楊照鳳

【摘 要】本篇文章主要闡述了高速公路路基路面無損檢測技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)，以及此技術(shù)的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】高速公路；無損檢測技術(shù)；工作原理；應(yīng)用前景

0.前言

高速公路的建設(shè)和發(fā)展，對(duì)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國民社會(huì)生活及國防系統(tǒng)有著十分重要的意義。目前行駛在高速公路上的汽車車速不斷提高，而車速越高，對(duì)高速公路路基的質(zhì)量要求也就越高。經(jīng)過調(diào)查研究得知，高速公路平整度、彎沉、橫向力系數(shù)等這些技術(shù)指標(biāo)對(duì)其質(zhì)量有很大的影響，這就決定了高速公路的服務(wù)水平。高速公路建設(shè)中及其使用過程中路基路面的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)能準(zhǔn)確的反映高速公路建設(shè)水平及實(shí)際的工作狀態(tài)。它對(duì)高速公路路面的維護(hù)、提高其服務(wù)質(zhì)量起著不可忽視的作用。隨著檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，也對(duì)我國高速公路建設(shè)帶來可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。這幾年由于計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用普及，高速公路檢測系統(tǒng)也得到了發(fā)展，無損檢測技術(shù)以其使用簡單、精度高等特點(diǎn)逐漸代替了傳統(tǒng)的檢測技術(shù)。

1.傳統(tǒng)技術(shù)落后

傳統(tǒng)的檢測技術(shù)在其施工檢測中，對(duì)路基路面的質(zhì)量的檢測只能通過隨機(jī)選點(diǎn)，采取鉆孔取樣和室內(nèi)分析的方式進(jìn)行檢測，以此來獲得需要檢測的技術(shù)參數(shù)。其局限性主要表現(xiàn)在：檢測的結(jié)果不具有普遍性，監(jiān)測點(diǎn)代表性不強(qiáng)。由于檢測點(diǎn)位的布置不夠密集，很容易遺漏一些有問題的路段，這樣就為路基路面的質(zhì)量控制埋下隱患。且在高速公路建成并投入使用后，它只能對(duì)對(duì)表面出現(xiàn)的問題進(jìn)行日常維護(hù)，對(duì)潛在的隱蔽問題則無法檢測。比如路面以下積水、空洞、和脫空等質(zhì)量問題。而今高速公路路基路面無損檢測技術(shù)就能夠?yàn)槠滟|(zhì)量控制及其日常維護(hù)提供最精確、最詳細(xì)、最可靠的技術(shù)性數(shù)據(jù)，給行駛在高速公路上的車輛增加一份保障。

2.路基路面無損檢測技術(shù)的分類

目前高速公路路基無損檢測技術(shù)分為很多類，主要包括超聲波檢測技術(shù)、頻譜分析技術(shù)、圖像技術(shù)、激光檢測技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)對(duì)路基進(jìn)行測損技術(shù)等。

2.1頻譜分析技術(shù)

這是一種通過對(duì)不同傳播介質(zhì)中傳播表面波的傳播頻率進(jìn)行分析的技術(shù)。它的檢測原理是：對(duì)高速公路上的一段路面進(jìn)行一次短暫而快速的沖擊，產(chǎn)生的頻率波順著地表向下傳播一定的距離，并向周圍傳播瑞雷波面，改變沖擊力度和方式就能改變?nèi)鹄撞娴念l率和信號(hào)類型，這樣在多處放置傳感器，檢測不同波的頻率。通過頻率分析技術(shù)，對(duì)不同深度的分層介質(zhì)的力學(xué)性能，根據(jù)接收波的頻率變化進(jìn)行分析，快速而又準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)檢測。

2.2圖像技術(shù)

