高速公路路基路面早期病害检测及处治技术研究

阎晓琦

（甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

为更好地把握高速公路路基路面早期病害问题出现的原因和影响因素，需要采用科学的检测技术和评价方法对路面的使用性能和质量等级等进行评价，并以此为依据，制定科学的处治措施。总之，高速公路路基路面早期病害检测及处治技术的应用是非常必要和重要的，其使用的科学性和有效性直接关系着路面的使用性能和功能，对此人们需要根据具体情况科学选择，并遵循一定的原则，以此满足病害处理要求，为后期制定方法措施提供依据和指导。

1 高速公路路基路面早期病害检测及处治技术应用的原则

第一，需要遵循因地制宜的原则，对于不同的病害类型、病害程度、影响因素等制定不同的处治措施，选择不同的方法。第二，需要遵循及时处理的原则。如果发现路面使用性能和功能不符合要求，需要及时进行检测和修复。第三，需要遵循部分和整体相结合的原则。在具体检测时，如果发现路面弯沉度不符合要求，需要及时进行补救和解决，确保路面平整度、均匀度符合要求，对于一些损坏较为严重的路面需要通过局部填补、系统整治来解决。第四，需要遵循统筹兼顾的原则。在处理一些路面早期病害问题时需要分析排水设施问题，注重分析路面的具体情况，确保公路使用性能合理，保障行车安全[1]。

2 高速公路路基路面检测及其处治技术的应用要点和意义

2.1 应用要点

人们需要根据路基路面检测技术选择原则、技术特点、适用范围、路面病害情况科学选择，具体可以从以下几个方面进行：

第一，如果发现混凝土路面病害导致一些路段出现损坏，但是路面使用性能没有受到影响，对此可以选择无损检测技术；第二，如果发现路基路面因为交通荷载或者自然原因出现了大面积的损坏，影响路面使用性能，但是不影响公路的正常通行时，可以选择无损检测技术，在具体进行检测时，也可以结合有损检测技术来检测路面路基的病害程度；第三，在路面路基部分地段发生了严重的损坏情况，无法及时查明具体的损坏原因，则需要采用无损和有损检测技术进行综合检测；第四，如果路基路面损坏明显，影响公路车辆的正常运行，则需要采用有损检测技术挖掘路基路面的损坏部分，在检测后进行修补。总之，无损检测技术主要应用于较高等级的公路路面病害不严重的情况下，或者病害对路面使用性能没有显著影响。地质雷达影像检测技术可以有效检测路面路基的病害程度，地震波影像检测技术可以检测路面的变化情况和发展情况[2]。

2.2 应用意义

第一，在路基路面检测技术下可以有效发现路面出现的裂缝问题，为问题的研究、分析、解决提供了指导，为后期研究也奠定了基础。

第二，可以根据检测结果制定科学的路基路面养护技术方法，做好预防工作，预测各种风险的发生，并利用信息技术创建基于路基路面的病害管理GIS 系统，通过该系统可以自动对不同时期、不同路段、不同部位处的路基路面病害进行检测、处理，以此提高检测水平，有效实现处理目标。

第三，需要采用电磁波成像检测理论来分析效益，便于识别各种裂缝异常变化的情况，为措施制定提供指导，也可以通过有限元正分析方法查明路基变形导致的质量问题，提高路基路面病害检测的精准度、可靠度。

第四，对路基路面使用性能进行综合评价，便于人们把握路基路面的破坏类型，病害影响程度，并对路基路面病害检测结果进行分析、计算。在分析问题产生规律的基础上，需要科学选择具体的处治技术，确保后期施工活动的顺利进行。

第五，需要创建路基路面病害信息识别系统，以此保证工作效率和质量，及时发现问题[3]。

3 高速公路路基路面早期病害检测技术

3.1 一般检测技术

第一，沥青路面破损检测。沥青混凝土路面破损程度可以通过路面综合破损率来检测，将其作为主要指标，科学分析路面的性能和质量。我国路面破损自动化检测研究起步晚，且沥青混凝土路面病害类型复杂、原因多，单一使用检测设备无法实现检测目标，效果不理想，因此需要采取人工现场观察测试和仪器辅助的方法进行检测。随着路标破损测试系统的引进和推广，可以通过摄像系统来搜集路基路面图像，并在系统化、人工处理方式下可以准确、及时地检测出路面的破损情况，以此准确分类和评估路面的病害类型和程度。

