金暉

（南京長(zhǎng)江第二大橋有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210038）

公路路面結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀

金暉

（南京長(zhǎng)江第二大橋有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210038）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛躍和現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，公路成為重要的交通運(yùn)輸途徑，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮積極作用。但由于自然環(huán)境影響和過(guò)重的負(fù)載，公路的路面不可避免的會(huì)產(chǎn)生病害，影響到正常的通行，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，應(yīng)采用科學(xué)合理的公路路面結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)對(duì)公路進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路結(jié)構(gòu)破損，應(yīng)采取措施進(jìn)行有效修復(fù)。

公路路面；結(jié)構(gòu)檢測(cè)；研究現(xiàn)狀

公路是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要工程，保證其正常通行就成為了重中之重。有些公路的年代久遠(yuǎn)，使用過(guò)程中不注重定期維修檢測(cè)，加之雨雪等的自然腐蝕，給整個(gè)路面結(jié)構(gòu)帶來(lái)危害，使路面結(jié)構(gòu)形成缺陷，造成公路的使用壽命縮短。路面結(jié)構(gòu)缺陷發(fā)現(xiàn)不及時(shí)可能會(huì)造成修理費(fèi)大大增加，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)影響安全。因此，必須不斷研究新型路面檢測(cè)技術(shù)，合理科學(xué)的使用路面檢測(cè)技術(shù)，及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)公路路面結(jié)構(gòu)存在的缺陷，避免可能出現(xiàn)的損失，減少維修成本。

1 路面破損狀況檢測(cè)

路面破損狀況的檢測(cè)是公路路面結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的重點(diǎn)，也是目前路面管理的重點(diǎn)研究方向。目前采用的路面破損狀況檢測(cè)方法主要是基于車(chē)載攝影設(shè)備對(duì)公路進(jìn)行連續(xù)高速的拍攝，采集到充分的路面圖像，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，識(shí)別分類(lèi)路面出現(xiàn)破損的位置，得出相應(yīng)的數(shù)值信息，轉(zhuǎn)變成破損值。但這種方法有其局限性，有些年代久遠(yuǎn)的公路路面上會(huì)有污漬、陰影和雜物，這會(huì)大大影響計(jì)算機(jī)的識(shí)別，造成誤判，使最終得到的數(shù)值與實(shí)際結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。因此，研究如何加強(qiáng)計(jì)算機(jī)對(duì)陰影雜物等非路面破損情況的辨識(shí)區(qū)分是技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。

2 路面彎沉檢測(cè)技術(shù)

路面的彎沉檢測(cè)是衡量路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要檢測(cè)手段，是檢測(cè)路面強(qiáng)度的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。路面彎沉是指路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載負(fù)荷下產(chǎn)生的總垂直或是回彈變形值。傳統(tǒng)的路面彎沉檢測(cè)技術(shù)主要是利用靜態(tài)彎沉測(cè)量法。這種方法主要是利用杠桿原理，利用設(shè)備連續(xù)測(cè)量路面的彎沉值，并能自動(dòng)記錄總的彎沉值和彎沉盆曲線(xiàn)，使用的設(shè)備主要是貝克曼梁法自動(dòng)彎沉儀以及美國(guó)加州研發(fā)的移動(dòng)式彎沉儀。這種方法技術(shù)簡(jiǎn)單，使用方便，但受環(huán)境和人為因素影響大，容易產(chǎn)生誤差，工作效率不高。穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀檢測(cè)路面彎沉也是一種傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，這種方法是利用動(dòng)態(tài)荷載發(fā)生器向路面發(fā)出正弦周期的荷載，并利用傳感器等設(shè)備記錄路面的彎沉值，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這種方式受到參照點(diǎn)影響小，但由于荷載的大小難以控制，過(guò)大會(huì)影響路面的應(yīng)力狀態(tài)，過(guò)小會(huì)產(chǎn)生誤差，難以測(cè)量路面真實(shí)彎沉值。

