無損檢測技術在市政道路路基路面中的應用

王 凱

(太原市市政公用工程質量監督站，山西 太原 030012)

0 引言

市政道路無損檢測技術將路面雷達(GPR)的應用技術與其他路面無損檢測技術如FWD，CFME，RSP和路面攝像系統相結合,它用于整體評估路面性能，并開發路面管理系統(PMS)來定期檢測和監督道路，檢測監督市政道路路基路面結構部分存在的問題，對道路的具體質量和大概的使用壽命有所掌握，并能研究探索道路的結構損壞程度和影響損壞程度的因素，分析質量變化的趨勢和模式以及道路維護和修理的綜合應用技術。市政道路投入使用后，只能發現其表面問題，并對其進行相應的護理，而無法發現內部的結構問題。如路面下空洞，水，排空質量問題等。目前，市政道路路基和路面無損檢測技術能夠為其質量控制和日常維護提供最準確，最詳細，最可靠的技術數據，為市政道路上的車輛安全行駛提供了保障。

1 傳統檢測技術的缺點

對市政道路路基和路面進行必要的施工檢查是必不可少的。過去，我們經常使用隨機選擇方法來檢測路基路面。雖然這種檢測方法在過去被廣泛使用，但是影響公路路基路面檢測質量的局限性還是很大的，具體來說這種局限性主要體現在兩個方面：1)檢測結果缺乏代表性，由于檢測所選取的檢測點是隨機選取的，這種隨機選取的點具有很大的任意性，沒有代表性，故在檢測中可能會檢測不出有些有隱患的路段；2)此外，在具體檢測過程中的檢測效果并不是令人特別滿意，特別是對于市政道路建設中常見的一些空洞或無法有效檢測到積水問題。正是由于這些公路路基路面傳統測試的局限性，我們目前涉及的公路路基路面的檢測主要使用無損檢測技術來進行相關操作。

2 路基路面無損檢測技術的分類

2.1 地質雷達對路基進行測損技術

如圖1所示為路基缺損檢測圖。作為一種典型的無損檢測技術，地面穿透雷達可以應用于市政道路檢測領域。根據地下介質，土壤和巖石層之間的介電常數的差異，并把不同物質的電性差異作為測試的前提，形成反射界面以檢測地下物體的實際情況。

根據地面接收到的回波時間和特征，可以區分地下介質的深度和變化。在此基礎上，用探地雷達檢測路基路面發生的各種隱患，比如沉降、溶洞、積水等。通過檢測，可以掌握這些隱患的分布規律，分布的深度和大小，為治理這些隱患提供相關數據以達到消除隱患的目的。探地雷達檢測技術由于具有較高的分辨率，所以檢測精度也相對較高，它具有能探查介質分布情況的優勢。由于地質雷達具有以上的優點，所以在目前的技術檢測中具有十分重要的意義。

2.2 頻譜分析檢測對路基進行測損技術

頻譜分析檢測技術是目前檢測技術中比較有意義的一項檢測技術。關于它的檢測原理，第一步在市政道路的路基路面上根據相關規范選取一個合適的檢測點；第二步，在所選取的點周圍根據具體要求布置一些接收器，這些接收器用來接收對該點以進行一定強度的垂直打擊而發出的傳輸信號；第三步，由于不同介質對波的傳播速度是不同的，通過分析這些信號的頻率，可以大致分析出市政道路的路面質量。基于上述原理，可以檢測市政道路路面路基的具體問題，從而達到排除隱患為車輛安全行駛提供保障的目的。

2.3 超聲波檢測對路基進行測損技術

超聲波信號檢測技術是依賴于超聲波的發射傳播，通過布置多個傳感器在不同的地方以此為基礎來分析波的參數從而達到檢測路面結構內部損壞情況的一種技術。

通過確定超聲波傳播時間來確定傳播速度，可以基于速度和介質之間的關系來確定材料的力學性能，例如彈性模量，壓縮強度和撓曲強度等，也可以檢測出其內部缺陷。簡便性和低成本的優點使該檢測技術有著光明的應用前景，現它已被廣泛應用于工程實踐。

