高速公路路基路面早期病害檢測及處治技術(shù)研究

閻曉琦

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

為更好地把握高速公路路基路面早期病害問題出現(xiàn)的原因和影響因素，需要采用科學(xué)的檢測技術(shù)和評價方法對路面的使用性能和質(zhì)量等級等進行評價，并以此為依據(jù)，制定科學(xué)的處治措施。總之，高速公路路基路面早期病害檢測及處治技術(shù)的應(yīng)用是非常必要和重要的，其使用的科學(xué)性和有效性直接關(guān)系著路面的使用性能和功能，對此人們需要根據(jù)具體情況科學(xué)選擇，并遵循一定的原則，以此滿足病害處理要求，為后期制定方法措施提供依據(jù)和指導(dǎo)。

1 高速公路路基路面早期病害檢測及處治技術(shù)應(yīng)用的原則

第一，需要遵循因地制宜的原則，對于不同的病害類型、病害程度、影響因素等制定不同的處治措施，選擇不同的方法。第二，需要遵循及時處理的原則。如果發(fā)現(xiàn)路面使用性能和功能不符合要求，需要及時進行檢測和修復(fù)。第三，需要遵循部分和整體相結(jié)合的原則。在具體檢測時，如果發(fā)現(xiàn)路面彎沉度不符合要求，需要及時進行補救和解決，確保路面平整度、均勻度符合要求，對于一些損壞較為嚴重的路面需要通過局部填補、系統(tǒng)整治來解決。第四，需要遵循統(tǒng)籌兼顧的原則。在處理一些路面早期病害問題時需要分析排水設(shè)施問題，注重分析路面的具體情況，確保公路使用性能合理，保障行車安全[1]。

2 高速公路路基路面檢測及其處治技術(shù)的應(yīng)用要點和意義

2.1 應(yīng)用要點

人們需要根據(jù)路基路面檢測技術(shù)選擇原則、技術(shù)特點、適用范圍、路面病害情況科學(xué)選擇，具體可以從以下幾個方面進行：

第一，如果發(fā)現(xiàn)混凝土路面病害導(dǎo)致一些路段出現(xiàn)損壞，但是路面使用性能沒有受到影響，對此可以選擇無損檢測技術(shù)；第二，如果發(fā)現(xiàn)路基路面因為交通荷載或者自然原因出現(xiàn)了大面積的損壞，影響路面使用性能，但是不影響公路的正常通行時，可以選擇無損檢測技術(shù)，在具體進行檢測時，也可以結(jié)合有損檢測技術(shù)來檢測路面路基的病害程度；第三，在路面路基部分地段發(fā)生了嚴重的損壞情況，無法及時查明具體的損壞原因，則需要采用無損和有損檢測技術(shù)進行綜合檢測；第四，如果路基路面損壞明顯，影響公路車輛的正常運行，則需要采用有損檢測技術(shù)挖掘路基路面的損壞部分，在檢測后進行修補。總之，無損檢測技術(shù)主要應(yīng)用于較高等級的公路路面病害不嚴重的情況下，或者病害對路面使用性能沒有顯著影響。地質(zhì)雷達影像檢測技術(shù)可以有效檢測路面路基的病害程度，地震波影像檢測技術(shù)可以檢測路面的變化情況和發(fā)展情況[2]。

2.2 應(yīng)用意義

第一，在路基路面檢測技術(shù)下可以有效發(fā)現(xiàn)路面出現(xiàn)的裂縫問題，為問題的研究、分析、解決提供了指導(dǎo)，為后期研究也奠定了基礎(chǔ)。

第二，可以根據(jù)檢測結(jié)果制定科學(xué)的路基路面養(yǎng)護技術(shù)方法，做好預(yù)防工作，預(yù)測各種風(fēng)險的發(fā)生，并利用信息技術(shù)創(chuàng)建基于路基路面的病害管理GIS 系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以自動對不同時期、不同路段、不同部位處的路基路面病害進行檢測、處理，以此提高檢測水平，有效實現(xiàn)處理目標。