目前應(yīng)用最廣泛的技術(shù)是利用脈沖式彎沉檢測(cè)儀檢測(cè)路面，使用的儀器主要是落錘彎沉儀，簡(jiǎn)稱(chēng)FWD。這種方法是利用檢測(cè)車(chē)的液壓系統(tǒng)使落錘升高，然后釋放落錘，落在一個(gè)剛性圓盤(pán)即荷載盤(pán)上，對(duì)路面產(chǎn)生脈沖式?jīng)_擊，且該沖擊荷載非常接近汽車(chē)的輪載，使路面變形形成彎沉盆，然后利用傳感器收集路面反饋出的信息。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于能夠真實(shí)的模擬道路行車(chē)的荷載情況，而且能夠克服靜態(tài)彎沉測(cè)量?jī)x參照系統(tǒng)不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，比穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀的靜力預(yù)載要小。另外，由于這種方法的關(guān)鍵在于計(jì)算機(jī)的分析處理控制，自動(dòng)化程度高，不需耗費(fèi)大量的人力物力，計(jì)算準(zhǔn)確性也大大提升。但由于FWD技術(shù)的測(cè)試速度在60至80km/h間，達(dá)不到高速交通路面檢測(cè)需要的速度，因此仍然存在很大的改進(jìn)空間。近年來(lái)，美國(guó)的RWD技術(shù)和丹麥的HSD技術(shù)利用高頻脈沖激光來(lái)檢測(cè)路面彎沉，由于高頻脈沖激光的檢測(cè)速度較高，能夠達(dá)到高速公路檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。這些新興的高速脈沖式彎沉儀也將成為路面彎沉檢測(cè)技術(shù)未來(lái)主要的研究發(fā)展方向。

3 路面結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)技術(shù)

3.1 雷達(dá)法檢測(cè)

雷達(dá)波屬于電磁波，在混凝土中傳播時(shí)的傳播速度會(huì)受到介質(zhì)的介電常數(shù)影響。因此，當(dāng)混凝土的表面或是內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷病害等使混凝土的介電常數(shù)發(fā)生較大變化的情況時(shí)會(huì)產(chǎn)生反射或是散射現(xiàn)象，利用計(jì)算機(jī)對(duì)反射波的波形和傳播時(shí)間進(jìn)行分析處理，能夠清晰地判斷出混凝土內(nèi)部的狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路路面結(jié)構(gòu)的病害或是隱患，及時(shí)確定病害類(lèi)型并采取有效措施進(jìn)行處理。

3.2 沖擊回波法檢測(cè)

利用鋼球短促敲擊公路表面，產(chǎn)生低頻的瞬時(shí)應(yīng)力波，該應(yīng)力波在公路結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷會(huì)發(fā)生發(fā)射，反射波會(huì)引起結(jié)構(gòu)表面位移，通過(guò)傳感器記錄下來(lái)反射波形，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)和波形，可以得到公路結(jié)構(gòu)缺陷處的深度或是尺寸，判斷出缺陷的類(lèi)型。這種方法主要用來(lái)檢測(cè)路面的厚度和裂縫。

3.3 立體視覺(jué)檢測(cè)法

立體視覺(jué)檢測(cè)法，設(shè)計(jì)原理為通過(guò)立體視覺(jué)技術(shù)，檢測(cè)輻射區(qū)域內(nèi)的變化狀態(tài)。當(dāng)前在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)用兩臺(tái)攝像機(jī)對(duì)物體進(jìn)行不同角度的錄像監(jiān)控。最終通過(guò)后期數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)行三維立體圖形的合成。合成之后，針對(duì)前后物體變化數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，理論測(cè)試效果較為良好。但在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中此類(lèi)技術(shù)，由于檢測(cè)精度以及檢測(cè)速度，無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前路面裂縫的實(shí)際檢測(cè)效果。主要原因?yàn)椋捍祟?lèi)技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，由于路面的應(yīng)用現(xiàn)狀，以及光線(xiàn)照射等原因，無(wú)法準(zhǔn)確有效的進(jìn)行裂縫檢測(cè)。

4 路面平整度檢測(cè)技術(shù)

4.1 激光測(cè)距法

利用檢測(cè)車(chē)發(fā)出橫向均勻分布的激光光束，然后用激光接收器接收，可以測(cè)出路面的高程。得到路面的橫斷面高程分布后可以計(jì)算車(chē)轍的位置，進(jìn)而得出路面的縱斷面和橫向坡度，然后用計(jì)算機(jī)對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，最終得到路面的平整度數(shù)據(jù)。為了避免車(chē)輛行駛中的顛簸振動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，在使用激光測(cè)距法檢測(cè)路面時(shí)一般會(huì)給檢測(cè)車(chē)安裝一個(gè)陀螺儀和加速計(jì)，最大限度的削弱振動(dòng)產(chǎn)生的誤差。

