紅外透水檢測技術在高速公路養護中的應用

陳曙 龔睿 翟曉陽

（1.廣州高速公路有限公司營運分公司，廣東 廣州 51000；2.河南省高遠公路養護技術有限公司，河南 新鄉 45300）

一、概述

目前，我國高速公路通車里程已經超過了16萬公里，位居世界第一，其中大部分為瀝青路面。在高速公路瀝青路面迅速發展的同時，在多方面因素影響下，也出現了不同程度的損壞。大量瀝青路面養護實踐案例表明，水損壞是瀝青路面病害發生及進一步擴展的主要誘因。當水滲入到路面結構內，再經過行車荷載作用后會產生高孔隙水壓力且形成高流速水流，從而導致路面出現一系列病害，降低使用壽命，甚至嚴重影響行車安全。

路面水損壞的防治，是高速公路養護工作的重中之重。其關鍵是提前檢測并發現瀝青路面的透水區域，及時有效地養護和修復路面，以達到延長公路的使用壽命，降低維護成本，提高道路綜合效益的目的。

目前，國內外通常采用路面滲水系數來進行瀝青路面透水性評價，而瀝青路面滲水系數是單點檢測，其檢測結果代表性差、檢測速度慢、受人為因素影響大。因此，業內急需一種可以快速檢測且檢測結果具有代表性的新型檢測方法。紅外透水檢測技術符合上述條件，并已在國內多條高速公路養護項目中得到了良好的應用。

二、紅外透水檢測技術

紅外透水檢測技術的基本原理是運用光電技術檢測物體熱輻射的紅外線特定波段信號，將該信號轉換成可供人類視覺分辨的圖像和圖形，并進一步計算出溫度值，然后根據溫度差值來評價物體的相關性能。由于瀝青路面存在空隙率，路面不同位置的透水情況存在一定的差異，因此雨后結構層內含水量有所不同。當日照強烈時，水分蒸發將帶走路面熱量，使路面反映出不同的溫度值，通過分析紅外圖譜可以判定路面透水性。

為了驗證紅外透水檢測技術的可行性與準確性，本文進行了大量的試驗。通過不同空隙率的車轍板試件模擬不同透水性的路面，再采用模擬太陽光照射產生，最后采用紅外測溫儀測試試件表面溫差隨照射試件的變化。根據試驗數據對比分析發現，瀝青混合料的表面溫度與其透水性具有良好的相關性，在不同大小的空隙率區域中，同一種瀝青混合料的表面溫度存在明顯的差異。試件滲水系數與表面溫差存在線性關系，相關系數為0.8557，其回歸方程如式一所示。

式中，y表示路面溫差；

x表示滲水系數。

在一系列驗證試驗中，紅外透水檢測技術已經逐步得到完善，并且根據試驗數據對瀝青路面的透水性評價采用5級劃分，等級數越高，透水程度越高。

紅外透水檢測技術相對于常規的瀝青路面滲水系數檢測技術具有較大的優勢。在檢測過程中僅需一人操作，檢測速度可達到120km/h，且不需要封道，檢測效率較高。在數據采集的過程中，數據的采集密度為縱向1cm，橫向8通道連續性采集，檢測數據密度高、檢測結果連續且有代表性。

三、紅外透水檢測技術的應用與實踐

（一）路面透水性檢測評價

廣州某高速公路于2012年建成通車，通車運營6年后，部分路段出現了不同程度的破損，通過現場調查分析發現大部分是由水損壞引起的，其中局部病害采取多種零星修補的方式進行養護處理，但坑槽、唧漿等典型病害仍不斷出現。因此，在該條高速公路養護工程中，采用了紅外透水檢測技術全面檢測瀝青路面的透水情況。

通過紅外透水檢測技術對高速公路進行全面的透水性檢測后，結果顯示，路面的透水比例高達17.3%，其中透水等級為2級的占6.5%，透水等級為3級的占10.8%，這表明路面透水嚴重。透水檢測結果如表1所示。

表1.路面紅外透水檢測結果

對比分析路面破損數據和透水性檢測數據發現，出現破損路段的紅外透水檢測結果均顯示透水嚴重，路面水損壞和路面透水性有密切的關聯性。

為了驗證紅外透水檢測結果的準確性，本文試驗隨機選取紅外透水檢測結果中透水嚴重的路段和不透水路段各一段，按照《公路路基路面現場測試規程（JTG 3450-2019）》中T0971-2019的試驗方法檢測滲水系數。檢測結果顯示，路面滲水儀測出的滲水系數與紅外透水檢測結果高度吻合。不透水的路面其滲水系數基本為0，透水嚴重的路面滲水系數相對較大，充分證明了紅外透水檢測結果的準確性。

表2.路面透水檢測結果

（二）跟蹤與評價

2018年，相關單位對透水嚴重的路段開展了預防性養護處理。根據紅外透水檢測結果，先修復舊路面已出現的病害，再采取微表處整體罩面方法提升該路段的防水性能。

在采取針對性的預防性養護措施3年后，再次對路面開展調查和分析，路面性能狀況得到了明顯的改善。原來透水嚴重的路段，在實施預防性養護后，水損壞病害的發生率大幅度下降，全線路面出現的水損壞病害較養護施工前降低了76%。瀝青路面在紅外透水檢測結果指導下的預防性養護取得了良好效果。

四、結語

本文從檢測機理、室內模擬試驗及工程案例三個方面對紅外透水檢測技術展開分析，得出了以下結論。

紅外透水檢測技術是一種采用紅外測溫技術檢測道路表面溫度，通過對比道路表面的溫度差異程度來評價瀝青路面透水性的新型檢測技術。室內模擬試驗表明，車轍板試件在模擬太陽光的照射下，試件的表面溫差與其透水性有較高的相關性。工程案例的應用分析結果表明，紅外透水檢測結果與路面水損壞及路面滲水系數相關性較好。紅外透水檢測技術可以提高瀝青路面預防性養護的有效性和應用效果。