公路路基路面早期病害检测及处治技术

2024-06-04雷阿利

中国科技投资 2024年7期

雷阿利

摘要：公路路基路面早期病害的检测和处治是保障公路质量和安全的重要环节。基于此，本文介绍公路路基路面早期病害的类型及成因，分析早期病害对公路路基路面的危害，探讨早期病害的检测技术，并提出相应的处治技术，以供参考。

关键词：公路；路基；病害；检测；技术

DOI：10.12433/zgkjtz.20240744

公路作为交通的重要基础设施，对于促进经济发展和保障人们生活具有重要意义。然而，由于多种因素的影响，公路路基路面会出现早期病害，例如，裂缝、坑槽、松散等，因此，及时检测和处治公路路基路面的早期病害，对于保障公路安全和延长使用寿命具有重要意义。

一、公路路基路面早期病害类型及成因

（一）裂缝及其成因

裂缝可分为纵向裂缝、横向裂缝和龟裂等。纵向裂缝一般沿着公路的纵向方向延伸，主要由于路基土压缩、沉降或温度变化引起。横向裂缝则指的是沿公路横向方向的裂缝，常由于路面的收缩和不均匀沉降引起。龟裂是一种细小的裂缝，通常呈网状分布，由温度变化和路面老化引起。裂缝的主要成因和特点包括：

第一，施工质量不良。如果施工过程中的质量控制不到位，例如，混凝土浇筑不均匀、压实不充分等，容易导致裂缝的产生。

第二，路基土质不稳定。如果路基土质不稳定，例如，土层压缩性差、含水量过高等，会引起路基的沉降和变形，从而导致裂缝的形成。

第三，温度变化引起的热胀冷缩。路面受温度变化的影响，会发生热胀冷缩，当温度升高时，路面会膨胀，当温度下降时，路面会收缩，这种变化也会导致裂缝的形成。

（二）坑槽及其成因

坑槽是公路路面上形成的凹陷区域，会影响行车安全和舒适性。坑槽主要成因包括：

第一，材料沉陷。路面材料的沉陷是坑槽形成的常见原因。当材料的承载能力不足或受到水侵蚀时，会导致材料下沉形成坑槽。

第二，车辆超载。车辆超载会对路面施加过大的压力，使材料破坏，从而形成坑槽。

第三，路基不坚实。如果路基土质不稳定或承载能力不足，会导致路面沉降，形成坑槽。

（三）松散及其成因

松散是指路基土质的松弛或疏松，导致路面下沉和不稳定。常见的松散病害包括路面下沉、路基软化等，会影响路面的承载能力和稳定性。松散病害的主要成因包括：

第一，土质松弛。当路基土质不够密实或受到水分侵蚀时，会导致土质松弛，引起路面下沉和不稳定。

第二，路基软化：路基软化也是松散病害的常见成因之一。当路基土质遇到水分时，会发生软化现象，导致路面下沉。

（四）沉陷及其成因

沉陷是指路面下部分区域下沉或下陷，主要由于路基土质不稳定、地下水位变化等引起，会导致路面不平整，影响行车安全和舒适性。沉陷的主要成因包括：

第一，路基土质不稳定。当路基土质不够坚实或受到水分侵蚀时，会导致路基下沉和沉陷。特别是在潮湿地区或地下水位较高的地方，容易发生这种情况。

第二，地下水位变化。当地下水位下降或上升时，会导致土壤的收缩或膨胀，进而引起路面沉陷。

（五）水损害及其成因

路路基路面的水损害是指由于水的作用而导致的路基和路面结构损坏。这种损害不仅会影响道路的平整性和舒适性，还会降低道路的使用寿命和安全性。水損害是影响路面性能的重要因素之一，其成因主要包括以下几个方面：

第一，内部水分变化。公路路基路面内部水分变化主要包括冻融作用及毛细作用两个方面。首先，冻融作用。在寒冷地区，路基水分结冰后体积膨胀，形成冰晶破坏路基材料，随后融化造成结构松散，降低路基承载能力。其次，毛细作用。水分通过毛细作用进入路面结构，尤其是在干旱和湿润交替的环境中，反复的毛细吸水和蒸发过程会破坏路面材料的结构。

第二，外部水流冲刷。强降水时，路面未能及时排除的水流会沿路面流动，对路面产生冲刷作用，导致路面材料流失或松散。同时，排水系统（如排水沟、井、渠等）设计不当或维护不及时，导致积水或水流对路基边坡和路面产生侵蚀作用。

第三，水化学作用。水中的化学物质（如盐分）可侵蚀或改变路基、路面材料的化学性质，降低强度和稳定性。特别是在特定条件下，水中的碱性物质与骨料发生化学反应，导致路面材料膨胀开裂。

