高速公路路基路面早期病害检测及处治

2019-01-14黄开正

中华建设 2019年12期

关键词：平整度断面路基

黄开正

（作者单位：云南交通职业技术学院）

近年来，我国的高速公路建设十分迅速，在社会经济发展中发挥着重要作用，但是，随之产生的高速公路病害问题也引起了社会的广泛关注，积极加强高速公路病害检测，尤其是路基路面的早期病害检测并做好相应的预防十分重要。

一、高速公路路基路面早期病害检测

高速公路路基、路面的整体状态，对整个高速公路的安全性、稳定性、舒适性、服务寿命具有基础性影响，根据具体需要灵活地选择检测技术对提高高速公路早期病害的检测效率和质量具有重要意义，便于早期病害的预防和排除。

1.路基早期病害检测技术

路基检测技术有很多，不同工程中，会根据实际需要选择不同的检测技术。

（1）探地雷达检测

探地雷达检测（Ground Penetrating radar）是公路无损检测中最常用的一种，可用于路基检测，也可用于路面检测，有车载的也有手持的，是运用高频电磁波传播原理进行检测。电磁波传播穿越介质时，不同的介质层会产生不同的反射和折射，可通过计算机系统对接收天线接收到的回波进行计算分析，确定公路的内部结构，能准确地反映路基存在的脱空、裂缝、沥青层剥落、沉陷、含水量等，便于路基养护。探地雷达操作简单方便、分辨率高、效率高，深得市场青睐。

（2）声波检测

近年来，声波检测发展尤为迅速，利用弹性波在各种材料、结构上的传输情况进行记录和分析，可以判断路基的岩土介质和结构力学，进而分析结构内部的缺陷，经过不断的研究和改良，声波仪已经在公路路基检测上获得了大量运用。

（3）EH-4连续电导率剖面电磁法检测

EH-4系统是MT和CAMT的结合，结合了两种系统的性能，是一种利用天然电磁场和人工电磁场测量大地电阻率的一种测量方法，它将时间域和频率域有机结合，可通过丰富的接收频点获得电阻率的深度图像，给出现场的拟二维剖面结果供数据分析，十分实用。

（4）密度电阻成像检测

这是一种英国科学家提出的阵列勘探方法，现场测量时，只需预先测线，在测线上有一定间隔的测点，将全部电极设置在这些测点上，通过电极转换装置将这些电极组合成一定的电极距和电极装置，观测测点上的电阻率法，然后对计算机接收的数据进行数据分析、处理、成像、成图、解释，得到地质观测结果。

（5）可控源高分辨率地震检测

我国的高速公路建设地域广，有时候需对公路地基的抗震性能进行检测，可控源高分辨率地震检测技术是近年由油气开发勘探领域传过来的，应用还不够成熟，主要是检测时需要宽频带，而宽频带的低频分量信噪比和高频分量信噪比还很难得到较好的平衡，所以也是当前该项技术研究的重点。

2.路面早期病害检测技术

根据我国的相关标准、规范，高速公路的路面检测应包含弯沉、平整度、破损状况、摩擦、裂缝等，还可以根据工程检测的实际需要进行基层完整度、车辙、厚度等相关指标的检测。常用的检测方法主要有以下几种：

（1）路面弯沉检测技术

弯沉检测是路面检测的重要指标，首先由1953年Benke Iman（中文译名贝克曼）发明的梁氏弯沉仪进行检测，后来随着技术的进步，逐渐发展成静力弯沉仪、稳态动力弯沉仪，后引入电子技术后发展为脉冲式弯沉仪，也由单点最大弯沉检测发展到路面弯沉盆的检测，路面上由柔性发展到刚性，并且由路面性能的强度评价发展到对路面的各个层面的综合性评价，为路面的整体性能判断和评价提供参考和依据。

