高速公路瀝青路面養護管理中路面檢測技術的有效應用

蔡文俊

（貴州黔通工程技術有限公司，貴州 貴陽 550000）

0 引言

在我國交通網絡中，高速公路是一項重要組成部分，高速公路的路面性能決定著行車舒適度與安全性，同時也與路面的使用壽命有著直接關系。目前我國交通運輸行業得到了迅猛發展，在公路運輸中重型載重車輛的數量不斷增多，這對高速公路的路面性能提出了更高的要求，所以要進一步加強對高速公路的路面養護管理，強化路面性能，滿足行車需求。在高速公路瀝青路面的養護管理中要使用先進的檢測技術對路面的各項性能與病害進行全面檢測，并以此為依據，制定高速公路瀝青路面養護管理方案。

1 高速公路養護工程概述

高速公路瀝青路面養護管理主要包含預防性養護、修復性養護等養護項目，在不增加結構承載力的前提下，優化與改善高速公路的系統功能[1]，并以高速公路工程性質、規模與復雜程度作為日常養護、中修、大修與改建工程的劃分標準，對管養范圍內的高速公路路面與相關設施開展養護管理。在預防性養護中，需要定期開展路況監測，掌握瀝青路面在使用期間出現的質量變化，制定針對性的維護措施，確保公路處于良好運行狀態，延長道路的使用壽命。修復性養護主要用于修補高速公路瀝青路面出現的局部性結構破損，對一些特定病害展開針對性的維護工作。

2 高速公路檢測技術分類

2.1 激光檢測技術

激光檢測技術的基本原理是利用光電感應檢測路面的性能。利用光電轉換原理，能夠在顯示器上顯示出不同波段的圖像，波段內容代表著光在路面上的不同變化狀態，工作人員能夠通過異常波段對路面的受損程度進行判斷。在實際檢測中，檢測人員要事先在裝置上按光線位移量設置當前基礎參數，在檢測時，隨著光線向路面傳遞位移的變化規律，檢測儀器產生的電流量的大小也會發生相應變化，并轉化為各種與路面系數有關的圖像[2]。激光檢測技術具有相干性強、分辨率高等優勢，同時也具有優秀的衍射性與方向性，通過激光檢測技術所得到的測量數據，有著較高的精度，且能夠實現連續作業，當前已經廣泛地應用在路面破損情況的檢測工作中。在高速公路瀝青路面養護管理中應用激光檢測技術能夠有效地進行構造深度、車轍深度、彎沉與平整度的檢測等。

2.2 頻譜分析技術

頻譜分析技術是采集路面結構上不同頻段的傳播頻率，對路面的損壞情況進行分析判斷的一種技術。該技術采用無損檢測方式，具有檢測速度快、滲透性強、準確性與可靠性高等優勢。頻譜分析技術多用于檢測道路面層以下的部位，依據每層介質所體現的波段頻率的差異性，對道路的使用指數進行評價。該技術不但可以檢測面層厚度的均勻性，也可以分析瀝青表面與混凝土基層的黏結程度。在路面基層出現破損的情況下，受損區與正常路面結構將有很大的不同，所以其傳播界面的兩側電性都會發生變化，此時依據路面受損類型可生成繞射波與反射波兩種不同的波段，在時間剖面上顯示為特殊曲線，依據這一特點可以輔助工作人員確認受損部位具體深度與損壞類型，由此制定相應的養護措施，以免對路面結構造成二次損傷。

2.3 圖像檢測技術

對于當前的高速公路檢測技術而言，我國應用較為廣泛的圖像檢測技術主要有兩種，一是激光全息圖像技術，二是紅外成像技術。這兩項技術的共同之處是均能進行路面物理性狀分析。最大區別是激光全息圖像技術能夠呈現路面的結構信息，同時也可以模擬力學參數，幫助檢測人員全面掌握路面情況，但該技術成本較高[3]；而紅外成像技術則具有更強的經濟性，并且適用范圍更廣，該技術利用紅外感應裝置，采集路面基層下的溫度情況，并依據熱傳導系數判斷材料的使用狀態，在檢測路面老化程度與結構損壞方面，有著更加顯著的應用優勢。

