路面檢測技術(shù)在公路瀝青路面養(yǎng)護中的應(yīng)用研究

朱 曄

蘇交科集團檢測認(rèn)證有限公司 江蘇南京 211112

1 路面損壞狀況指數(shù)PCI

依據(jù)《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》，利用PCI 來作為路面破損情況和程度的評定指標(biāo)，通過路面破損率DR 按照相應(yīng)公式計算得出。以瀝青混凝土路面為例:

式中：DR——路面破損率，用百分比表示；

A——調(diào)查總面積；

Ai——路面損壞面積。

2 路面檢測對于公路瀝青路面養(yǎng)護的作用

2.1 及時發(fā)現(xiàn)公路路面所出現(xiàn)的問題

公路作為國家的主要交通手段，在建設(shè)過程中會相應(yīng)消耗大量的成本，為了使公路在使用過程中盡量多發(fā)揮自身價值，需要有關(guān)團隊將公路的使用期限延長，從而提升公路對于社會的回報價值。然而在實際應(yīng)用過程中，公路路面會由于人工材料的物性特質(zhì)，出現(xiàn)對應(yīng)的老化問題，從而影響公路的使用年限。故為了將公路的使用時間盡可能延長，需要有關(guān)人員對正在使用的公路路面展開相應(yīng)的保養(yǎng)與維護[1]。

在對公路瀝青路面進行養(yǎng)護的過程中，若能夠及時發(fā)現(xiàn)路面所存在的問題情況，從而對其進行及時處理，便可以有效保證公路瀝青路面的運營質(zhì)量。而路面檢測技術(shù)正是幫助有關(guān)人員及時發(fā)現(xiàn)對應(yīng)問題的重要方法與手段，故路面檢測能夠有效降低公路路面由于細小危害所引發(fā)的重大問題，并為路面養(yǎng)護提供一定的工作方向與工作范圍[2]。

2.2 有效降低公路維護與保養(yǎng)成本

由于公路的維護與保養(yǎng)需要采用相應(yīng)的修補材料來彌補公路路面出現(xiàn)的病害問題，因此維護與保養(yǎng)成本會隨著公路修補面積的大小而變化。通俗而言，即是維護與保養(yǎng)的公路面積越大，成本越高[3]。但是對于公路而言，其長度與覆蓋面積非常之大，若在維護與保養(yǎng)過程中無法識別問題的具體位置與形式，而對公路進行全面保養(yǎng)，那么將會直接導(dǎo)致入不敷出的局面產(chǎn)生。因此，如何精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)公路的病害位置是有關(guān)人員需要掌握的技巧，故路面檢測技術(shù)便顯得非常重要。總結(jié)來說，路面檢測技術(shù)能夠幫助有關(guān)人員快速發(fā)現(xiàn)需要進行維修的問題形式與位置，從而在提升工作效率的同時降低工作成本[4]。

3 瀝青路面常用檢測技術(shù)

3.1 彎沉檢測技術(shù)

由于瀝青作為可塑性較高的路面材料，即便其在冷卻成型后也會由于外力作用出現(xiàn)相應(yīng)的微型形變，這類形變是無法通過肉眼來進行有效分辨的。而微型形變在長時間的積累過程中，會由于車輛的外力作用，從而導(dǎo)致路面的損壞加劇，最終影響公路的使用功能。為了有效解決這一問題，并及時發(fā)現(xiàn)問題的所在位置，有關(guān)人員可以通過彎沉檢測技術(shù)來找尋瀝青路面的形變區(qū)域，以采用合理方式對其進行維修與養(yǎng)護[5]。

而在對公路進行彎沉檢測時，需要有關(guān)人員對不同路段和不同土質(zhì)的路基進行落錘式彎沉儀和貝克曼梁對比實驗，并根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果作出相應(yīng)分析以幫助有關(guān)人員判斷瀝青路面的實際情況，其具體測試步驟如下。首先，檢測團隊需要確定待檢測的路面范圍，并對待測路面進行適合實驗的標(biāo)記處理。在標(biāo)記處理中，需要有關(guān)人員確定實驗行車的預(yù)定軌跡，并在軌跡表面每隔20 米進行標(biāo)記，通常方法是采用粉筆進行記錄，方便實驗后擦除，以免影響車輛正常駕駛。標(biāo)記之間的距離可以根據(jù)實際需要進行適當(dāng)?shù)目s小或放大，能夠保證實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確即可。

