng)用研究

尚 芳 陳大方

（新鄉(xiāng)市公路管理局瀝青一庫，河南 新鄉(xiāng) 453000）

當(dāng)前，我國公路行業(yè)已進(jìn)入“建養(yǎng)并重”的發(fā)展時(shí)期，瀝青路面是我國高等級(jí)公路的主要路面結(jié)構(gòu)形式，隨著公路使用年限的不斷增加，瀝青路面早期病害愈加嚴(yán)重。無損檢測技術(shù)不會(huì)對路面造成破壞性的損傷，同時(shí)，具有精度高、操作方便、檢測速度快等優(yōu)勢，因此，開展瀝青路面無損檢測技術(shù)應(yīng)用研究具有重要的意義。如無核密度法、探地雷達(dá)法、落錘式彎沉檢測等，在瀝青路面檢測中，車載落錘式彎沉儀是一種高效、便捷的無損檢測設(shè)備，在路基路面彎沉檢測中，選用該設(shè)備，可達(dá)到加快檢測速度、提高檢測質(zhì)量、減少檢測費(fèi)用的目標(biāo)。這種檢測方式的應(yīng)用，能夠有效提高公路養(yǎng)護(hù)管理水平，是實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

1 路面檢測中無損檢測法的類型

無損檢測是為了克服有損檢測缺陷的一種檢測方法，是指被檢測對象使用性能不受到任何損害或影響的前提下，檢測其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化情況。主要依托先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)，采用物理、化學(xué)等方法進(jìn)行測試與檢查。作為工業(yè)發(fā)展必不可少的有效工具，無損檢測是一個(gè)國家工業(yè)化水平的象征。在公路工程無損檢測中，常用的無損檢測方法包括激光路面平整度檢測、探地雷達(dá)路面厚度檢測、落錘式彎沉檢測路面承載力等。具體如下：1）激光路面平整度檢測。在路面平整度檢測中，最常用的檢測方法如3m直尺法、顛簸累積值法、激光平整度儀檢測法等。激光斷面儀是最常見的一種路面平整度檢測設(shè)備，在路面檢測中不僅可以檢測路面平整度，還可以檢測路面車轍和構(gòu)造深度等。其主要構(gòu)成包括激光傳感器、加速度傳感器、數(shù)據(jù)采集儀器等，能夠在很短時(shí)間內(nèi)完成路面平整度檢測。其本質(zhì)是采用了激光測距原理，一標(biāo)準(zhǔn)剛性梁上安裝多個(gè)（兩個(gè)以上）激光位移傳感器，剛性梁可安裝在車尾部。隨著承載車的行走，測試儀會(huì)自動(dòng)記錄激光發(fā)射口到路面的距離，并繪制折線圖輸出，可以直觀了解路面的變化情況。2）探地雷達(dá)路面厚度檢測。探地雷達(dá)也被叫做透地雷達(dá)，是利用發(fā)射天線將高頻電磁波反射到地下，隨后通過接收天線對反射回地面的電磁波進(jìn)行接收。在地下介質(zhì)中，電磁波傳播過程中將遇到電性差異的分界面，這種情況下，便會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象。根據(jù)接收到的信息，如波形、振幅強(qiáng)度等，可判定地下介質(zhì)的實(shí)際情況。相比其他檢測方法，探地雷達(dá)的適用性更廣泛，可用于巖石、泥土、混凝土、瀝青等各類材料。3）落錘式彎沉路面承載力檢測。在路面承載力檢測中，多采用落錘式彎沉檢測系統(tǒng)，其主要構(gòu)成成分包括加載系統(tǒng)、控制與數(shù)據(jù)采集處理、位移傳感器等。在計(jì)算機(jī)控制下，通過液壓傳動(dòng)裝置將重錘提升到一定高度，隨后自由下落。強(qiáng)大沖擊力作用于承載板，并向路面?zhèn)鬟f。此時(shí)形成的脈沖載荷將會(huì)促使路面在極短時(shí)間內(nèi)變形。設(shè)置在各個(gè)位置的傳感器便可對路面結(jié)構(gòu)層的變形情況進(jìn)行真實(shí)記錄，并向計(jì)算機(jī)傳送，測算出所需數(shù)據(jù)信息。

2 工程概況

某公路工程全長32.903km，沿線礦產(chǎn)資源豐富，重載超載現(xiàn)象嚴(yán)重。此外，建成通車時(shí)間較長，在行車荷載和自然因素等長期作用下，路面早期病害嚴(yán)重，甚至已對道路使用性能造成了一定影響。本路段整體路段情況分為兩段，其中K0+000～K8+180段，是在老縣道基礎(chǔ)上拓寬，現(xiàn)有路線長度為8180m，12m為路面寬度。該路段維持原來路面結(jié)構(gòu)，如表1所示。

其他路段則是在原路線基礎(chǔ)上改建，起訖樁號(hào)為K8+180～K77+739。2013年因路面病害嚴(yán)重，對嚴(yán)重路段原路面病害進(jìn)行了挖除處治，輕微病害段僅做修補(bǔ)處理，隨后在其上進(jìn)行了瀝青混凝土薄層罩面加鋪處理。具體情況如表1所示。