第三，需要采用電磁波成像檢測理論來分析效益，便于識別各種裂縫異常變化的情況，為措施制定提供指導(dǎo)，也可以通過有限元正分析方法查明路基變形導(dǎo)致的質(zhì)量問題，提高路基路面病害檢測的精準度、可靠度。

第四，對路基路面使用性能進行綜合評價，便于人們把握路基路面的破壞類型，病害影響程度，并對路基路面病害檢測結(jié)果進行分析、計算。在分析問題產(chǎn)生規(guī)律的基礎(chǔ)上，需要科學(xué)選擇具體的處治技術(shù)，確保后期施工活動的順利進行。

第五，需要創(chuàng)建路基路面病害信息識別系統(tǒng)，以此保證工作效率和質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)問題[3]。

3 高速公路路基路面早期病害檢測技術(shù)

3.1 一般檢測技術(shù)

第一，瀝青路面破損檢測。瀝青混凝土路面破損程度可以通過路面綜合破損率來檢測，將其作為主要指標，科學(xué)分析路面的性能和質(zhì)量。我國路面破損自動化檢測研究起步晚，且瀝青混凝土路面病害類型復(fù)雜、原因多，單一使用檢測設(shè)備無法實現(xiàn)檢測目標，效果不理想，因此需要采取人工現(xiàn)場觀察測試和儀器輔助的方法進行檢測。隨著路標破損測試系統(tǒng)的引進和推廣，可以通過攝像系統(tǒng)來搜集路基路面圖像，并在系統(tǒng)化、人工處理方式下可以準確、及時地檢測出路面的破損情況，以此準確分類和評估路面的病害類型和程度。

第二，瀝青路面平整度檢測。可以將路面施工質(zhì)量和路面破損程度作為評定路面平整度的主要指標，平整度可以用肉眼觀察，當(dāng)前路面平整度檢測設(shè)備有斷面類、反應(yīng)類兩種類型。前者可以對路面凹凸情況進行檢測，一般常用到不同長度的直尺和連續(xù)平整儀器，后者常常使用的是車載式顛簸。

第三，瀝青路面強度檢測。對于瀝青路面強度指標主要是彎沉值，在檢測時需要通過彎沉值來判斷路面的強度，對于高速公路和一般公路采用的是自動式彎沉儀器或者落錘式彎沉儀，對于其他等級的公路也可以采用其他方法來檢測。

第四，地質(zhì)雷達檢測。地質(zhì)雷達技術(shù)是一種新的檢測技術(shù)，該技術(shù)經(jīng)濟性、時效性、準確性強，在檢測時可以系統(tǒng)化進行檢測，以此彰顯空間的優(yōu)越性，可以有效代替以往體積大、重量大、速度慢、成本高的鉆探芯取樣方法[4]。

第五，地震映像檢測。當(dāng)前人們主要采用了一種淺層地震法來檢測，其是一種應(yīng)用廣泛的淺層地球物理方法，該方法在操作時一般需要激發(fā)和接收等偏移距、零偏移距來反映界面近法線反射信號下的振幅。在該檢測中也需要結(jié)合電法和電磁法，這兩種方法有一定的區(qū)域條件限制，一般情況下，可以有效發(fā)現(xiàn)檢測面下的基層和路堤填土中的各種異常問題，以此把握路面開裂的具體原因。地震映像檢測可以檢測出縱向裂縫和橫向裂縫，一般該儀器可以延伸到地下30m，對于關(guān)鍵地段則需要延伸到50m。

