高速公路路基路面無損檢測分析

李敏輝

（云南云嶺高原山區(qū)公路工程檢測有限公司，云南 昆明 650000）

0 引言

高速公路的改建、新建在實(shí)施進(jìn)程中，非常關(guān)注項目施工質(zhì)量和實(shí)際路用性能，從而體現(xiàn)出施工檢測的重要性。以往使用的高速公路施工檢測技術(shù)比較單一，而且檢測水平較低，往往在支出大量資金后，還不能保證路面檢測質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，必須對施工檢測技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，滿足高速公路快速無損檢測要求。

在眾多檢測技術(shù)基礎(chǔ)上，研發(fā)出無損檢測技術(shù)，所謂無損檢測技術(shù)，即非破壞性檢測，主要是利用檢測對象內(nèi)部結(jié)構(gòu)異?；虼嬖诘娜毕菀鸸?、磁、電等反應(yīng)的變化，借助現(xiàn)代化的技術(shù)和設(shè)備，對被檢測對象內(nèi)部存在的問題進(jìn)行檢測和測試的方法，很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)檢測手段的不足，不僅不會破壞高速公路路面結(jié)構(gòu)，還可以通過快速檢測提高效率，節(jié)省檢測成本，及時發(fā)現(xiàn)高速公路工程施工的不足，滿足高速公路項目發(fā)展需求。

1 傳統(tǒng)檢測技術(shù)存在的局限性

高速公路是我國重點(diǎn)基礎(chǔ)建設(shè)項目之一，在高速公路應(yīng)用過程中，需要對其進(jìn)行定期的質(zhì)量檢測，對高速公路潛在的裂縫、松散等問題進(jìn)行提前評估，以便及時有效地制定防范對策。

對于高速公路路基路面質(zhì)量檢測來講，需要對檢測技術(shù)的應(yīng)用加強(qiáng)重視。通常以傳統(tǒng)檢測技術(shù)為主，如鉆孔取樣法，該方法在應(yīng)用過程中，需要利用鉆孔的方式對部分公路樣本進(jìn)行獲取，并在試驗室檢驗的輔助下，全面獲得公路相關(guān)數(shù)據(jù)。將獲得的數(shù)據(jù)與公路標(biāo)準(zhǔn)值相對比，得出高速公路的基本情況。但是從實(shí)際情況中可知，該檢測技術(shù)存在明顯局限性，不單要取樣，還要檢驗等，整個流程相對復(fù)雜，需要消耗大量時間。

與此同時，質(zhì)量檢測過程中，采樣以某段為主，無法對整體公路質(zhì)量進(jìn)行反映?？偠灾?，高速公路路基路面質(zhì)量檢測的重要性不言而喻，但傳統(tǒng)檢測技術(shù)的局限性相對突出，對檢測的精準(zhǔn)性產(chǎn)生影響，不僅無法精準(zhǔn)反映高速公路整體狀況，而且對公路后續(xù)管養(yǎng)措施的實(shí)施產(chǎn)生阻礙。

除此之外，存在安全隱患的路段可能未被檢測到，時間一長，安全隱患會不斷加劇，從而導(dǎo)致高速公路的運(yùn)營風(fēng)險明顯增加[1-3]。

2 工程概況

此次研究的高速公路工程的路線全長為70.26km，項目主線遵循高速公路標(biāo)準(zhǔn)。在公路項目的建設(shè)階段，施工質(zhì)量檢測主要采取無損檢測技術(shù)，負(fù)責(zé)施工壓實(shí)度、彎沉值、平整度的檢測。被檢測路段的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計為5cm 中粒式瀝青混凝土面層，基層為25cm 水泥穩(wěn)定砂礫，底基層是35cm 級配碎石底基層。應(yīng)用無損檢測技術(shù)后該項目檢測水平整體得到提升，也為路基路面設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化、公路施工質(zhì)控與質(zhì)量評定等提供了依據(jù)。