圖像技術(shù)主要包括兩種技術(shù)：一種紅外成像技術(shù)，另一種是激光全息圖像技術(shù)。其中紅外成像技術(shù)指的是通過對(duì)各種材料導(dǎo)熱性能不同原理的應(yīng)用來工作的。它需要通過較高精度的熱敏傳感器對(duì)其結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的分布和熱傳導(dǎo)進(jìn)行檢測分析，然后將檢測結(jié)果以圖像的方式顯示出來，其目的是為了了解內(nèi)部情況。而激光全息圖像技術(shù)是以全息方式獲得全息圖像為主要研究對(duì)象，依靠研究全息圖得到各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以獲得相應(yīng)的力學(xué)數(shù)據(jù)，這種方法可以為管理層人員提供整個(gè)場地的情況，其檢測結(jié)果比較可靠，也比較直觀。

2.3超聲波檢測技術(shù)

這種檢測技術(shù)是依據(jù)介質(zhì)中不同位置的傳感器測量超聲波在介質(zhì)中傳播波的各項(xiàng)參數(shù)，數(shù)判斷路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部破損的狀況的一種檢測方法。其傳播速度是依靠超聲波傳播時(shí)間來測定的，然后根據(jù)速度和介質(zhì)之間的關(guān)系來判斷介質(zhì)材料的力學(xué)性能。比如介質(zhì)的抗折和抗壓強(qiáng)度、彈性模量等，根據(jù)介質(zhì)材料或其結(jié)構(gòu)判斷其內(nèi)部缺陷。因此它以操作簡單、價(jià)格合理等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用在工程實(shí)踐中。

2.4激光檢測技術(shù)

這是一種根據(jù)激光光強(qiáng)越強(qiáng)，產(chǎn)生的光電流越強(qiáng)的原理來進(jìn)行檢測的技術(shù)。在檢測過程中，光電轉(zhuǎn)換器將光能轉(zhuǎn)化成電能，這樣光電流就會(huì)跟著激光發(fā)出光的光強(qiáng)變化而變化。確定電流和位移之間的關(guān)系應(yīng)該在檢測前完成，這樣光電流發(fā)生變化就能反映出彎沉位移產(chǎn)生的變化量。這種技術(shù)之所以能被廣泛應(yīng)用于距離測定、平整度測定、車轍深度測定和彎沉測定正是憑著它自身的這種優(yōu)勢(shì)（方向性、分辨率、衍射性和相干性好）來完成的。

2.5地質(zhì)雷達(dá)對(duì)路基的檢測技術(shù)

下圖1為路基缺損檢測圖，從這個(gè)圖中我們可以看到出，路面結(jié)構(gòu)包括面層、基層和路基。假如圖中路基某部分存在空洞等特殊體，雷達(dá)波將會(huì)出現(xiàn)異常傳播情況。雷達(dá)設(shè)備能夠通過分析得到的數(shù)據(jù)來獲得地質(zhì)雷達(dá)圖像的剖面圖，然后從剖面圖中分析判斷路基的缺損情況。若被檢測的路面中有異常發(fā)生，被檢測路面與發(fā)生異常區(qū)的界面兩側(cè)電性的差異會(huì)很大，將會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的反射波。與此同時(shí)，這個(gè)界面也是物性的特變點(diǎn)，時(shí)常會(huì)產(chǎn)生繞射波，這種波在時(shí)間剖面上是以曲線形式出現(xiàn)的，進(jìn)而使得雷達(dá)圖像出現(xiàn)雜亂無章的現(xiàn)象，而且同相軸也會(huì)出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的狀況。在這種情況下，我們就可以對(duì)出現(xiàn)異常的部位和它所處的深度作出判斷，然后判定對(duì)路基產(chǎn)生危害的類型、位置及危害程度。由此看來，地質(zhì)雷達(dá)對(duì)路基進(jìn)行測損主要依靠雷達(dá)波的折射—反射原理來進(jìn)行的。