第六，路面摩擦系數(shù)檢測。考慮到路面抗滑性能對車輛行駛安全的影響，需要做好摩擦檢測工作，路面抗滑性能具體包括橫向和縱向兩種，縱向一般會影響車輛的滑行距離，橫向影響車輛的行駛方向。當(dāng)前常用摩擦系數(shù)儀器來檢測，該方法速度慢，效率低，人工使用存在一定的安全問題。對此，需要引進國外的橫向力系數(shù)檢測儀器，該儀器設(shè)置有剎車和不剎車功能，應(yīng)用優(yōu)勢顯著，用途廣泛，其是未來路面摩擦系數(shù)檢測的主要趨勢。

第七，裂縫的OTDR 檢測。裂縫對路基路面的整體穩(wěn)定性、強度、安全性、結(jié)構(gòu)都有著一定的影響，對此需要做好路面的裂縫檢測工作，該檢測技術(shù)是一種反射技術(shù)，通過傳感器發(fā)射的信號反射測量路面信息在空間上的變化情況。在該技術(shù)下，信號可以沿著光線進行傳播，如果發(fā)現(xiàn)路基路面存在裂縫，則發(fā)射的光線會被反射回來，對此人們可以根據(jù)反射的光線強弱、散射和入射的時間、地點、方向等明確路面損壞的點、位、范圍、程度等信息，以此繪制曲線圖，進一步把握路面裂縫的具體情況[5]。

3.2 特殊檢測技術(shù)

第一，地質(zhì)鉆孔檢測。瀝青混凝土路面地質(zhì)鉆孔檢測是一種路面有損檢測技術(shù)，該技術(shù)可以直觀、具體、精準地發(fā)現(xiàn)路面中的病害問題和程度，后通過試驗檢測對路面質(zhì)量進行量化分析，但是該方法對路面有一定的破壞性，且速度慢，效率低。主要應(yīng)用在路基路面范圍較小，病害較為嚴重的路段中，且在具體檢測時需要綜合分析公路的行車安全情況，以此保證檢測工作的順利進行。

第二，數(shù)字鉆孔成像檢測。數(shù)字鉆孔成像檢測系統(tǒng)是一種新型的、智能化勘探設(shè)備，該設(shè)備集合有電子技術(shù)、視頻技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、計算機技術(shù)，可以確保鉆孔內(nèi)的地質(zhì)信息采集完整和及時、準確，滿足相關(guān)要求，有效解決以往鉆孔攝像技術(shù)只能進行模擬和觀察的問題，實現(xiàn)了鉆孔電視模式的創(chuàng)新和發(fā)展。該技術(shù)是一種數(shù)字化的全景技術(shù)，在數(shù)字鉆孔成像檢測系統(tǒng)內(nèi)可以進行全景掃描，可以精準測量和計算、分析地質(zhì)情況，有效提高了鉆孔攝影技術(shù)水平。可以應(yīng)用在水利工程、土木工程、能源、交通、采礦等領(lǐng)域中，也可以對高速公路路面路基進行安全監(jiān)測和質(zhì)量監(jiān)測。

第三，全斷面開挖檢測。在瀝青混凝土路面病害嚴重的路段中進行全橫斷面開挖檢測前，需要分析公路的行車安全問題，病害地段位對該區(qū)域的經(jīng)濟影響、公路工程進度影響，在確保沒有任何影響后才可以進行檢測。該技術(shù)的特點如下所示：路面損害程度大，可以準確把握路基路面破損情況，一般可以通過現(xiàn)場實際測試量化分析路面的病害情況，該技術(shù)在具體應(yīng)用時需要有特定的條件限制。