3 高速公路路基路面無損檢測技術(shù)的分類

3.1 地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)

地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)的工作原理是通過天線來發(fā)射電磁波，不斷向四周進(jìn)行輻射，當(dāng)遇到不同介質(zhì)面時，所收到的反映信號存在一定的差異。通過反射信號送達(dá)的具體時間和目標(biāo)，來正確判斷所處地質(zhì)情況。由此可知，在對路基路面中存在的問題進(jìn)行檢測時，可以合理化應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)，不單要對問題發(fā)生的規(guī)律開展總結(jié)，還要深入分析隱患的程度，從而使得相關(guān)隱患得到有效整治。對該檢測技術(shù)而言，其分辨率和檢測精準(zhǔn)度都相對較高，可以有效完成介質(zhì)分布的探查工作[4-5]。

3.2 頻譜分析檢測技術(shù)

對該技術(shù)而言，主要通過傳感器來獲得面波頻率，并全面分析傳播頻率的變化值。同時，在傳播頻率變化值的基礎(chǔ)上，完成高速公路路基路面質(zhì)量檢測工作。其檢測原理是在高速公路中制造頻率波，該頻率波所維持的時間較短，產(chǎn)生頻率波的地表會不斷向四周擴(kuò)散，并逐漸形成瑞雷面波。對沖擊力度以及沖擊方式進(jìn)行合理化調(diào)整之后，頻率也會隨之發(fā)生改變。此時，可以完成不同面波狀態(tài)下的頻率收集工作，從而有效完成高速公路路基路面質(zhì)量檢測工作。

3.3 圖像檢測技術(shù)

對于圖像檢測技術(shù)來講，按照成像方式可以將該技術(shù)劃分兩種：一種是紅外成像技術(shù)，其檢測原理是對不同材料的導(dǎo)熱性進(jìn)行利用，來全面分析高速公路內(nèi)部結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。利用熱敏傳感器對高速公路路基路面材料溫度分布狀況進(jìn)行全面獲取，通過紅外圖像對公路內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行全面呈現(xiàn)。檢測人員依據(jù)圖像情況，對路基路面質(zhì)量狀況展開全面分析。另一種是激光全息圖像技術(shù)。該技術(shù)利用全息的方式，獲得高速公路全息圖像。檢測人員依據(jù)圖像對公路的各項指標(biāo)展開分析，從而完成高速公路路基路面的質(zhì)量檢測工作?？偠灾瑑煞N技術(shù)的圖像獲取方式不同，使得分析參數(shù)也存在明顯的差異性。另外，圖像檢測技術(shù)的直觀性更加明顯，并且數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性較高[6-7]。

3.4 超聲波檢測技術(shù)

在對超聲波檢測技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時，先把超聲波發(fā)送到待檢測材料中，通過反饋回的反射波對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行獲取，將獲取的參數(shù)做依據(jù)，對公路結(jié)構(gòu)情況開展深入分析。主要的檢測方式為：把傳感器設(shè)置在特定位置，對超聲波的反射波信息實(shí)施精準(zhǔn)獲取。之后開展計算，此時要對材料自身的彈性模量以及抗折能力等參數(shù)進(jìn)行全面考量，并綜合分析材料的實(shí)際質(zhì)量。另外，該技術(shù)能夠全面分析公路結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的缺陷以及安全隱患。與其他檢測技術(shù)相對比，該技術(shù)的操作方式以及成本投入都存在一定優(yōu)勢，所以在高速公路路基路面檢測中的使用頻率較高。

3.5 激光檢測技術(shù)

在高速公路路基路面質(zhì)量檢測中，對激光檢測技術(shù)進(jìn)行全面應(yīng)用，可以使該技術(shù)的作用得到充分發(fā)揮。這主要是光電流與激光強(qiáng)度之間具有正比變化關(guān)系，即伴隨光電流的強(qiáng)度不斷增大，激光光度也會隨之明顯增大。要想保證路基路面質(zhì)量檢測的精準(zhǔn)性，在正式檢測前期，要對電流與位移之間的位置進(jìn)行明確，以此使光電流與激光之間的正比關(guān)系得到確保。當(dāng)這些因素被明確后，光電流變化值與激光變化值能夠?qū)β坊访鎸?shí)際情況進(jìn)行全面反映。

