高速公路養護工作中的試驗檢測技術

陶思雨

（廣東省公路建設有限公司虎門二橋分公司，廣東廣州 510000）

0 引言

高速公路是現代交通運輸的重要組成部分，承載著大量的交通流量和運輸需求。然而，由于長期的使用和自然環境的影響，高速公路路面會出現各種問題，如裂縫、坑洞、松散等。為了保障高速公路的安全和順暢運行，養護工作至關重要。而試驗檢測技術在高速公路養護工作中發揮著重要作用，可以幫助評估路面狀況、檢測問題、制訂養護計劃等。

1 高速公路養護工作中試驗檢測技術應用方法

1.1 非接觸式試驗檢測方法

激光掃描測量：利用激光掃描儀或三維激光測量儀對路面進行掃描，獲取路面的三維點云數據。通過分析點云數據，可以評估路面的平整度、縱橫坡等指標。這種方法非接觸式測量，可以快速獲取大范圍的路面數據。

圖像處理技術：利用攝像機或無人機拍攝路面圖像，并使用圖像處理技術進行分析和處理。通過計算圖像中的特征參數，如裂縫、坑洞等，可以評估路面的損壞程度和修復需求。這種方法無需接觸路面，適用于大面積和遠程的路面評估(見圖1)。

圖1 高速公路養護中的圖像檢測技術流程

紅外熱像技術：利用紅外熱像儀對路面進行掃描，獲取路面的熱分布圖像。通過分析熱圖像的溫度變化，可以評估路面的熱脹冷縮、老化、裂縫等問題。這種方法可以迅速識別路面的異常熱點，快速評估路面的損傷情況。

遙感技術：利用遙感衛星或航空遙感平臺獲取高分辨率的路面圖像和數據。通過對圖像進行解譯和分析，可以評估路面的損壞、沉降、變形等情況。這種方法適用于大范圍的路面監測和評估，無需接觸路面。

1.2 接觸式試驗檢測方法

在高速公路養護中，接觸式試驗檢測方法也是常用的一種。這些方法需要直接接觸被測物體或樣品，以獲取相關的信息或數據。

鋼卷測量：通過使用鋼卷測量儀器在路面上進行接觸式測量，以評估路面的平整度和平面度。這種方法適用于測量路面表面的高低差和起伏度。

路面硬度測量：使用路面硬度計或沖擊回彈儀等設備，在路面上進行接觸式測量，以評估路面材料的硬度和強度。這種方法適用于評估路面材料的質量和耐久性。

鉆孔取樣：通過鉆孔設備將路面或路基的樣品取出，并進行實驗室分析，以評估路面結構和材料的特性。這種方法適用于了解路面結構的層次、材料組成和性能，取樣機如圖2 所示。

圖2 路面鉆芯取樣機設備

力學性能測試：使用萬能材料試驗機等設備，在試驗室環境下對路面材料進行拉伸、壓縮、彎曲等力學性能測試。這種方法適用于評估路面材料的強度、剛度和變形等性能（見圖3）。

圖3 路面力學性能測試示意圖

大型荷載試驗：通過在路面上施加大型荷載，使用傳感器和儀器測量路面的變形和應力響應。這種方法適用于評估路面的承載能力和變形特性[1]。

1.3 無損試驗檢測方法

在高速公路養護中，無損試驗檢測方法是一種重要的技術手段，可以在不破壞被測物體的情況下，通過測量和分析不同的物理參數，評估路面的狀況和性能。

頻譜分析：通過采集路面振動信號的頻譜信息，分析路面的共振頻率和頻譜特征，評估路面的平整度和結構狀況。

彈性回彈測量：利用回彈儀等設備，測量路面表面的回彈程度，評估路面材料的硬度和彈性特性，測量流程如圖4 所示。

圖4 彈性回彈測量流程示意圖

超聲波檢測：利用超聲波的傳播特性，測量路面內部的結構、缺陷和材料性質，評估路面的質量和損傷程度。

磁力感應測量：利用磁場的感應特性，測量路面材料的磁導率和磁性特性，評估路面的密實度和變形情況。

紅外熱像技術：通過紅外熱像儀測量路面表面的溫度分布，評估路面的熱脹冷縮、老化和損傷情況。

地質雷達和電測勘探：利用地質雷達和電測勘探設備，測量路面下方的層次結構和材料特性，評估路面的承載力和變形情況。

1.4 智能化試驗檢測方法

在高速公路養護中，智能化試驗檢測方法可以實現高效、準確的路面評估和監測。

智能路面巡檢：利用無人機、移動設備等智能化工具，對路面進行巡檢和監測。通過圖像識別、數據采集等技術，實時捕捉路面的損傷、裂縫、坑洞等問題，并生成相應的報告和處理建議。

智能化地質勘探：結合地質雷達、電測勘探等設備和人工智能算法，對路面下方的地質結構和材料特性進行智能化勘探。通過分析地質數據，評估路面的承載能力和變形情況，為養護工作提供科學依據。