表1 路面結(jié)構(gòu)形式類型

3 路況情況分析

本工程沿線存在豐富的礦產(chǎn)資源，集中有較多煤礦、砂石料廠等，因此存在較為嚴(yán)重的超載重載情況。加之自然因素等長期作用下，路面早期病害問題嚴(yán)重。隨著使用年限的不斷增加，路面病害進(jìn)一步加劇，甚至出現(xiàn)了嚴(yán)重的沉陷、坑槽等病害，大大降低了路面的使用性能。本工程此前進(jìn)行了一次薄層中修罩面處治，但僅能起到恢復(fù)表面功能的效果，未達(dá)到良好的原路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)作用，因此，路面病害問題仍很嚴(yán)峻。甚至出現(xiàn)了反射裂縫等現(xiàn)象。為避免路面病害持續(xù)發(fā)展，為有效控制路面病害，提高路面使用性能，做好路面結(jié)構(gòu)狀況檢測至關(guān)重要。車載落錘式彎沉儀是一種常見的路面無損檢測設(shè)備，將其用于路面檢測，可有效提升測定的精準(zhǔn)度。

4 車載落錘式彎沉檢測分析

1）試驗(yàn)檢測流程。在路面無損檢測中，采用車載落錘式彎沉儀檢測時(shí)，需先布設(shè)測點(diǎn)，并按照既定的流程進(jìn)行試驗(yàn)操作。（1）測點(diǎn)布置。根據(jù)路面實(shí)際情況，確定測點(diǎn)位置和數(shù)量。一般，可將測點(diǎn)布設(shè)到行車道輪跡帶上，并利用距離傳感器定位，從而獲取彎沉值。（2）試驗(yàn)過程中，要根據(jù)具體情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)車載落錘式彎沉儀的承壓板位置，保證其始終與測點(diǎn)對應(yīng)，隨后放下所有傳感器，并將落錘裝置啟動(dòng)。待車載落錘式彎沉儀自由下落后，將有巨大沖擊力產(chǎn)生，在此過程中傳感器可自動(dòng)捕捉到落錘對路面結(jié)構(gòu)所形成的位移變化，通過計(jì)算機(jī)設(shè)備便可自動(dòng)記錄與計(jì)算該變形情況，從而獲取路面動(dòng)態(tài)彎沉盆。2）試驗(yàn)檢測結(jié)果。通過車載落錘式彎沉儀對本路段進(jìn)行彎沉檢測，所得結(jié)果如下：彎沉值分布范圍在15～30（0.01mm），占40%左右，彎沉值在30（0.01mm）以上的，占30%左右。由此說明，本工程的彎沉值、變異系數(shù)偏大，相比設(shè)計(jì)彎沉，實(shí)測彎沉值較大。

為了有效控制計(jì)算誤差，在計(jì)算時(shí)，需對溫度、濕度等環(huán)境因素是否會(huì)影響彎沉盆進(jìn)行綜合考慮。一般可做溫度場試驗(yàn)，將傳感器埋設(shè)到路線內(nèi)，從而獲取路面結(jié)構(gòu)層的實(shí)測溫度，并得到溫度修正系數(shù)。結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行彎沉季節(jié)修正，所選計(jì)算公式如下：

l0=(l0+Z0S)K1K3

其中，代表彎沉可由l0表示；全部測點(diǎn)彎沉的平均值可由表示；全部測點(diǎn)彎沉的標(biāo)準(zhǔn)差可由S表示；保證率有關(guān)的系數(shù)可由Z0表示；溫度修正系數(shù)可由K3表示；季節(jié)修正系數(shù)可由K1表示。通過公式可得彎沉結(jié)果，彎沉平均值為25（0.01mm），標(biāo)準(zhǔn)差為15.26（0.01mm），變異系數(shù)為61.02%，代表值為50.01（0.01mm）。

3）路面結(jié)構(gòu)承載力評價(jià)。經(jīng)分析，本路段路面結(jié)構(gòu)彎沉較大，局部路段土基模量小，存在嚴(yán)重的路面病害問題，路面結(jié)構(gòu)已無法達(dá)到當(dāng)前交通流量需求，因此，需進(jìn)行改造處置。基于經(jīng)濟(jì)性原則，為充分利用原路面結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能降低挖補(bǔ)量，僅挖補(bǔ)嚴(yán)重病害路段。方案為彎沉40（0.01mm）以上部分做挖補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)處治，待基層底基層挖除之后，可填補(bǔ)水泥穩(wěn)定碎石，20～30cm厚。此外，銑刨面層瀝青混合料，或加鋪冷再生瀝青混合料。由此可見，適當(dāng)調(diào)節(jié)路面結(jié)構(gòu)組合形式，如調(diào)整基層或面層厚度，提升土基承載力，便可滿足重載交通需求。

5 結(jié)束語

總之，當(dāng)前我國正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期，公路交通規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，每年都會(huì)增建或翻修不同等級(jí)的公路。然而，在公路里程日益增加的同時(shí)，受行車荷載、自然環(huán)境等多種因素限制，大量公路路面出現(xiàn)了不同程度的早期病害，如裂縫、坑槽、車轍等，嚴(yán)重影響了路面結(jié)構(gòu)使用性能，導(dǎo)致路面過早進(jìn)入維修養(yǎng)護(hù)期。為準(zhǔn)確了解路面病害情況，對路面進(jìn)行有針對性地檢測和結(jié)構(gòu)性能評價(jià)具有重要意義。車載落錘式彎沉儀是一種靈活、便捷、高效的路面檢測設(shè)備，將其用于路面檢測，可有效提高檢測精確度。