例如某省有一段長160km的雙向四車道混凝土高速公路通車后，在高速公路路段的橋頭和路基填方路段出現(xiàn)了部分沉降和路基變形，由于沒有及時(shí)維修，進(jìn)而引發(fā)路面整體下陷開裂，平整度下降等眾多質(zhì)量問題。為了解決這一問題，該路段管理人員商定采取路基灌漿的的方式對(duì)該破損路基進(jìn)行修復(fù)。該路段修復(fù)施工單位首先對(duì)路基進(jìn)行雷達(dá)檢測，這樣達(dá)到明確目標(biāo)和減少盲目施工及控制造價(jià)的目的，能快速準(zhǔn)確的確定需要修復(fù)的部位。

3.無損檢測技術(shù)應(yīng)用中的設(shè)備

3.1彎沉檢測設(shè)備的應(yīng)用

進(jìn)行無損檢測工程檢測中常使用的一種檢測儀器是落錘式彎沉檢測儀。這種設(shè)備通常主要利用液壓系統(tǒng)的提升機(jī)來釋放荷載塊對(duì)路面進(jìn)行沖擊。直接影響其產(chǎn)生荷載大小的因素是重錘的重量級(jí)起落高度，傳感器也會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)彎沉盆進(jìn)行測定。從以往的實(shí)踐中證明，彎沉檢測儀是彎沉檢測設(shè)備中較可靠的設(shè)備之一，因?yàn)樗哂袦y試快、測試精度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確合理的反映行車荷載。

3.2斷面測試設(shè)備的應(yīng)用

斷面檢測設(shè)備是無損檢測技術(shù)中用于平整度和車轍測定的一種設(shè)備。路面橫斷面儀和橫斷面尺在工程應(yīng)用較為普遍。而連續(xù)式激光斷面儀又是其在平整度和車轍的測量中較為先進(jìn)的設(shè)備。它的測量范圍還有橫坡、縱坡和轉(zhuǎn)彎曲率。其原理是，利用輪機(jī)位置處的激光傳感器來確定與路面之間的距離，隨著車輛向前運(yùn)動(dòng)就可以得到路面的縱向平整度；再根據(jù)橫向布置的多個(gè)激光傳感器來確定路面的高度，進(jìn)而確定其橫斷面和車轍的深度。

3.3抗滑性能測試設(shè)備的應(yīng)用

以往常用的抗滑性能檢測設(shè)備是擺式摩擦系數(shù)儀，但由于它會(huì)對(duì)交通造成很大影響，而且還存在很多不安全因素，與當(dāng)今高速運(yùn)轉(zhuǎn)的社會(huì)特點(diǎn)及不適應(yīng)，不能滿足高速公路對(duì)抗滑性能測試的要求，目前工程中已不大使用。而自動(dòng)化的抗滑性能測試設(shè)備，主要有剎車式摩擦系數(shù)測試儀、橫向力系數(shù)測試儀、不完全剎車摩擦系數(shù)測試儀等，它們能很好的適應(yīng)我國目前飛速發(fā)展的高速公路的要求，對(duì)其使用也會(huì)越來越多。

4.無損檢測技術(shù)的發(fā)展

無損檢測技術(shù)以它準(zhǔn)確、高效的特點(diǎn)，逐漸適了應(yīng)現(xiàn)代高速發(fā)展的高速公路事業(yè)的發(fā)展要求，對(duì)高速公路路基檢測、維修已不局限于對(duì)質(zhì)量、工作性能的維修和改善。它以節(jié)約修復(fù)時(shí)間，節(jié)省工程造價(jià)為優(yōu)勢(shì)，具有非常廣的發(fā)展空間。

5.結(jié)束語

從全文的描述中我們可以看出，高速公路路基路面的無損檢測技術(shù)能夠很快的確定路基路面以下破損區(qū)域，提高工作效率，降低工程造價(jià)，檢測高速公路中路基下沉、路基不實(shí)、路基空鼓及路面高低不平等質(zhì)量問題，由此可見它已經(jīng)成為我國高速公路檢測的發(fā)展趨勢(shì)。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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