第四，地下水位变化。地下水位的波动，尤其是上升到路基附近时，会增加路基的饱和度，降低稳定性和承载力。同时，地下水通过路基材料时产生的渗透压力，会导致路基材料颗粒重新排列，降低稳定性。

二、早期病害对公路路基路面的危害

（一）影响公路的使用寿命

裂缝、坑槽等早期病害会导致路面结构破损和强度降低，缩短公路的使用寿命，如果不及时修复，可能进一步蔓延和扩大，加大损害。例如，裂缝会扩大为更大的龟裂，坑槽变得更深更宽，导致更大范围的路面破坏和结构强度降低，不仅会增加车辆的损耗和维修成本，还会增加交通事故的发生概率，影响行车安全。

（二）影响交通安全

早期病害对交通安全产生了显著影响。首先，坑槽和裂缝会对车辆的稳定性产生不良影响。当车辆行驶在存在坑槽和裂缝的路面上时，车轮会受到冲击力，导致车辆颠簸和摇晃，降低车辆对路面的稳定控制能力，增加了车辆失控或操控困难的风险，引发安全事故。其次，积水和冰冻。当路面存在积水时，车辆的抓地力会降低，增加了车辆打滑和失控的风险，同时，还可能隐藏其他路面病害，例如，坑槽和裂缝，增加了行车的风险。冰冻会导致车辆失去对路面的稳定控制，增加了交通事故发生的可能性。

（三）影响交通流量

早期病害对交通流量产生了不利影响，降低了道路的通行效率。首先，坑槽和裂缝会使车辆不得不避让，往往试图绕过或减速通过，导致车辆之间的距离缩小，增加了交通拥堵的可能性。其次，降低道路的通行速度。当车辆行驶在存在坑槽和裂缝的路面上时，驾驶员不得不减速以避免颠簸和损坏车辆，延长通行时间。

三、公路路基路面早期病害检测技术

（一）外观检测

外观检测是一种常用的方法，用于定期检查公路表面的状况，以发现早期病害，如裂缝、坑槽等问题。这种检测方法主要依靠人工观察和目视检查，检查人员会仔细观察公路表面的情况，通常会使用专门设计的工具，例如，放大镜、刻度尺等，以帮助更好地检查和测量病害的尺寸和形状。

（二）雷达检测

雷达检测是一种常用的非破坏性检测方法，用于对公路内部结构进行检测。通过利用雷达技术，可以发现公路内部潜在的病害，例如，空隙、蜂窝状结构、沉降等问题。雷达检测利用雷达波束向公路内部发射电磁波，并接收反射回来的信号。通过分析接收到的信号，获取公路内部结构的信息。

（三）超声检测

超声检测是一种利用超声波技术对公路进行检测，以发现公路中存在的裂缝、脱空等病害，具有穿透力强、传播速度快的特点。将超声波传入公路结构中，然后接收反射回来的信号，通过分析超声波的传播特性和接收信号，确定病害的位置、形状和大小等，对于制定维修计划和预测公路寿命具有重要价值。

（四）芯样检测

芯样检测是通过对公路进行钻芯取样，检测路面的结构和材料情况。专业的技术人员使用钻机将钻头钻入公路结构中，取出一小段路面的芯样，包括路面表层、基层和底基层等不同部分的材料，然后送往实验室进行进一步的分析和测试。通过对芯样进行物理和化学测试，可以了解路面的厚度、密度、强度、含水率等参数，对于评估路面结构的健康状况和性能具有重要价值。

四、公路路基路面早期病害处治技术

（一）裂缝处治

在裂缝处治中，首先需要评估裂缝的类型和程度。根据裂缝的宽度、长度和深度等参数，确定采取的处治方法。

第一，灌缝。指将特定的填缝材料注入裂缝中，以填充和封闭裂缝。填缝材料可以是沥青、聚合物、胶体等，具有良好的粘结性和耐久性，有效防止裂缝的扩展和水分渗透，延长路面的使用寿命。

第二，封缝。是指在裂缝上覆盖一层特殊的封缝剂或胶体，形成保护层，防止水分和杂物进入裂缝内部。封缝材料可以是沥青胶、聚合物封缝剂等，具有良好的粘结性和耐久性，可以修复裂缝，提高路面的抗水性和耐久性。

第三，采用其他裂缝处治方法，例如，热补、冷补等。热补是指使用热沥青材料填补裂缝，通过高温热熔，使补缝材料与路面形成牢固结合。冷补是指使用冷补料对裂缝进行填补，优点是施工简便、快速且经济。