其次，將相應(yīng)的實驗行車駕駛至對應(yīng)的標(biāo)記位置，保證實驗行車的單側(cè)后輪停靠在實現(xiàn)標(biāo)記的測點上，并立刻在實驗行車的后輪空位處安裝彎沉儀側(cè)頭，并對其進行相應(yīng)的調(diào)試。其中有關(guān)人員需要保證百分表的數(shù)顯不會隨行車發(fā)生的輕微振動而失準(zhǔn)，可以將百分表的讀數(shù)事先調(diào)整至4- 5 毫米，最后用手指對其進行輕微敲打，觀察其是否出現(xiàn)回零的情況。

再次，在相應(yīng)的準(zhǔn)備工作完成后，可以指揮實驗行車按照要求緩慢勻速行駛，通常行車速度需要控制在5km/ h 左右，并保證彎沉儀百分表的指針能夠行車前進有效反饋出數(shù)據(jù)變化。而在實驗行車前進的過程中，需要有關(guān)人員跟隨實驗車輛記錄對應(yīng)的百分表數(shù)據(jù)變化，其中較為重要的數(shù)據(jù)包括百分表的最大數(shù)值、出示數(shù)值、穩(wěn)定后的最終數(shù)值。最后，根據(jù)所測數(shù)據(jù)進行對比，找到路面需要進行調(diào)整或修整的位置。

3.2 瀝青路面壓實度檢測

建立對應(yīng)的檢測方式，來保證瀝青路面的壓實度、空隙率、透水常數(shù)及結(jié)構(gòu)厚度，是有關(guān)人員需要重點關(guān)注的問題。而隨著當(dāng)下信息技術(shù)的飛速發(fā)展，有關(guān)團隊已經(jīng)開發(fā)出在路面壓實過程中進行實時監(jiān)測與數(shù)據(jù)反饋的檢測技巧。其具體方式是通過無人機監(jiān)控系統(tǒng)，在壓路機運作的過程中在空中對于已經(jīng)壓實的地面進行監(jiān)控與分析，主要原理是通過無人機對路面的圖像導(dǎo)入，經(jīng)過大數(shù)據(jù)積累后對處于壓實過程中的路面與既定的完整路面進行對比，從而分析出路面的具體數(shù)據(jù)。而對于分析出的詳細數(shù)據(jù)而言，具體可以分類成為相應(yīng)的碾壓頻次與碾壓長度，并根據(jù)對應(yīng)的統(tǒng)計結(jié)果來分析路面的壓實程度。最后，路面壓實度系統(tǒng)會自動生成壓實度結(jié)構(gòu)。

3.3 快速無損檢測技術(shù)

在對公路瀝青路面進行檢測的過程中，為了更加突出檢測效率與檢測的結(jié)構(gòu)精度，有關(guān)團隊針對性開發(fā)出能夠有效提升檢測效率的測量工具，目的是通過工具對于路面進行快速掃描，從而發(fā)現(xiàn)路面存在的細微問題，幫助有關(guān)人員更加迅速找到對應(yīng)問題位置，提升維修與保養(yǎng)效率。相比于傳統(tǒng)的路面檢測技術(shù)，無損檢測技術(shù)可以在不損壞路面的前提下，完成對路面的深層次檢測。

3.3.1 高精度斷面儀

為了更好地幫助有關(guān)人員發(fā)現(xiàn)路面的損傷情況與平整度情況，研究人員針對性研發(fā)出精度較高的斷面測試儀。該儀器的測試原理是通過模擬1/ 4 汽車在路面上的形式狀態(tài)，從而更好的找到汽車的車身斷面，以幫助測試有效找到斷面與路面之間的角度比值變化。當(dāng)高速行駛的汽車斷面與路面之間存在對應(yīng)的角度比值變化，并該變化超出對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)與要求時，那么可以說明路面存在一定的損害或不平整等問題。

3.3.2 高精度激光紋理儀

激光文理儀的主要作用是為了幫助測度人員更好地識別出瀝青路面的粗糙程度是否滿足建筑要求。該儀器的作用原理是通過自身發(fā)出的紅外線激光，在照射到路面后捕捉對應(yīng)的反射激光，并根據(jù)反射激光的角度差異來反饋瀝青路面的微小紋理問題，其具體工作原理如下。

激光紋理儀在設(shè)備構(gòu)成上主要分為三大部分，即激光發(fā)射裝置、激光接收裝置、數(shù)據(jù)運算裝置。其中激光發(fā)射裝置的主要作用即是安裝對應(yīng)的紅外激光發(fā)射器，相對其兩部分裝置而言其構(gòu)造相對簡單。唯一需要注意的即是在對應(yīng)不同寬度的公路瀝青路面時，激光發(fā)射裝置要保證同源激光在橫向散射后，其縱向的發(fā)射角度不變，同時儀器的使用人員也要根據(jù)自身所負責(zé)的路面寬度來采購對應(yīng)的檢測設(shè)備。

