公路工程常见病害及试验检测方法

2021-07-13邹昊天

运输经理世界 2021年35期

邹昊天

（贵州宏信创达工程检测咨询有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

结合公路运行现状可以得知，路面病害问题无法避免，如果出现严重病害，不但会给车辆的安全行驶带来严重影响，而且会降低路面结构的稳定性，故采取科学的试验检测方法，针对公路开展专业的试验检测，根据最终的监测数据，制定出完善的处置方法，减少路面病害带来的负面影响。为确保道路车辆的安全行驶，本文主要分析现阶段公路工程常见病害产生原因和试验检测方法。

1 研究背景

当前，在某些公路项目验收环节，没有形成良好的工作机制，导致相关人员无法根据具体情况开展验收工作，也就无法快速发现公路运行过程中存在的质量和安全问题。通过加强试验检测，能够帮助工作人员获取精确的数据信息与安全数据信息，然后将具体的检测数据和设计要求进行对比，更好了解公路工程的具体情况，为后续的验收工作提供良好依据。

2 公路工程常见病害

2.1 坑槽病害

公路工程坑槽病害特别常见，所谓坑槽病害，主要指的是公路路面使用较长时间之后，受外界环境因素带来的影响，公路路面发生一定程度的龟裂与松散现象，如果没有进行有效的养护，继续受外界环境因素影响，会逐渐演变为坑槽病害，给周围居民的日常出行带来严重影响。

如果公路路面出现严重的坑槽病害，不但会影响居民的日常出行水平，而且会缩短公路工程运行寿命。路面出现坑槽病害的原因比较复杂，其中最为常见的主要是因为路面出现松散与龟裂现象，没有及时进行养护，使得降雨渗入沥青路面内部，导致公路路面和基层处于脱离状态，不能有效黏结，逐渐扩大沥青路面松散与龟裂范围，进而形成大面积坑槽现象。

2.2 水损害

水损害主要指的是公路工程在实际运行期间，路面积水逐渐渗入公路结构层的内部，无法有效排出，使得公路路面出现严重问题，引起此问题的原因分为内因与外因。外因主要指的是降雨渗入路面后，一旦公路处于超载状态，使降雨的侵蚀速度加快，引发严重的水损害现象。内因主要指的是在公路路面结构层设计期间，设计人员没有全面考虑排水问题，公路路面内部的排水系统不完善，降雨无法快速排出，最终形成大面积的水损害现象[1]。

此外，在公路工程施工期间，施工单位所采用的沥青混合料水稳定性比较差，外界积水渗入结构层内部，会快速进入沥青混合料空隙中，使得材料出现离析现象，进而引发严重的水损害现象。

2.3 路面裂缝

与以上几种病害相比较来讲，路面裂缝病害最为常见，特别是在沥青路面，裂缝现象经常出现，如果沥青路面出现裂缝之后，没有进行有效修补，会给道路车辆的正常行驶带来较大影响，导致路面的各项使用性能下降。结合沥青路面裂缝病害的形成特点可以得知，在路面病害形成初期，路面的实际受力比较小，对路面影响较小，若路面病害形成时间较长，没有进行有效修复，路面裂缝病害会影响周围结构，缩短公路的运行寿命。

引起路面裂缝病害的主要原因是公路路基填筑施工宽度不符合规定要求，使得公路中心发生较大偏移。公路项目施工完毕后，如果施工人员单纯采用局部镶边方法，在连接部位，容易出现裂缝。与此同时，在公路工程施工期间，因为压实质量不达标，受外界行车荷载的影响，沥青路面会出现大面积下沉，使得沥青路面出现较多的裂缝[2]。

2.4 路面拥包

拥包主要指的是沥青路面出现凸起现象，降低道路的行车体验，通常来讲，沥青路面出现拥包现象的概率比较小。若沥青路面出现严重的拥包现象，则表明路面结构内部出现严重问题，需立即进行养护和修复处理。

沥青路面出现拥包现象的主要原因是由于沥青材料黏结成块，使得沥青路面出现较多凸起。此外，如果沥青路面施工期间，混合料的配合比不合理，沥青材料使用量过多，也容易出现拥包现象。还可能是因为公路路面面层和基层之间没有科学设置黏层油，使得沥青面层出现严重位移，进而发生拥包现象[3]。