3 高速公路瀝青路面檢測技術的應用要點

3.1 路面承載力檢測

在高速公路路面結構中，承載力是一項非常重要的技術指標。在路面承載力指標檢測中，可選擇落錘式彎沉儀進行檢測。該設備可以模擬行車荷載，是一種無損檢測技術，并且檢測速度快、精準度高，在當前的高速公路瀝青路面檢測中得到了廣泛的應用。落錘式彎沉儀包括兩種傳感器，一是彎沉傳感器，二是荷載傳感器，前者用于采集車輛行駛過程中沿縱向方向上的加速度信號，后者用來測量荷載大小與分布等參數，以確定瀝青路面承受各種交通荷載的能力。在實際檢測中按照以下步驟進行：將裝有彎沉傳感器的測試車開到指定檢測位置，使用計算機對液壓系統進行控制，啟動落錘裝置，從一定高度釋放落錘，在承載板上施加沖擊力并轉移到路面上，繼而使路面出現彎沉現象，這時分布在不同位置的傳感器設備，能夠對路面結構層的表面變形情況進行自檢并記錄數據，再將數據上傳至計算機系統中，通過計算獲得路面上各個測點的彎沉數據[4]。

通過對這些測試數據進行分析，可以得出道路結構中各個監測點的受力變化情況與應力大小，從而得到整個路段路面損壞程度的大致情況。彎沉檢測是一種動態檢測方式，各測點的測試速度均在40s 左右，檢測精度能夠達到1um。

3.2 路面平整度檢測

高速公路的平整度與高速公路的抗老化及防滑性能有著緊密聯系，同時也決定著行車舒適度與安全性，因此在高速公路瀝青路面檢測中，路面平整度是一項重要的檢測內容。在路面平整度檢測中，典型的檢測技術有顛簸累積測定與激光測定。顛簸累積測定技術需要使用車載型顛簸累積設備，利用儀器采集車廂間單向與車輛后軸間的位移累計值，依據該數值，可以判定路面的平整度，位移值越大，則表示路面的平整度就越差。顛簸累積測定技術能夠獲得準確的檢測結果，但過于依賴設備標定校正，頻繁地進行標定校正對該技術的使用效率造成一定影響。激光測定技術是利用激光測定儀進行數據采集并計算出相應數值指標，完成高速公路瀝青路面平整度檢測工作。將激光測定儀固定于行駛車輛的輪轂上，其能夠在車輛行駛過程中自動收集行駛路段的高度數據，同時也能夠收集車轍與路面橫坡等參數，從而得到準確的檢測數據。該技術檢測精度高、范圍大、時間短，具有很高的空間分辨率。在高速公路瀝青路面的平整度檢測中，需要同時使用顛簸累積測定與激光測定兩項技術，以此提高路面平整度檢測精度，從而提升整體養護質量，使高速公路瀝青路面能夠保持良好的使用性能。

3.3 老化程度檢測

高速公路瀝青路面在溫度、濕度等自然環境因素和車輛荷載作用下會不斷老化，當路面老化到一定程度后，將會失去部分性能。因此，為了確保路面的正常使用，改善行車舒適度，需要對高速公路瀝青路面進行老化程度檢測。

目前在高速公路路面老化程度檢測中，主要采用試驗室綜合分析技術，通過采集車轍樣本、提取路面瀝青進行針對性的指標檢測，與高速公路施工時的路面性能指標中的同一配比指標進行對比，以此得到清晰的路面老化程度結果[5]。

以試驗室綜合分析技術為基礎，檢測路面的老化程度，具有檢測精準度高、過程簡單、速度快等優點。在高速公路路面檢測中采用此種方式，不僅能夠有效控制路面檢測中的成本消耗，同時能夠大幅度提高檢測效率，而且根據檢測結果，結合使用瀝青再生器，能夠快速恢復高速公路的路面性能，從而縮短路面養護所需時間。

3.4 承載性能檢測

高速公路的承載性能受路面厚度的影響較大，路面厚度是否達到標準，一直是高速公路施工與養護中的焦點問題。全過程跟蹤式厚度檢測，是高速公路養護管理中的一項重要檢測技術，采取全程跟蹤式檢測方式，不但能夠準確判斷瀝青路面的自身情況，同時可以檢測出高速公路的路面厚度是否符合標準要求。高速公路路面厚度是一項非常關鍵的施工質量控制指標，以雷達反射技術為基礎進行路面厚度檢測是目前廣泛使用的一種技術，發射高頻電子脈沖信號能夠形成反射波，將反射波與測量原理相結合，能夠對高速公路的路面厚度進行快速檢測。該技術的優點在于精度高，能夠滿足長期路面厚度檢測的需求，并且具有較高的便捷性與檢測效率。