而激光接收裝置在自身設(shè)備價值上要高于發(fā)射裝置，主要是因為激光接收裝置需要安裝相應(yīng)的光敏接收器，保證能夠有效接收由路面反射出的紅外激光，從而有效對數(shù)據(jù)進行反饋與測量。其中，接收裝置與發(fā)射裝置之間要確定準(zhǔn)確的角度與距離，只有兩者形成有效角度時，才能保證其分析結(jié)果有效。故在接受路面反射激光的過程中，需要有關(guān)人員根據(jù)設(shè)備的使用說明，結(jié)合實際情況對設(shè)備與儀器進行現(xiàn)場整理與安裝。

最后，數(shù)據(jù)運算裝置是整個激光紋理儀的核心，若激光發(fā)射和接收裝置是該儀器的硬件設(shè)備，那么數(shù)據(jù)運算裝置則更加傾向于軟件類別。在實際檢測過程中，該部分裝置的主要功能即是對于激光接收裝置所收集到的激光進行分析，從而確定其對應(yīng)的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。其判斷的主要依據(jù)是激光的反射角度，當(dāng)瀝青路面的平整度較高時，其激光的反射角度通常不會出現(xiàn)太大的差異，只有瀝青路面的間隙或紋理較大，才會導(dǎo)致其反射角度出現(xiàn)異常。而數(shù)據(jù)運算裝置即是通過對于反射激光的角度進行運算，從而幫助有關(guān)人員判斷出瀝青路面的紋理情況，并找到平整度差或縫隙較大的問題所在位置。

因此，激光紋理儀不僅具有紅外激光發(fā)射裝置，還需要安裝對應(yīng)的光敏接收裝置，同時對于不同角度的反射激光要具有識別與分析能力，從而綜合分析出最后的路面粗糙度結(jié)果。

3.3.3 紅外滲水測試儀

在公路的檢測過程中，人們通常較為關(guān)心公路的滲水情況，但是由于水分通常會滲透到公路地基當(dāng)中，在外部無法進行有效檢測與觀察，從而會在一定程度上由于錯過良好的檢測時機而由滲水引起對應(yīng)的公路病害。

為此，有關(guān)團隊基于上述需求，針對性研發(fā)出能夠在公路路面上檢測出地基滲水情況的設(shè)備，即后外滲水測試儀。所謂紅外滲水測試儀主要是有紅外熱成像儀、360°云臺護照、聚力傳感器、數(shù)據(jù)收集器以及相應(yīng)的移動設(shè)備組成。其中，由于該設(shè)備設(shè)計儀器較多且對于電能的依賴較大，有關(guān)人員會將其組裝成為檢測車輛，供測試人員在待測公路上進行駕駛以收集數(shù)據(jù)。

而紅外滲水測試儀的主要工作方式即是運用了物體自身所散發(fā)出的紅外線強度差異的特性，找到水的常規(guī)紅外數(shù)值，對其進行編譯與分析。例如，當(dāng)利用紅外掃描儀對不同物質(zhì)的組合類物體進行掃描時，一定會由于物體的熱度不同而散發(fā)出不同的紅外數(shù)據(jù)，有關(guān)人員便可以通過物體散發(fā)出的固有紅外強度，在分辨各類物體。因此，紅外滲水測試儀的工作原理是通過駕駛員駕駛紅外滲水測試儀在待測路面上形式，從而對地下所有物質(zhì)進行紅外掃描，最后根據(jù)成像圖譜，找到水分對應(yīng)的圖譜形式，并觀察該圖譜的占有量多少。紅外滲水測試儀在測試之前，會相應(yīng)記錄瀝青路面下含水量的標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)測試儀的紅外圖譜數(shù)據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)值時，會直接提示有關(guān)人員該位置的滲水量超標(biāo)，對其進行維修與保養(yǎng)工作。

4 結(jié)語

綜上所述，公路的維修與保養(yǎng)能夠直接影響其實際使用年限與使用狀態(tài)，為了更好地提升維修與保養(yǎng)的工作效率，并合理降低成本投入，采用相應(yīng)的路面檢測技術(shù)成為該項工作的必要條件。因此，有關(guān)人員要充分了解公路瀝青路面在實際使用過程中的常見問題，并掌握問題對應(yīng)的檢測手段與檢測技巧，同時充分了解對應(yīng)路面檢測技術(shù)的技術(shù)要點與檢測原理，保證檢測的工作成果真實有效，從而真正意義上做到促進我國公路事業(yè)發(fā)展、保障我國公路行駛安全。