第二，沥青路面平整度检测。可以将路面施工质量和路面破损程度作为评定路面平整度的主要指标，平整度可以用肉眼观察，当前路面平整度检测设备有断面类、反应类两种类型。前者可以对路面凹凸情况进行检测，一般常用到不同长度的直尺和连续平整仪器，后者常常使用的是车载式颠簸。

第三，沥青路面强度检测。对于沥青路面强度指标主要是弯沉值，在检测时需要通过弯沉值来判断路面的强度，对于高速公路和一般公路采用的是自动式弯沉仪器或者落锤式弯沉仪，对于其他等级的公路也可以采用其他方法来检测。

第四，地质雷达检测。地质雷达技术是一种新的检测技术，该技术经济性、时效性、准确性强，在检测时可以系统化进行检测，以此彰显空间的优越性，可以有效代替以往体积大、重量大、速度慢、成本高的钻探芯取样方法[4]。

第五，地震映像检测。当前人们主要采用了一种浅层地震法来检测，其是一种应用广泛的浅层地球物理方法，该方法在操作时一般需要激发和接收等偏移距、零偏移距来反映界面近法线反射信号下的振幅。在该检测中也需要结合电法和电磁法，这两种方法有一定的区域条件限制，一般情况下，可以有效发现检测面下的基层和路堤填土中的各种异常问题，以此把握路面开裂的具体原因。地震映像检测可以检测出纵向裂缝和横向裂缝，一般该仪器可以延伸到地下30m，对于关键地段则需要延伸到50m。

第六，路面摩擦系数检测。考虑到路面抗滑性能对车辆行驶安全的影响，需要做好摩擦检测工作，路面抗滑性能具体包括横向和纵向两种，纵向一般会影响车辆的滑行距离，横向影响车辆的行驶方向。当前常用摩擦系数仪器来检测，该方法速度慢，效率低，人工使用存在一定的安全问题。对此，需要引进国外的横向力系数检测仪器，该仪器设置有刹车和不刹车功能，应用优势显著，用途广泛，其是未来路面摩擦系数检测的主要趋势。

第七，裂缝的OTDR 检测。裂缝对路基路面的整体稳定性、强度、安全性、结构都有着一定的影响，对此需要做好路面的裂缝检测工作，该检测技术是一种反射技术，通过传感器发射的信号反射测量路面信息在空间上的变化情况。在该技术下，信号可以沿着光线进行传播，如果发现路基路面存在裂缝，则发射的光线会被反射回来，对此人们可以根据反射的光线强弱、散射和入射的时间、地点、方向等明确路面损坏的点、位、范围、程度等信息，以此绘制曲线图，进一步把握路面裂缝的具体情况[5]。

3.2 特殊检测技术

第一，地质钻孔检测。沥青混凝土路面地质钻孔检测是一种路面有损检测技术，该技术可以直观、具体、精准地发现路面中的病害问题和程度，后通过试验检测对路面质量进行量化分析，但是该方法对路面有一定的破坏性，且速度慢，效率低。主要应用在路基路面范围较小，病害较为严重的路段中，且在具体检测时需要综合分析公路的行车安全情况，以此保证检测工作的顺利进行。

第二，数字钻孔成像检测。数字钻孔成像检测系统是一种新型的、智能化勘探设备，该设备集合有电子技术、视频技术、数字技术、计算机技术，可以确保钻孔内的地质信息采集完整和及时、准确，满足相关要求，有效解决以往钻孔摄像技术只能进行模拟和观察的问题，实现了钻孔电视模式的创新和发展。该技术是一种数字化的全景技术，在数字钻孔成像检测系统内可以进行全景扫描，可以精准测量和计算、分析地质情况，有效提高了钻孔摄影技术水平。可以应用在水利工程、土木工程、能源、交通、采矿等领域中，也可以对高速公路路面路基进行安全监测和质量监测。