第四，斷面變形監(jiān)測。公路路基路面的變形監(jiān)測主要是對路基路面的沉降量和水平位移情況進行觀測，對于水平位移觀察需要采用測斜儀器進行，該儀器內(nèi)部設(shè)置有測量系統(tǒng)、管座、測斜管、連接管、保護蓋等，可以有效檢測出土體或者特定結(jié)構(gòu)處的傾斜度。對于垂直位移觀測需要采用分段沉降儀器對深層進行監(jiān)測，當(dāng)前采用的是電磁式沉降儀器，該沉降儀器的具體功能和作用主要集中在觀測頭內(nèi)，一般需要在測控器中安裝電磁振蕩線圈。當(dāng)振動線圈埋設(shè)位置靠近土體內(nèi)的鐵環(huán)時，因為鐵環(huán)自身產(chǎn)生的渦流損耗，會大量吸收振蕩電路的磁場能量，從而使振蕩器減弱，直到停止振蕩，此時晶體音響便發(fā)出聲音，根據(jù)聲音剛發(fā)出的一瞬間測尺上讀出所在的深度確定鐵環(huán)的位置。

4 高速公路路基路面早期病害處治技術(shù)

高速公路路基路面的病害檢測目標是及時發(fā)現(xiàn)病害問題、及時處理和解決，并根據(jù)具體的病害類型和等級選擇處治技術(shù)，制定措施，具體如下所示。

4.1 對初級病害的處治技術(shù)

一般初級病害是指高速公路路基破碎程度低，對公路的使用性能和功能沒有影響，裂縫寬度小，長度小，需要根據(jù)具體情況進行開窗處理，如果裂縫小于2mm 需要進行灌漿處理，對于橋梁的伸縮變化路段如果發(fā)現(xiàn)路面破損等級低，則需要進行開窗處理。

4.2 對重度一級病害的處治技術(shù)

重度一級病害是指公路路面破損較為嚴重，但是對公路的使用性能和功能沒有影響，路基路面基層、干濕狀態(tài)不符合要求，公路強度符合要求，路面裂縫寬度在5mm 的，如果部分路段沉陷嚴重、分段水量較大，需要在特定位置處進行開挖、補修，必要時可以采用粉噴樁、碎石樁進行處理。如果路面存在脫空、橋頭搭板斷裂的情況，需要加強對橋頭路基的填筑和壓實，重新澆筑橋頭板，如果橋梁和路堤的結(jié)合處存在裂縫和塌陷的問題，可以設(shè)立板墻或者擋土墻來解決此問題，具體流程如圖1所示。

4.3 對重度二級病害的處治技術(shù)

重度二級病害是指公路路基路面破損非常嚴重，對公路的使用性能產(chǎn)生了影響，導(dǎo)致公路強度和硬度等級不達標，路基裂縫寬度大于最大限度要求，且彎沉值超標、路面干濕狀態(tài)不符合要求，在進行修復(fù)后如果路面強度不符合要求，壓縮模量不符合要求，路面彎沉值回彈力較小，需要對路面路基進行整修，根據(jù)具體的病害類型進行修復(fù)。如果在整修時發(fā)現(xiàn)路面路基表層的損壞非常嚴重，則表面路基含水量大，需要對路床進行注漿處理，對路基和路堤都需要進行重新修筑，并在后期進行養(yǎng)護，以此滿足安全行駛要求[6]。

4.4 路基防護工程的處治

在高速公路施工中需要在室外勘測、路面病害調(diào)查、處治方法的基礎(chǔ)上進行路基路面防護設(shè)計，根據(jù)具體的調(diào)查結(jié)果在路基邊坡部分路段的高填土處設(shè)格網(wǎng)，確保路基整體穩(wěn)定。

5 結(jié)語

在高速公路建設(shè)中路基路面是非常重要的，其是公路結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的核心，其總體質(zhì)量和性能直接關(guān)系著公路的服務(wù)功能，關(guān)系著公路車輛的行車安全，關(guān)系著公路使用壽命的高低，對此需要公路工程建設(shè)單位加強重視，定期對公路路基路面的病害情況進行測試、檢測、評估，根據(jù)具體的病害程度采取科學(xué)的檢測技術(shù)，并根據(jù)檢測結(jié)果選擇科學(xué)的處治方法，加強防治，確保公路質(zhì)量符合要求。