（二）坑槽处治

第一，现场修补。这是一种简单有效的方法，适用于较小的坑槽。首先清理坑槽，将杂物清除干净，然后选择合适的修补材料，例如，沥青补丁料或水泥砂浆，填充坑槽，最后进行适当压实，确保修补部分与周围路面平整。

第二，热补。这是一种常用的修补方法，适用于较大且深度较深的坑槽。该方法使用热沥青混合料进行修补，首先将坑槽清理干净，然后将热沥青混合料倒入坑槽中，使用专用工具进行均匀压实，最后进行表面平整处理。热补修补的优点是填补坑槽坚固耐用，能提高路面的平整度和承载能力。

第三，路面整体铺设。这是一种较彻底的修复方法，适用于多个坑槽集中出现的路段。该方法要拆除受损的路面部分，重新铺设新的路面材料，例如，沥青或混凝土，可以恢复路面的平整度和承载能力，但需要较大的施工力量和时间。

（三）松散处治

第一，重新铺筑。这是一种彻底的松散处治方法。该方法适用于路面松散严重、无法通过修补和维护来解决的情况。重新铺筑包括以下步骤：首先，清理和拆除松散路面的损坏部分；其次，重新铺设基层和面层材料，确保路面的平整和牢固；最后，进行养护和密封，提高新铺设路面的质量，延长使用寿命。

第二，压实。这是一种常用的松散处治方法。该方法适用于路面松散程度较轻、可以通过压实来加固的情况。压实可以使用压路机、振动压路机等设备，通过对路面反复压实，提高密实性和稳定性，根据路面材料的特性和厚度，选择合适的压力和频率，确保压实效果。

（四）沉陷处治

第一，注浆。这是一种常用的沉陷处治方法，适用于路面沉陷程度较轻、通过加固地基来解决的情况。注浆使用注浆设备和材料，将高压注浆剂注入路面地基中，在地基中膨胀和固化，填充空隙并增强地基的稳定性和承载力，有效解决沉陷问题，并提高路面的安全性。

第二，加固路基。这是沉陷处治的重要措施之一。通过加固路基，可以增加路基的稳定性和承载能力，减少或预防沉陷问题的发生。常见的加固方法包括土壤加固和加厚路基。首先，土壤加固是一种常用的路基加固方法，在路基土壤中加入固化材料，例如，水泥、石灰等，将其与土壤混合并固化，增加土壤的强度和稳定性，有效提高路基的承载能力，减少沉陷问题的发生。其次，加厚路基，通过土方开挖和填筑的方式进行，当路基承载能力不足时，在原有路基上加厚一定的土层增加承载能力，以提高路基的稳定性和均匀性。

第三，排水处理。这是沉陷处治的重要环节。合理设计和维护排水系统，可以有效减少地下水对路基的影响，保持路基土壤的干燥和稳定。常见的排水处理方法包括设置排水沟、排水管道和雨水收集设施等。

（五）公路路基路面水损害处治措施

第一，路基加固。路基是公路的支撑结构，其稳定性直接关系到公路的安全。为了确保路基内部和表面的水能够及时排出，施工人员需要设置足够的纵向和横向排水设施，如排水沟、横向排水管等，以此有效引导水分流向预定区域，避免水分在路基内部积聚。同时，使用地质布、塑料排水板等材料增强路基的稳定性，防止水分侵入路基。

第二，路面防水处理。在路面施工过程中，施工人员可使用沥青混凝土在路面及路基之间做防水层，防止雨水渗入路基。同时，定期检查路面裂缝，使用沥青或其他填缝材料及时修补裂缝，确保裂缝填补完整、密实。

第三，改善排水系统。排水系统是公路的重要组成部分，其畅通与否直接关系到公路的安全。因此，施工人员需要定期清理排水沟和排水管道中的杂物，确保排水畅通无阻。同时，在水损害严重的区域，增设排水沟、集水井和横向排水管，增加排水量，提高排水效率，减少水分在公路上的积聚，从而降低水损害的风险。

五、结语

综上所述，通过对公路路基路面早期病害的深入研究和分析发现，早期病害会对公路的使用寿命和交通安全会造成严重影响，必须采取有效的检测技术和处治措施进行防治，同时进一步加强施工质量控制、自然环境防护和车辆管理等方面的工作，更好地保障公路的安全并延长使用寿命。

参考文献：

[1]兰志忠.公路路基路面病害的科学检测及预防养护[J].建材与装饰，2020（06）：258-259.

[2]王明.公路路基路面早期病害检测及处治技术研究[J].新疆有色金属，2022，45（04）：41-42.

[3]阎晓琦.高速公路路基路面早期病害检测及处治技术研究[J].运输经理世界，2022（22）：116-118.

[4]李爽.公路路基路面早期病害檢测及处治技术[J].交通世界，2023（14）：76-78.