沿海地区高速公路病害精确诊断技术研究

□文/肖国良 吴景海 王德群

沿海地区高速公路病害精确诊断技术研究

□文/肖国良 吴景海 王德群

文章首先从病害种类、病害特征及病害权重3个方面对沿海地区高速公路的病害进行分析，在此基础上根据不同基层、路基状况，选取25个代表性路段分别采用地质雷达、落锤弯沉仪、动力锥贯入仪及瑞雷波等检测手段进行综合检测及数据分析，建立多方面、多角度的基层、路基的评估标准。最后通过逐步分析及排除法等方式形成病害精确诊断技术。

沿海地区；高速公路；病害；诊断；评估标准

我国沿海地区软土分布广，地下水位高，后期沉降大，路基填料差，土基模量低，压缩性高。同时沿海城市多为经济发达地区，交通量大，重载车比例高且路网密集，交叉较多，高填土路堤比重较大，加之施工质量参差不齐，一些高速建成通车不久，就产生了病害。目前检测技术侧重于路面使用性能的评价，单一的无损检测技术无法对沿海地区高速公路基层、路基产生的病害实现精确诊断。因此，通过理论分析、试验研究、综合检测技术相结合，形成路面基层、路基病害快速、无损、量化及互补的高速公路的精确诊断技术和评估标准。

1 沿海地区高速公路病害特征研究

首先分析沿海地区高速公路病害特征。选取长深、京沪、荣乌等15条高速公路为样本，通过对近3 a检测结果的统计分析发现，沿海地区高速公路的主要病害为龟裂、纵向裂缝、沉陷及车辙。各种病害的种类及权重见图1。

图1 病害种类及权重

由图1可以发现，占权重最多的是龟裂，其块度多数＜0.2 m，缝宽＞5 mm，属于严重龟裂；其次是纵向裂缝，严重处缝宽达2 cm，长度约为50～200 m，达到“重”的标准；第三是路面沉陷，深度在10～30 cm，这种重度沉陷在行车时带来安全隐患；最后是严重车辙，深度一般在20～40 mm，在车辙的比例中达到11%～17%。

通过病害特征的研究发现，沿海地区高速公路的主要病害是龟裂、纵向裂缝、沉陷及重车辙，病害程度重，多数可能是由基层、路基问题引起的，病害诱因较深，见图2，成因复杂，一些常规的检测手段分析能力不足，难以实现病害的精确诊断。

图2 现场铣刨后槽底现状

2 综合诊断评估标准研究

在国外由于其施工质量较好，病害成因简单，虽然拥有雷达、瑞雷波、动力锥贯入仪、落锤弯沉仪等检测设备，但真正用于病害成因分析的主要依靠雷达、落锤检测手段。国内病害成因复杂，仅采用一种或两种检测设备，指标单一，无法诊断出病害的真正原因。因此将多种检测方法综合运用、有机结合的精确诊断技术是非常必要的。鉴于此，根据不同基层、路基状况，选取25个代表性路段分别采用地质雷达、落锤弯沉仪、动力锥贯入仪及瑞雷波等检测手段进行综合检测及数据分析，建立多方面、多角度的基层、路基的评估标准，见表1。

对基层采用落锤弯沉仪动态模量表征基层的强度，采用地质雷达图像的反射波同相轴连续性表征基层完整性，见表2-表3和图3。

表1 代表路段检测

表2 基层的强度类型划分和动态模量范围 MPa

表3 地质雷达图像评估标准（基层）

图3 地质雷达典型图谱（基层）

对路基采用落锤弯沉仪动态模量表征路基的模量、采用动力锥贯入仪表征路基的强度，采用地质雷达的同相轴连续性表征路基不同深度的密实性。采用瑞雷波波速表征路基不同深度的软硬程度，见表4-表6和图3-图4。

表4 路基的强度类型划分和模量范围 MPa

表5 瑞雷波波速评估标准（路基） m/s

表6 地质雷达图像评估标准（路基）

图4 瑞雷波典型曲线

图5 地质雷达典型图谱（路基）

采用雷达波形判断基层、路基的完整性和密实性、通过落锤弯沉仪判断基层、路基的模量、通过动力锥贯入仪判断基层、路基的强度、通过瑞雷波波速判断路基的密度。综合以上的研究成果，建立了互为补充、有机结合的评估标准，为沿海地区高速公路的病害成因的精确诊断提供了重要的基础。

3 病害精确诊断技术研究

精确诊断应先从最直观的路面病害调查开始，采用一般检测技术，先对路面5项指标（路面损坏PCI、路面平整度RQI、路面车辙RDI、抗滑性能SRI、结构强度PSSI）进行检测，根据各指标所反映出的路面损坏状况并结合历史维修资料，对路面破损病害的类型、病害的程度等进行判定，初步分析病害成因。

根据初步原因分析的结果，针对可能产生病害的原因，采取相对应的特殊检测方法，进行针对性的检测及分析，将多种检测方法的优势有机结合起来，对可能的原因进行评估，排除不可能的原因，从而得出病害成因。

若经过特殊检测方法排除后，各病害原因均不成立，则应返回初步分析，重新对病害成因进行分析定位，然后再结合特殊检测方法，进行检测，最终确定病害的成因。

综上所述，首先通过历史资料及病害调查，采用一般检测方法，初步判断病害成因；然后采取相对应的特殊检测方法，进行针对性检测及分析，多种有效检测手段纵向与横向的有机结合，逐步排除，最终实现病害成因精确诊断，精确诊断流程见图6。

图6 精确诊断技术流程

4 结论

1）沿海地区高速公路主要病害是龟裂、纵向裂缝、沉陷及车辙，病害程度重、诱因深（基层、路基问题），成因复杂，常规检测手段分析能力不足。

2）综合采用地质雷达图像、落锤弯沉仪动态模量、动力锥贯入仪转换模量、瑞雷波波速形成了互为补充、有机结合的检测方法和评估标准。

3）在研究病害特征和评估标准的基础上，提出了病害精确诊断技术。

[1]JTG H-20—2007，公路技术状况评定标准[S].

[2]孙立军.沥青路面结构行为理论[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]吴景海，王德群，商耀祥.高速公路路堤和路面软基病害检测及加固处理[J].中国公路学报，2003，16（2）：14-17.

□吴景海、王德群/天津市交通科学研究院。

U418

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1008-3197（2015）06-62-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2015.06.022

2015-10-09

肖国良/男，1978年出生，高级工程师，天津市交通科学研究院，从事高速公路养护科研工作。