高速公路路基路面病害的科学检测及预防养护

2021-05-19王敏娟

黑龙江交通科技 2021年4期

王敏娟

(山西路桥第一工程有限公司，山西太原 030000)

1 高速公路路基病害检测——探地雷达

采用探地雷达对高速公路路基进行病害检测原理为：根据路基范围内土质、岩层与不同地下介质在介电常数或电导率方面存在的差异，将不同物质存在的电性差异等特点作为测试开始的基础条件，形成一个反射界面，以此探测地下物体。雷达能向外发射电磁波，然后采用短脉冲形式从地面不断向下反射，当电磁波遇到电性有明显差异的界面时，将反射至地面，此时对反射需要的时间进行测定，即可确定探测深度。因从探地雷达发出的电磁波属于高频电磁波，所以地下介质会大量吸收，具体的吸收作用由介电常数与电导率两个指标决定。基于此，雷达穿透深度也会受到这两个指标的影响，比如当电导率和介电常数均较大时，雷达穿透能力将明显降低。

探地雷达是一种新型检测技术，能准确且快速的对空间体状态予以反映，能直接代替费用较高且操作复杂的钻探，可在路基病害检测过程中使用，检测出包括脱空、裂缝、剥落、沉陷等在内的多种病害。除此之外，该技术还能用于结构层厚度检测及维修效果评价。

2 高速公路路面病害检测——路面破损状况调查

路面破损一般是人们对路面施工与养护情况最直观的感受，基于此，大部分公路部门都对此引起了高度重视。就目前来看，这项指标还以人工采集为主，不仅存在很大的主观性，而且还存在一定安全隐患，工作效率也很低。对于这种现状，我国相关单位及部门引入了专门的测试系统，该系统的原理为采用摄像系统进行图像信息采集，然后利用处理软件对采集到的各项信息进行处理，并和人工判读充分结合，对实际的路面破损情况进行分类和统计。通过对该系统的应用，能有效提高工作效率，彻底解决以往采用人工进行调查时存在的危险性。伴随我国高速公路工程建设进一步发展，该系统必定成为重要设备类型。路面的行驶质量可以分成以下五个等级，不同质量等级采用RQI指数判定：当RQI指数在8.5以上时，为优等；当RQI指数在7.0～8.4范围内时，为良等；当RQI指数在4.5～6.9范围内时，为中等；当RQI指数在2.0～4.4范围内时，为次等；当RQI指数小于2.0时，为差等。

考虑到高速公路路面主要采用的是沥青路面，故可采用综合破损率这一指标，其计算公式为

(1)

式中:DR表示综合破损率；D表示路面破损面积；A表示路面面积；Dij表示i、j两类损坏的面积；kij表示i、j两类损坏的损坏程度换算系数，如表1所示。

表1 损坏程度换算系数

3 高速公路路基路面预防养护

3.1 裂缝嵌填

裂缝嵌填是指在裂缝中填入填缝料，其中，填缝料主要由沥青、添加剂构成。该方法对路面状况基本没有任何影响，但能有效降低恶化率，起到延长路面结构使用寿命的作用。在路面温度相对较低的情况下，该预防养护方法可以达到最佳效果，这是因为随着温度的不断降低，路面将开始收缩，使裂缝宽度变大，允许更多嵌缝料进入。因此，裂缝嵌填施工不仅以在温度相对较高或潮湿的情况下进行。

3.2 雾状封层

雾状封层是指借助专门的设备在现有沥青路面均匀洒布封层材料与铁钢砂，其中，雾封层材料能填补路面上细小的裂缝及空隙，具有防水与抑制松散等功效，避免路面材料发生老化；而铁钢砂能提高路面粗糙度，增大摩擦系数，保证行车安全。这项工艺的合理应用能大幅提高路面整体抗滑性能，防止水损害现象的发生，实现对路面结构的有效保护，大幅延长整个路面结构的寿命，是一种技术可行、经济合理、效果显著的预防性养护技术。

3.3 微表处

微表处是指采用乳化沥青、石屑、填料、外掺剂与水根据一定比例通过搅拌而成的混合料，通过均匀洒布在路面上形成封层，起到消除、封闭所有路面病害的作用。它主要具有以下几个方面的性能优势：(1)在整个路表面进行摊铺，形成新的防水面，减少或避免水分发生的下渗；(2)可提供一个全新的磨耗层；(3)增加路面摩擦度；(4)保证路面整体美观性与平整度；(5)避免路面材料发生老化和松散，延长路面结构寿命；(6)能对已处于稳定状态的车辙予以填补；(7)缩短交通封闭时间，具体的开放时间和工程实际情况有关。当封层厚度为12.7 mm，气温不低于24 ℃，且空气湿度不超过50%时，一般只需要封闭1 h左右的交通，但要注意在开放交通的早期，不允许有转弯、急刹；(8)作为一种路面的预防性养护技术，也可直接在新建道路上使用，以形成表面磨耗层，这样能大幅减少石料用量，起到降低工程造价的作用，并能从根本上避免早期水损坏；(9)整个施工过程中都具有良好的环保性，比如可在常温条件下施工，且不会产生噪音、烟雾与粉尘，同时也没有废水和废料排出。

微表处施工中，应严格注意以下几点：(1)所用石料应清洁、坚固且耐磨，其级配以中粒式或粗粒式为宜，在成型之后，厚度应达到5 mm或10 mm；(2)所用乳化沥青应是采用聚合物经改性而成的，一般情况下为SBR胶乳，也可直接使用SBS改性沥青，沥青残留物软化点应相对较高；(3)在微表处所用混合料的设计过程中，可将稀浆封层混合料设计作为基础，增加碾压粘砂与磨耗两项试验，用于评估混合料的抗水毁能力，并确定沥青的最大用量；(4)如果将微表处用于对车辙进行修补，应做好碾压变形测试；(5)施工前若检查发现路面上存在病害，应在施工开始前将其处理完成，否则将影响微表处施工效果；(6)微表处施工中，可根据路面的实际情况确定单层还是双层摊铺，当路段的重型车较多且交通量相对较大时，微表处厚度应达到10 mm以上，当路段的交通量为中等时，微表处厚度可采用7 mm，当路段交通量较小时，采用3～4 mm的厚度即可。