3.6 三維巡檢技術(shù)

隨著時代的快速發(fā)展，高速公路路基路面質(zhì)量檢測工作的復(fù)雜性也不斷提升，要想確保檢測的效率和精準(zhǔn)性，就要對智能先進(jìn)的檢測技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，有利于高速公路質(zhì)量檢測工作妥善完成。所以，要利用三維巡檢技術(shù)展開高速公路質(zhì)量檢測工作，該技術(shù)具備高效性以及全面性等特點(diǎn)，并應(yīng)用數(shù)字信息化技術(shù)，從而使得該技術(shù)的先進(jìn)化程度較高，甚至將數(shù)據(jù)采集、分析處理以及數(shù)據(jù)平臺管理集于一體。

三維巡檢技術(shù)在應(yīng)用過程中，將公路三維快速巡檢系統(tǒng)-RFIS 當(dāng)成核心，利用檢測車配備的三維巡檢設(shè)備實(shí)施檢測。該過程所要使用的設(shè)備以激光掃描儀以及全景相機(jī)等為主，工作人員在開展檢測工作前，要對設(shè)備進(jìn)行有效調(diào)試，系統(tǒng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時，就可以在所需檢測公路中正常行駛。此時將速度控制在60km/h 即可，之后設(shè)備就會利用自帶的相機(jī)以及衛(wèi)星系統(tǒng)等，對數(shù)據(jù)實(shí)施全面收集。對全景相機(jī)來講，該設(shè)備可以精準(zhǔn)檢測路面的車轍、平整度以及損壞狀況，并將誤差控制在較小范圍內(nèi)。當(dāng)數(shù)據(jù)收集完成后，系統(tǒng)會自動化處理這些數(shù)據(jù)，該過程可以對多源點(diǎn)云以及圖像數(shù)據(jù)處理軟件等進(jìn)行應(yīng)用，使得獲取數(shù)據(jù)得到數(shù)字化的處理。三維巡檢技術(shù)在應(yīng)用過程中，形成相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程，這樣可以依據(jù)公路管理要求以及適用范圍等，來進(jìn)行多方面綜合性梳理和評價，進(jìn)而確保公路管理向高效智能化方向轉(zhuǎn)變。

4 無損檢測技術(shù)在高速公路路基路面檢測中的應(yīng)用

4.1 高速公路路基路面抗滑性檢測

想要對抗滑性進(jìn)行檢測，就要將車輪與路面之間的摩阻力當(dāng)成重點(diǎn)，并在相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。該過程的原理是車輪與路面之間緊密結(jié)合，通過在車上堆放不同重量的荷載，來有效改變路面上承載的車輪壓力。此時確保測試車輛處于勻速狀態(tài)，以此使車輪方向和車輛行駛方向保持一致，在傳感器的輔助下，有效測試車輛和路基路面之間的摩阻力，與數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合分析，最終總結(jié)出相應(yīng)的結(jié)論。

4.2 高速公路路基路面平整度檢測

當(dāng)前，我國尚未自主研發(fā)出高質(zhì)量平整儀，在對平整度進(jìn)行測試時，所應(yīng)用的儀器設(shè)備以英國激光平整儀改進(jìn)儀器設(shè)備為主，該改進(jìn)儀器設(shè)備指的是一種非接觸式平整度測試車，主要的構(gòu)成部件不單包括便攜式電腦激光器，還將距離傳感器以及處理器等涵蓋其中。具體測試步驟為：先定標(biāo)。定標(biāo)工作完成后，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上，電腦和傳感器能夠全面收集段長、起點(diǎn)以及終點(diǎn)位置相關(guān)參數(shù)。當(dāng)速度達(dá)到某個恒定值后，就會進(jìn)入測試段且不斷收集數(shù)據(jù)。測試車上自帶的處理器會自動處理測試的結(jié)果，并且利用國際平整度指標(biāo)IRI 值來進(jìn)行輸出[8-10]。