3 公路工程试验检测方法——以某项目为例

3.1 项目概况

以某公路工程项目为例，该公路项目于2005年11月份建成投入使用，此公路项目按高等级公路标准建设，采取沥青混凝土路面，经过一段时间的运营之后，公路路面出现较多病害，如坑槽、松散、车辙与裂缝等，针对道路车辆的安全行驶带来诸多不利影响，为确保道路行车的安全性，采取科学的试验检测方法特别重要。

3.2 路面弯沉检测方法

路面弯沉检测方法采取杠杆原理，检测人员需要将弯沉测定梁有序安装在测试车底盘下部，测试车辆有序通过位移传感器装置后，传感器的探头会自动、详细记录下有关数据，进而快速输出公路路段的弯沉检测数据。在路面弯沉检测工作中，检测人员需要特别注意以下几个问题。

第一，在长距离路段实施弯沉检测时，检测人员需将影响车辆正常行驶的部件与组件全部拆除，然后将车辆有序移动到检测区域进行合理安装。

第二，公路路面的弯沉检测主要依赖计算机系统，检测人员需要结合系统操作提示，有序输入有关指令。

第三，在开展测试前，检测人员需要对自动弯沉仪进行标定处理，进而全面提升位移传感器测量的精确性与合理性[4]。

第四，计算机系统能够自动存储、记录弯沉数值、分节点与弯沉盆数据，同时，还会自动化生成弯沉峰值柱状图与弯沉盆图形，精确计算出弯沉平均值与曲率半径，将其快速换算成回弹弯沉，利用此数据作为公路路面强度的主要评定依据。

3.3 公路平整度检测方法

在此公路沥青路面平整度检测工作中，检测人员可以采取以下检测方法。

3.3.1 3m 直尺检测方法

检测人员需要在待检测路面上部放置3m 直尺，画图仪从直尺的一端匀速移动到另一端，在移动期间，画图仪受公路路面高低不平影响，容易产生画针运动，同时，滚筒轮因为长期处于旋转状态，对纸带的移动起到推动作用，画针在移动纸带上部会绘制出几何量实际变化值，然后换算为平整度数值。

该检测方法比较适合应用在已经压实成型的公路路面检测当中，检测人员可结合具体检测结果，针对公路路面的平整度与施工质量进行合理评定，虽然该检测方法的检测原理比较简单，但是，需要耗费较多人力，检测效率与精度均比较低，在现阶段的公路试验检测当中应用较少。

3.3.2 激光平整度仪测定方法

该测定方法主要包含激光传感器、陀螺仪、加速度仪与计算机系统等。在具体检测工作当中，检测人员需要将激光传感器提前安装到测试车辆的底盘位置，确保测试车辆能够在公路路面匀速行驶，激光传感器负责发射、接收激光信号，会自动生成公路路面平整度有关信息，在信息生成期间，信号处理系统会将激光模拟信号快速转换成数字化信号，利用数据分析系统，换算出平整度相关指标。该检测方法可以自动化采集道路汽车行驶期间多个测点数据，进而有效提升道路平整度检测精度。

3.4 公路抗滑性能检测方法

在此公路工程抗滑性检测环节，检测人员可以通过测量路面摩擦系数、构造深度和摩擦摆值等一系列指标，对公路路面的抗滑性能进行有效评定。公路抗滑性能检测方法主要包含以下几种。

第一，制动距离方法。检测人员需要保持测试车辆在潮湿的路面缓慢匀速行驶，车辆在行驶期间，紧急制动，准确计算出公路路面的具体摩擦系数，进而合理判定出公路路面的抗滑性能是否符合规定要求。在具体试验检测工作当中，要求路面交通处于中断状态，减少各类安全风险的发生。

第二，人工铺砂检测方法。选取适量砂子，已知砂子实际体积，将砂子均匀的摊铺在路面表层，准确测量出砂子的具体摊铺面积，用砂子体积除实际覆盖面积，进而获得构造深度指标。该试验检测方法的操作原理比较简单，检测速度也比较快，能够精确测量出公路路面的实际构造深度，包括公路路面的具体抗滑性能和排水性等[5]。