（2）路面平整度检测

路面平整度检测分为两大类：断面类和反应类，断面主要测路面的凹凸情况，反映的主要是实际、乘客直观感受到的平整度。路面平整度一开始用水平仪检测、3m直尺等，效率很低，20世纪90年代后，出现了平整度仪、颠簸累积仪、激光断面仪等，极大地丰富了检测技术，也提高了检测质量和效率。目前，国内外检测技术、仪器研究主要是针对断面类的，应用最为广泛的是激光断面仪。激光断面仪可达到80km/h的测速，精度也很高，基本原理是利用激光传感器测量路面和车体之间的距离，同时用加速计测量车体的竖向位移，得到断面剖面图，根据断面图可计算国际标准的平整度。

（3）路面摩擦系数检测

路面抗滑性影响行车安全，所以摩擦检测十分重要。路面抗滑性包括横向和纵向，纵向影响车辆滑行距离，横向影响行驶方向。我国最常用的检测方式是摩擦系数仪，但测速低、效率不高，人工检测存在较大的安全隐患，所以，国内从英国、瑞典等引进了较为先进的横向力系数测试仪，有刹车、不完全刹车式摩擦系数测试仪等，横向力系数测试仪应用最广，但随着科技的进步，自动化摩擦系数仪必定是未来路面摩擦系数检测的发展方向。

（4）路面破损检测

传统的路面破损检测主要是人工进行，效率低，检测结果受主观影响大，安全性也不高，所以近年来路标破损测试系统引进应用较广，通过摄像系统连续采集路面的图像，然后系统处理和人工判读结合，可较快地对路表的破损状况进行分类和评估。

（5）裂缝的OTDR检测

裂缝对路面的稳定性、安全性，以及长期的结构破坏影响很大，所以针对路面裂缝的检测十分重要。OTDR反射技术用于路面裂缝的检测，是利用了传感器输出的信号反射测量参数在空间上的变化观察路面的损伤情况，也就是说，输出的信号是沿着光线方向传播的，会有部分散射，当路面有裂缝遇到阻碍、损伤时，散射光被反射回来的光就强，反之则弱，由此，可根据散射光的入射、返回时间、方向，确定路面损耗的点、损耗区域、程度等，并绘制时域包络曲线，更直观地观察路面裂缝的损害情况。

二、高速公路路基路面早期病害处治

高速公路早期病害检测的目的是为了加强病害和排除，所有的检测结果都应为这一目标服务，根据病害的“轻级”“重一级”“重二级”进行病害处治。

1.针对“轻级”早期病害的处治

“轻级”病害主要是指高速公路的破损不严重，不影响公路的使用性能，裂缝宽度不足5mm，长度小于30m，当裂缝在2mm～5mm之间，应局部开窗处理，当裂缝小于2mm，应灌浆；更新桥梁的伸缩区域；路面损害较小，应局部开窗分别处理等。

2. “重一级”早期病害的处治

“重一级”病害是指公路路面损害非常严重，但没有影响公路的使用性能，路面的基层、干湿状态达不到要求，但又不影响公路的强度，路面裂缝宽度大于5mm。“重一级”病害路面，如果沉陷严重或分段水量超标，应进行局部开挖并补救，可采用粉喷桩、碎石桩进行处置；如果出现脱空、敲头搭板断裂，应对桥头基进行填筑和压实，重新浇筑桥头板；如果桥梁和路堤结合处出现问题，应设置板墙或挡土墙等。

3. “重二级”早期病害的处治

“重二级病害”是指路面的破损十分严重，使用性能不佳，强度达不到相关标准，路基的裂缝宽度大于5mm，或者虽然裂缝宽度小于5mm但弯沉值超标，路面的干湿状态也没有达到要求。如果路面强度不合格，压缩模量不符材料的基本要求，路面弯沉值回弹力较小，可以对整个路基进行翻修；如果翻修时发现基层已经损害十分严重，路基的含水量过大，应对路床进行注浆，路床和基底都应翻修。