4.2 車(chē)載顛簸累積法

通過(guò)檢測(cè)車(chē)行駛時(shí)的縱向顛簸累積量來(lái)測(cè)定路面平整度的方法即為車(chē)載顛簸累積法。累積量越小，路面的平整度越高。這種方法的測(cè)定原理簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，需要注意的是車(chē)輛的性能。在測(cè)試前要檢測(cè)標(biāo)定車(chē)輛的懸掛系統(tǒng)，在車(chē)輛更改維修后一定要重新標(biāo)定，確保測(cè)試結(jié)果的科學(xué)性。

4.3 連續(xù)式平整度儀法

連續(xù)式平整度儀法在應(yīng)用的過(guò)程中，整體的應(yīng)用效果較為良好。并在實(shí)踐的過(guò)程中，獲得了較好的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)。實(shí)際試驗(yàn)的過(guò)程中，通過(guò)車(chē)輛帶動(dòng)或人員操作，進(jìn)行儀器的作業(yè)。儀器在路面前進(jìn)的過(guò)程中，通過(guò)輪軸的擺動(dòng)位移量，傳輸一定數(shù)值的電子參數(shù)。之后根據(jù)傳輸電子參數(shù)值的大小，確定測(cè)試路面的平整度。連續(xù)式平整度儀法在應(yīng)用的過(guò)程中，操作靈活測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。但由于設(shè)備構(gòu)造等方面的原因，此類(lèi)設(shè)備在具體應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)于路面本身的平整度要求較高，因此通常應(yīng)用于平整度測(cè)試的精細(xì)化測(cè)試中。

5 路面承載力檢測(cè)技術(shù)

道路工程在建筑結(jié)束之后，為了保證建筑工程符合施工要求，滿(mǎn)足應(yīng)用質(zhì)量，質(zhì)監(jiān)部門(mén)針對(duì)公路路面進(jìn)行承載力檢測(cè)，為主要的作業(yè)項(xiàng)目之一。當(dāng)前在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中，針對(duì)檢測(cè)路面承載力的應(yīng)用技術(shù)，常用的方法有：激光彎沉測(cè)試法、自動(dòng)彎沉測(cè)試法。以下針對(duì)此類(lèi)測(cè)試方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析介紹。

5.1 激光彎沉測(cè)試法

激光彎沉測(cè)試法在發(fā)展的過(guò)程中，主要的應(yīng)用技術(shù)為激光技術(shù)。通過(guò)針對(duì)路面安裝硅光電池測(cè)頭，通行車(chē)輛輪隙安裝激光測(cè)定儀的方式進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的過(guò)程中，車(chē)輛以常規(guī)速度通過(guò)被測(cè)試路面。通行的過(guò)程中，通過(guò)硅光電池以及激光測(cè)定儀之間的電流互動(dòng)量，評(píng)測(cè)路面發(fā)生回彈以及應(yīng)力變形的數(shù)值。最終通過(guò)此類(lèi)數(shù)據(jù)，判定路面的承載力。

5.2 自動(dòng)彎沉測(cè)試法

自動(dòng)彎沉測(cè)試法在應(yīng)用的過(guò)程中，首先將測(cè)試儀器安裝于測(cè)試車(chē)輛上。安裝位置一般為車(chē)輛底盤(pán)前端位置，此后通過(guò)車(chē)輛的勻速行駛進(jìn)行測(cè)試。測(cè)定設(shè)備根據(jù)車(chē)輛與路面之間發(fā)生的位移量，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。最終通過(guò)電腦模式測(cè)試，判斷路面的承載力。實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，為了保障測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。通常在測(cè)試的過(guò)程中進(jìn)行多次檢測(cè)，以及不同速度下的檢測(cè)，進(jìn)行最終路面承載力的判定。

6 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)城市化進(jìn)程中，城市對(duì)于公路的需求越來(lái)越高，公路的質(zhì)量也成為重點(diǎn)問(wèn)題，因此，公路路面結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)成為關(guān)注的熱點(diǎn)。目前，我國(guó)的公路路面檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)取得了較大的突破，在路面自動(dòng)彎沉儀和激光平整度檢測(cè)車(chē)等設(shè)備上達(dá)到了國(guó)際前沿水平，但依然存在很多薄弱點(diǎn)。技術(shù)人員必須加強(qiáng)對(duì)公路路面檢測(cè)技術(shù)的研究力度，研究出更多便捷科學(xué)的檢測(cè)技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路路面的缺陷，避免可能出現(xiàn)的行駛安全問(wèn)題。

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1671-0711（2017）08（下）-0065-02