3.5 公路压实度检测方法

3.5.1 灌砂法

灌砂法是当前公路压实度检测当中应用最多的方法，具体检测流程如下。

首先，合理确定出具体的检测点，检测人员挖出圆形试洞，试洞深度和路基压实层厚度一致，在实际开挖期间，尽可能保证洞壁垂直，为后续的试验检测提供良好条件。

其次，将试洞内部的土样有效收集，采取密封保存措施，防止空气当中的水蒸气带来的污染，防止土层内部水分被吹干，对挖出土样进行有效称量，选取具备一定代表性的样品，进行含水率测试。

最后，使用粒径较为均匀的量砂，从一定高度下落到规定体积的洞内，按单位体积不变物理学原理，有效测试出试洞的实际体积，进而有效计算出试洞内部取出土样的实密度，经过一系列计算之后，可以确定出公路路基的实际压实度。

3.5.2 水袋法

针对需要检测压实度的部位，挖出一个圆形的试洞，此洞的深度和路基压实层厚度相同，在计算试洞容积的过程当中，检测人员可以将薄橡皮袋合理放入试洞的内部，在设计压力之下，将水注入橡皮袋的内部，让橡皮袋表层与试洞底部侧壁充分接触，根据实际用水量，计算出试洞的具体体积。

3.5.3 环刀法

采取环刀法对公路压实度进行检测，可以取得较为准确的检测数据，检测人员需要地面土层进行清理，将压实土铲平处理，因为土质的干湿程度与紧密度存在一定差异，故检测人员可运用夯击方法或压入方法，将环刀打入或压入土层当中，取出环刀之后，将两端多余土修平处理。在此过程中，土样会附着在环刀的上部，以此作为试验样品开展压实度与含水量检测。由于环刀的容积比较小，在不同部位，所测得的密度也存在较大差异，和以上两种试验检测方法相比较来讲，该检测方法的操作流程更加简单，但是会对公路路基带来一定破坏性。

3.5.4 非破坏性试验检测方法

非破坏性检测方法属于间接检测方法，其操作流程较为简单，无需进行开挖，故受到检测人员的青睐，常见的非破坏性试验检测方法如下：

第一，核子密度仪检测方法。该检测方法的检测原理比较简单，通过利用放射性元素形成放射线，有效测量出公路路基的实际压实度，进而测量出公路路基的实际含水量。放射性元素穿过不同物质期间，会出现不同程度衰减，具体的衰减量与穿过物体密度成正比关系，热中子数与被检测材料的含水量成正比关系，通过有效计算出具体的衰减量，能够更好计算出公路路基的实际密度。结合大量的试验数据可以得知，该检测方法具有速度快、精度高等特点，故应用较多。但是，如果应用时间过长，会给人体带来一定辐射伤害，同时检测成本较高，对检测环境要求较高，故需要谨慎采用。

第二，瑞雷波检测方法。该检测方法主要利用瑞雷波在不同介质内部频散现象与穿透深度的不同，对公路路基压实度进行有效检测，具体检测流程如下：检测人员需要在公路待测路基上部，施加恒定瞬态激振力，确保公路基层内部形成不同频率瑞雷波，并结合瑞雷波反射回来的实际频率，有效检测路基实际压实度。近年来，瑞雷波检测技术应用范围逐渐扩大，同时取得比较好的效果，能够精确、快速地检测出路基实际压实度。但是，该检测技术无法对路基土体的实际含水量进行检测[6]。

第三，探地雷达检测技术。该检测技术原理较为简单，主要是通过向地下发射高频脉冲电磁波，然后对地基密实度进行有效检测，电磁脉冲在实际传播期间，若遇到电性差异比较大的物体，会马上发生反射，利用专用天线，对反射回来的电磁波进行有效接收。同时，对接收到的电磁波回波振幅、波形、双程时间等进行详细分析，可以有效推断出地基基础土层具体空间位置，包括具体的几何形态等，进而取得准确的检测数据。

3.5.5 注意要点

结合大量的公路压实度检测实例可以得知，在最佳含水率状态之下，公路路基的土质结构主要为絮凝状结构，其强度比较大、压缩性比较小。所以，在具体试验检测过程当中，检测人员需要采取科学方法，严格控制公路路基填料实际含水量，确保路基压实度符合规定要求。