第三，全断面开挖检测。在沥青混凝土路面病害严重的路段中进行全横断面开挖检测前，需要分析公路的行车安全问题，病害地段位对该区域的经济影响、公路工程进度影响，在确保没有任何影响后才可以进行检测。该技术的特点如下所示：路面损害程度大，可以准确把握路基路面破损情况，一般可以通过现场实际测试量化分析路面的病害情况，该技术在具体应用时需要有特定的条件限制。

第四，断面变形监测。公路路基路面的变形监测主要是对路基路面的沉降量和水平位移情况进行观测，对于水平位移观察需要采用测斜仪器进行，该仪器内部设置有测量系统、管座、测斜管、连接管、保护盖等，可以有效检测出土体或者特定结构处的倾斜度。对于垂直位移观测需要采用分段沉降仪器对深层进行监测，当前采用的是电磁式沉降仪器，该沉降仪器的具体功能和作用主要集中在观测头内，一般需要在测控器中安装电磁振荡线圈。当振动线圈埋设位置靠近土体内的铁环时，因为铁环自身产生的涡流损耗，会大量吸收振荡电路的磁场能量，从而使振荡器减弱，直到停止振荡，此时晶体音响便发出声音，根据声音刚发出的一瞬间测尺上读出所在的深度确定铁环的位置。

4 高速公路路基路面早期病害处治技术

高速公路路基路面的病害检测目标是及时发现病害问题、及时处理和解决，并根据具体的病害类型和等级选择处治技术，制定措施，具体如下所示。

4.1 对初级病害的处治技术

一般初级病害是指高速公路路基破碎程度低，对公路的使用性能和功能没有影响，裂缝宽度小，长度小，需要根据具体情况进行开窗处理，如果裂缝小于2mm 需要进行灌浆处理，对于桥梁的伸缩变化路段如果发现路面破损等级低，则需要进行开窗处理。

4.2 对重度一级病害的处治技术

重度一级病害是指公路路面破损较为严重，但是对公路的使用性能和功能没有影响，路基路面基层、干湿状态不符合要求，公路强度符合要求，路面裂缝宽度在5mm 的，如果部分路段沉陷严重、分段水量较大，需要在特定位置处进行开挖、补修，必要时可以采用粉喷桩、碎石桩进行处理。如果路面存在脱空、桥头搭板断裂的情况，需要加强对桥头路基的填筑和压实，重新浇筑桥头板，如果桥梁和路堤的结合处存在裂缝和塌陷的问题，可以设立板墙或者挡土墙来解决此问题，具体流程如图1所示。

4.3 对重度二级病害的处治技术

重度二级病害是指公路路基路面破损非常严重，对公路的使用性能产生了影响，导致公路强度和硬度等级不达标，路基裂缝宽度大于最大限度要求，且弯沉值超标、路面干湿状态不符合要求，在进行修复后如果路面强度不符合要求，压缩模量不符合要求，路面弯沉值回弹力较小，需要对路面路基进行整修，根据具体的病害类型进行修复。如果在整修时发现路面路基表层的损坏非常严重，则表面路基含水量大，需要对路床进行注浆处理，对路基和路堤都需要进行重新修筑，并在后期进行养护，以此满足安全行驶要求[6]。

4.4 路基防护工程的处治

在高速公路施工中需要在室外勘测、路面病害调查、处治方法的基础上进行路基路面防护设计，根据具体的调查结果在路基边坡部分路段的高填土处设格网，确保路基整体稳定。

5 结语

在高速公路建设中路基路面是非常重要的，其是公路结构系统的核心，其总体质量和性能直接关系着公路的服务功能，关系着公路车辆的行车安全，关系着公路使用寿命的高低，对此需要公路工程建设单位加强重视，定期对公路路基路面的病害情况进行测试、检测、评估，根据具体的病害程度采取科学的检测技术，并根据检测结果选择科学的处治方法，加强防治，确保公路质量符合要求。