2.4 圖像檢測技術

圖像檢測技術包括兩種原理，一種是紅外線成像原理，另一種是全息影像成像原理。基于紅外線成像原理的檢測技術叫紅外成像技術，其具體原理是利用不同材料的熱導性不同，用熱敏傳感器來檢測路基路面內部結構的溫度分布，對檢測到的數據進行分析處理并以圖像的形式展現出來，通過圖像可知市政道路路面路基是否出現受損，內部結構是否出現隱患問題。以全息成像原理為基礎的檢測技術叫激光全息成像技術，其原理是利用激光全息成像技術得到全息圖，通過分析全息圖中的數據信息以達到檢測路面路基是否存在隱患、是否存在受損情況的目的。這種檢測技術的優點是非常直觀而且其準確度也非常高。

2.5 激光檢測技術

激光檢測技術是通過光電流隨著激光強度的增強而增強的原理來進行檢測的。在檢測過程中用到了能量轉換原理，即光能與點能之間的轉換，當激光的強度增強時，其轉化為電能的量就越多，光電流強度就越強。在檢測前首先確定電流強弱與位移大小之間的關系，通過光電流的強弱改變，利用已知的電流強度變化與位移大小關系，從而得出彎沉位移的變化值。激光本身具有很多優點，比如分辨率高、方向性好、衍射性好等優點。基于上述優點，激光檢測技術被用于路基路面的平整度檢測、彎沉位移檢測等方面。

3 無損檢測技術的應用

3.1 平整度檢測

平整度檢測技術的應用，我國目前還沒有比較優秀的自主研發的平整儀。現在在進行平整度測量時主要是用英國的激光平整儀改進的儀器，這種改進的儀器是裝在一種非接觸式平整度測試車上。其主要部件包括便攜式電腦激光器、距離傳感器、處理器等。進行測試的步驟如下：第一步，定標，將定標完成后的相關數據輸入到電腦中，電腦和傳感器可以對段長、起點和中終點位置的相關參數進行收集，通過對其預約運行250 m，當速度到達某一恒定速度的時候，開始進入測試段進行數據收集。測試車自帶的處理器會對測試的結果進行處理，并以國際平整度指標IRI值進行輸出。

3.2 抗滑性檢測

對于抗滑性的檢測，主要是檢測車輪與路面之間的摩阻力，然后分析數據得到相關結論的一種檢測。其主要原理是讓測試車輪與路面緊密接觸，在車上堆放不同重量的荷載，車輪對路面的壓力也會發生相應的改變，然后讓測試車輛勻速行駛，保持車輪的方向與車輛的行駛方向一致，通過相應的傳感器檢測車輪與路基路面之間的摩阻力，并對得到的數據進行分析，得出結論。

3.3 路面車轍檢測技術

市政道路無損檢測技術中發展的較為完善的檢測技術的應用是路面車轍檢測技術。這種檢測技術主要通過非接觸式距離傳感器來實現的，它具有速度快，檢測準確的特點。通常檢測橫梁、車輛行駛中心線與車轍之間相差的距離的大小，然后根據相應的計算方法算出車轍相對于路面的深度。現階段，世界上比如美國、澳大利亞等國家生產的車轍自動檢測儀較為可靠，比如美國的ICC公司生產的車轍自動檢測儀其檢測速度和檢測可靠性均位于世界前列，澳大利亞ARRB公司生產的車轍自動檢測儀也較為優秀。車載式車轍自動檢測儀具有檢測速度快，檢測精度高等優點，所以已經被廣泛投入到工程應用中。

3.4 路面破損檢測技術

CCD攝像技術的發展和應用使得路面破損攝像檢測技術得以發展和應用，結合應用照相技術，讓路面破損檢測技術日益變得完善。通過動態的定量分析獲取到路面破損情況的數據，然后結合圖像處理技術，從而達到有效的對路面圖像進行處理的目的。這種檢測技術具有直觀性強、準確度高、操作方便的特點。它的主要組成部分包括路面圖像攝影、系統軟件、錄像系統以及相應的檢測裝置。現階段，路面破損檢測技術對路面破損程度的分析處理和對所檢測到的圖像的處理技術已逐漸完善。

4 結語

通過對傳統市政道路路面路基檢測技術與無損檢測技術的對比，可知無損檢測技術具有檢測速度快，精度高，對路基路面無負面影響等優點。眾所周知，市政道路路面路基的質量是車輛安全行駛的重要硬性影響因素，在市政道路投入運營后，要對其后期的保養和檢測重點關注，重視市政道路的質量問題，做好相關檢測工作。但傳統檢測手段往往達不到我們要求的精度問題，在檢測過程中經常出現各種問題，所以目前廣泛采用的市政道路路面路基無損檢測技術應運而生，其檢測的精確性和快速性，能提高市政道路路面路基的施工質量，為其投入運營和車輛安全行駛提供了保障。