4.3 路面車轍快速檢測

對高速公路路面無損檢測技術(shù)來講，路面車轍檢測技術(shù)相對完善。該技術(shù)通過非接觸式距離傳感器來完成相應(yīng)的檢測工作，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在速度快、檢測準(zhǔn)確度高等方面，對橫梁、車輛行駛中心線以及車轍之間的相差距離進(jìn)行全面檢測，之后按照相關(guān)計算方式，對車轍相對于路面的深度進(jìn)行有效明確。當(dāng)前，美國以及澳大利亞等國家生產(chǎn)的車轍自動檢測儀相對科學(xué)可靠。如澳大利亞生產(chǎn)的車載式車轍自動檢測儀，這個儀器設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)以檢測速度快、精準(zhǔn)度高為主，從而在高速公路工程中得到廣泛應(yīng)用。

4.4 路面病害識別

對于高速公路路基路面檢測的視覺觀察檢測法來講，其在消費(fèi)者經(jīng)驗和公路路面實(shí)際狀況的基礎(chǔ)上，對公路病害現(xiàn)象展開檢測。該方法中存在一定的主觀性，導(dǎo)致具有一定的局限性。在進(jìn)行水泥路面病害識別時，將裂縫類、破碎板類以及接縫損壞類等當(dāng)成重點(diǎn)識別的病害，拱起類病害出現(xiàn)的概率相對較低，且這種病害通過人眼無法有效識別。在對瀝青路面病害進(jìn)行識別時，將修補(bǔ)類以及坑槽類等當(dāng)成識別重點(diǎn)，泛油以及沉陷等病害出現(xiàn)概率相對偏低，也屬于僅僅通過人眼無法分辨的病害。對這些人眼無法識別的病害來講，在現(xiàn)場檢測調(diào)查時，需要進(jìn)行詳細(xì)記錄。

4.5 瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評價

對瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來講，伴隨著使用環(huán)節(jié)以及累計軸載使用次數(shù)的不斷增加，路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度出現(xiàn)不斷下降的態(tài)勢。當(dāng)路面結(jié)構(gòu)降至臨界值時，則要開展補(bǔ)強(qiáng)作業(yè)，有利于提升路面使用性能。需要注意的是，確保大中修補(bǔ)強(qiáng)的時間，不宜過早或過晚，當(dāng)時間過早時，路面的作用無法得到最大化呈現(xiàn)，從而導(dǎo)致浪費(fèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)；若時間過晚時，路面就會出現(xiàn)較為嚴(yán)重的損壞，從而增加了補(bǔ)強(qiáng)修補(bǔ)的成本，由此可知，需要對時間進(jìn)行科學(xué)掌控。

5 結(jié)語

綜上所述，高速公路施工檢測是了解項目施工質(zhì)量的有效方法，現(xiàn)場工作人員采取科學(xué)有效的檢測技術(shù)，在保證公路工程不被破壞的前提下快速實(shí)施檢測，及時了解施工情況與質(zhì)量，根據(jù)檢測結(jié)果判斷是否存在異常、病害。應(yīng)用無損檢測技術(shù)，是現(xiàn)階段高速公路施工檢測的一種新技術(shù)手段，對比傳統(tǒng)檢測方法具有完整性、效率高等優(yōu)勢，既提高了施工檢測效率，降低施工造價，又可以有效檢測出路基的不密實(shí)、空洞等情況。同時，無損檢測技術(shù)可以保證檢測結(jié)果精度，及時了解到施工現(xiàn)狀，一旦發(fā)現(xiàn)問題和故障可以及時組織解決，對于高速公路檢測工作而言，屬于高效率、低成本的檢測手段。