智能化振動檢測：通過在路面上布置振動傳感器和數據采集系統，實時監測路面的振動情況。結合數據處理和分析算法，評估路面的平整度、結構狀況和動力特性，及時發現和處理問題。

智能化材料檢測：利用智能化設備和傳感器，對路面材料的性能進行檢測和評估。例如，通過無損試驗方法、紅外熱像技術等，實時監測路面材料的硬度、密實度、溫度分布等指標，及時發現異常情況。

數據分析與預測：利用人工智能算法和大數據分析技術，對采集到的路面數據進行智能化處理和分析。通過建立預測模型，實現路面損傷和壽命預測，提前制訂養護計劃和決策。智能化試驗檢測方法還可以減少人工操作和風險，提高工作安全性。

2 試驗檢測技術在高速公路養護中應用領域

2.1 路面平整度的試驗檢測技術

激光測距儀：激光測距儀是一種非接觸式的測量設備，通過發射激光束并接收反射的激光信號，測量路面上各點的高度差。激光測距儀可以快速掃描整個路面，生成高精度的平面圖，并計算出路面上的高低差，從而評估路面平整度。

高精度測高儀：高精度測高儀是一種接觸式的測量設備，通過將測量頭放置在路面上，測量出路面的高度。高精度測高儀可以精確測量路面的垂直高度變化，從而評估路面的平整度。

攝像測量系統：攝像測量系統利用攝像機對路面進行圖像采集，并通過圖像處理算法分析路面的高低差。這種方法可以在相對較短的時間內對較大范圍的路面進行評估，對于大規模的路面平整度檢測非常有效。

振動傳感器：振動傳感器是一種接觸式的測量設備，通過將傳感器放置在車輛上，測量車輛在行駛過程中受到的振動情況。通過分析振動信號，可以推斷出路面的平整度，尤其適用于評估較長路段的平整度。這些試驗檢測技術可以單獨應用，也可以結合使用，以獲得更加準確和全面的路面平整度信息。同時，隨著技術的不斷發展，智能化的試驗檢測系統也開始應用于路面平整度的測量，利用計算機視覺和人工智能等技術，實現自動化、高效率的平整度檢測[2]。

2.2 路面結構的試驗檢測技術

地質雷達：地質雷達是一種非接觸式的測量設備，通過向地下發送電磁波并接收反射波，測量地下結構的介電常數變化。在路面結構檢測中，地質雷達可以用于檢測和評估路面下方的層次結構、材料性質以及可能存在的缺陷，從而判斷路面結構的穩定性。

動態探地雷達：動態探地雷達是一種接觸式的測量設備，通過發送地震波并接收反射波，測量地下結構的變化。在路面結構檢測中，動態探地雷達可以檢測路面下方的土層厚度、材料變化和可能的空洞等，對路面結構的完整性進行評估。

高頻聲波測厚儀：高頻聲波測厚儀是一種接觸式的測量設備，通過將測量頭放置在路面上，測量聲波在材料中傳播的時間，從而計算出材料的厚度。在路面結構檢測中，高頻聲波測厚儀可以用于測量路面材料的厚度，評估路面結構的完整性。

動態加載試驗：動態加載試驗是一種在實際使用條件下對路面進行加載的試驗方法，通過施加動態荷載，測量路面的變形響應。這種試驗可以用于評估路面的剛度和強度，判斷路面結構的承載能力和穩定性。

2.3 路面材料的試驗檢測技術

動態錘擊儀：動態錘擊儀是一種接觸式的測量設備，通過將錘擊路面表面并測量反彈速度，評估路面材料的密實程度。動態錘擊儀可以測量路面的反彈模量，從而間接判斷路面材料的質量和密實性。

核密度計：核密度計是一種接觸式的測量設備，通過測量材料的密度和含水量，評估路面材料的質量。核密度計使用放射性源和探測器進行測量，可以準確測量材料的密度，用于評估路面材料的質量和密實度。

紅外線熱像儀：紅外線熱像儀是一種非接觸式的檢測設備，利用紅外線熱輻射特性，檢測路面材料的溫度分布和損傷情況。紅外線熱像儀可以用于識別路面材料的老化、裂縫、變形等問題，從而評估路面材料的質量和性能。

除了上述技術，還有其他一些試驗檢測技術，如抗剪強度測試、瀝青軟化點測試、水泥混凝土抗壓強度測試等，也可以用于路面材料的評估和檢測。不同的技術手段可以結合使用，以獲得更全面和準確的路面材料信息。同時，隨著科技的進步，智能化的試驗檢測系統也逐漸應用于路面材料的測量，提供更高效、精確的路面材料評估結果。

3 結語

在高速公路養護工作中，試驗檢測技術起著至關重要的作用。合理應用試驗檢測方法，可以對路面的狀況、結構和材料特性進行準確評估，便于養護人員及時發現問題，同時能為養護工作提供科學依據和決策支持，進而采取相應的養護措施，延長路面的使用壽命，提高道路的安全性和舒適性。