除此之外，在檢測過程中能夠清楚地獲取路面孔洞、裂縫、陷落等情況，為后續各項檢測工作的開展提供有效參數。

4 路面檢測技術在高速公路瀝青路面養護管理中的具體應用

4.1 路面狀況巡視性調查

在進行具體的路面檢測之前，需要技術人員攜帶尺規等測量工具以及相機，對瀝青路面損壞的部位、面積與規模進行測量與記錄，這是路面日常養護工作的基礎內容，同樣也是路面檢測中必不可少的一項技術環節。

4.2 現場檢測

為得到量化的路面情況評估參數，就要使用檢測儀器對路面進行全面檢測。檢測設備的精準度要滿足規范要求。在高速公路瀝青路面檢測中，采用的檢測儀器可分為以下三種類型：第一類是全自動控制設備，通過計算機軟件對整個檢測過程進行控制，在檢測過程中不需要過多的人工干預，檢測速度快、頻率高，無需過多的人工操作即可完成全部的檢測過程，并自動記錄數據，且在計算機軟件中能夠對檢測數據進行自動分析，以此形成初步檢測結果，同時也可以呈現出圖形化的檢測資料[6]。但自動控制設備的不足之處也是顯而易見的，就是檢測成本高，只適用于達到一定規模的公路養護。自動控制設備在檢測時無須封閉交通，在完成檢測后可即時獲得整個檢測段落的路況質量圖表。第二類是人機交互設備，相較于自動控制設備，此類設備的自動化程度略低，在開展檢測工作時，部分控制參數需手動輸入，同時也需要人工記錄采集數據，并由具有豐富檢測經驗的技術人員對數據進行分析判斷。人工檢測設備的檢測成本相對較低，并且具有較高的靈活性，適用于預防性的公路養護，在檢測時需要采取交通管制措施。第三類是人工檢測，由施工人員使用檢測儀器，如直尺、擺式摩擦儀與貝克曼梁等進行檢測。在人工檢測中需要投入大量的人力，檢測效率低，在一次檢測中只能獲得少量數據，并會受到人為因素的影響。人工檢測對檢測人員的專業能力有著較高的要求，需要人工處理大量的數據，檢測周期長，適用于巡視性檢查或局部段落檢測。在人工檢測中，為保證檢測人員安全，需要完全封閉交通。

4.3 室內試驗

高速公路施工中所使用的瀝青混凝土，在長期運行中受到荷載、陽光、溫度、空氣等因素的影響，不可避免地會由于老化而失去部分功能。在高速公路瀝青路面養護中，應用瀝青再生技術使瀝青混合料的部分性能得到恢復，是一種經濟的養護方式，當前此種方式已經在高速公路瀝青路面養護中得到了廣泛的應用。在室內試驗中，收集具有代表性的瀝青混合料樣品，對其進行性能分析，查明瀝青混合料損害的內部原因，以此為依據制定路面養護方案[7]。在瀝青路面車轍較深處切割取樣，對比面層與結構層的變形情況，確定變形層位，在試驗室中進行礦料級配與油石比分析，提取瀝青并測試針入度與軟化點，對比高速公路施工時的路面性能數據，對瀝青的老化程度進行分析。瀝青路面出現車轍的主要原因是由于油石比偏大或路面瀝青配合料級配不規范，同時也與重載車輛的通行有關。在室內試驗中能夠分析出造成路面損壞的主要原因，若是由于配比問題所引發的路面病害，可采取熱再生配合比設計，重新調整路面混合料的油石比，以此使混合料的穩定性得以提升，使路面具備更強的抗車轍性能。

5 結語

在路面養護工作中，使用先進的檢測技術與設備對路面病害的類型、大小與面積進行詳細檢測，分析病害的發生原因，以此為基礎采取相應的養護管理措施，提升高速公路瀝青路面的使用性能，以保證良好的行車舒適度與安全性，確保高速公路能夠滿足人們的日常生活生產需求。目前，高速公路瀝青路面養護管理中的路面檢測技術正在不斷發展，通過對該技術進行分析與探討，有利于進一步豐富其應用經驗，進而不斷提升我國高速公路路面檢測的技術水平。