崔傳煒
(中路交科(江蘇)檢測科技有限公司,江蘇 南京 210000)
高速公路作為交通路網(wǎng)的重要組成部分之一,其路面性能不但關(guān)系到公路的使用壽命,還與行車舒適性及安全性密切相關(guān)。隨著交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展,重載車輛不斷增多,對高速公路的路面性能提出較高要求。為此,必須重視路面養(yǎng)護(hù)工作,通過養(yǎng)護(hù)提高路面性能,滿足行車需要。在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中,要對相關(guān)的檢測技術(shù)加以合理運(yùn)用,據(jù)此評價路面性能,為養(yǎng)護(hù)措施的選擇提供依據(jù)。
承載力是高速公路路面結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo),在對該指標(biāo)檢測時,可以選用落錘式彎沉儀(簡稱FWD),它能夠模擬行車荷載,具有不損傷路面、檢測速度快、精度高等特點(diǎn),該儀器被現(xiàn)行JTJ 059—95《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》列為彎沉檢測設(shè)備,在路面養(yǎng)護(hù)管理中的應(yīng)用較為廣泛。FWD由2種類型的傳感器組成,一種是彎沉傳感器,另一種是荷載傳感器。具體的檢測方法如下:將搭載FWD的測試車開到指定的檢測地點(diǎn),利用計算機(jī)來控制液壓系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)落錘裝置的啟動,使落錘從一定高度落下,由此產(chǎn)生的沖擊力會作用在承載板上,并傳遞給路面,進(jìn)而使路面產(chǎn)生彎沉現(xiàn)象,此時分布在測點(diǎn)不同距離處的傳感器裝置,會自行檢測路面結(jié)構(gòu)層表面的變形情況,記錄后將信息發(fā)送給計算機(jī)系統(tǒng),獲得路面各測點(diǎn)的彎沉數(shù)據(jù)。FWD歸屬于動態(tài)檢測方法的范疇,每個測點(diǎn)的測試速度約為40 s,精度能夠達(dá)到1μm。路面承載力可以通過PSSI(路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指標(biāo))來評價,計算公式為:
在上式當(dāng)中,SSI代表結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù),即路面設(shè)計彎沉與實(shí)測彎沉的比;α0和α1均為標(biāo)定系數(shù),前者取15.71,后者取-5.19。PSSI≥90為優(yōu),PSSI在80~90之間良好,低于60為差。彎沉檢測作為路面結(jié)構(gòu)承載力評價的基礎(chǔ),與養(yǎng)護(hù)資金的合理分配密切相關(guān)。
在高速公路路面平整度與車轍檢測中,可以采用激光斷面儀,該儀器歸屬于路面無損檢測設(shè)備的范疇,具有速度快、精度高等特點(diǎn),由2種類型的傳感器組成,一種為激光傳感器,另一種為加速度傳感器。
根據(jù)設(shè)定好的長度,通過激光斷面儀對路面進(jìn)行檢測,能夠直接輸出IRI(平整度指數(shù))和RUTTING(車轍)等指標(biāo)。該儀器測試的行駛速度最高能夠達(dá)到100 km/h,這個速度下能夠保持檢測精確和結(jié)果的準(zhǔn)確性。
1.2.1 平整度測試
采用激光斷面儀對路面平整度檢測的方法如下:檢測開始前,對測試的行駛速度合理設(shè)定,隨后將激光傳感器牢靠固定在測試測量前端的橫梁上,傳感器利用激光束反射回讀數(shù)器,實(shí)現(xiàn)對路面的測試,反射的距離信號與加速度傳感器信號進(jìn)行互差后,可以將測試車輛行駛過程中產(chǎn)生的顛簸消除,由此便可輸出路面測試的真實(shí)信號。當(dāng)信號處理系統(tǒng)接收到激光傳感器發(fā)送的模擬信號后,會將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,并進(jìn)行記錄,搭載激光斷面儀的車輛在路面上不斷行進(jìn),每隔一定距離,完成一次數(shù)據(jù)采集,最終得到的IRI結(jié)果可顯示在系統(tǒng)屏幕上,并且還能以打印的方式將檢測結(jié)果輸出。在評價路面平整度時,可以將RQI(路面行駛質(zhì)量指數(shù))作為評價標(biāo)準(zhǔn),其與IRI的關(guān)系如下:
在上式當(dāng)中,IRI代表平整度指數(shù),m/km;α0和α1均為標(biāo)定系數(shù),前者取0.026,后者取0.65。RQI隨IRI的變化情況如圖1所示。
圖1 RQI隨IRI的變化示意圖
1.2.2 車轍測試
激光斷面儀檢測路面車轍深度的方法如下:當(dāng)激光器的光點(diǎn)打在路面后,儀器會對產(chǎn)生的反射信號進(jìn)行接收,此時時鐘會記錄下脈沖時間,并在視距圖上獲得相應(yīng)的時間坐標(biāo)。激光器轉(zhuǎn)動,對路面掃描時,光點(diǎn)到達(dá)不同的位置或得到相應(yīng)的脈沖時間,當(dāng)路面存在凹陷時,光點(diǎn)便會跌入坑內(nèi),由此獲得的落差就是車轍的深度。車轍深度指數(shù)可以通過下式計算:
在上式當(dāng)中,RDI代表車轍深度指數(shù),mm;RD為現(xiàn)場實(shí)測的車轍深度,mm;α0和α1均代表模型參數(shù),前者取值為2.0,后者取值為4.0。RDI隨車轍深度變化如圖2所示。
圖2 RDI隨路面車轍深度變化情況示意圖
檢測路面抗滑性能時,可以選用橫向力系數(shù)測試車,是路面抗滑性能軌跡通用的檢測設(shè)備,該設(shè)備可用于路面橫向摩擦系數(shù)測定,作業(yè)效率高、精度高是其突出的特點(diǎn),整個系統(tǒng)由性能優(yōu)良的裝載車、穩(wěn)定的機(jī)械測量機(jī)構(gòu)、精密準(zhǔn)確的標(biāo)定系統(tǒng)以及抗干擾能力強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集裝置組成,檢測過程中獲得的原始數(shù)據(jù)能夠自動保存,不會出現(xiàn)因數(shù)據(jù)丟失重新測定的情況。在對路面抗滑性能評價時,可通過如下公式計算:
在上式當(dāng)中,SRI代表路面抗滑性能;SFC代表橫向力系數(shù);SRImin代表標(biāo)定系數(shù)(一般可取35.0);α0和α1均代表模型參數(shù),前者可取28.6,后者可取-0.105。
高速公路路面破損狀況調(diào)查時,可以采用相應(yīng)設(shè)備結(jié)合人工的方法現(xiàn)場測試,可將調(diào)查的主要破損類型放在以下方面:裂縫、松散、坑槽、沉陷、擁包和泛油等等。使用高清數(shù)碼相機(jī)將路面中典型的病害以拍攝的方法記錄下來。利用PCI(路面破損狀況指數(shù))進(jìn)行評價,該指數(shù)可通過下式計算:
在上式當(dāng)中,DR代表路面破損率(實(shí)測破損面積與調(diào)查面積的比,%);Ai代表路面破損中第i類破損的調(diào)查面積,m2;A代表實(shí)際調(diào)查面積,m2;Wi代表權(quán)重指數(shù)(相應(yīng)規(guī)范中有明確規(guī)定)。
路面補(bǔ)強(qiáng)的過程中,可依據(jù)原路面的破損狀況,選擇適宜的補(bǔ)強(qiáng)方案,具體如下:裂縫較少且程度比較輕微的路段,可先采取相應(yīng)的措施修復(fù)病害,隨后直接在瀝青面層上鋪設(shè)一層瀝青加鋪層,達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果;路面開裂嚴(yán)重的路段,可選對路面的病害問題妥善處理,隨后在瀝青面層上,加鋪粒料層,借此減少基層裂縫的反射作用,從而達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果;當(dāng)路面破損非常嚴(yán)重?zé)o法修補(bǔ)時,可將瀝青面層鏟除或是就地再生,這樣便可達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)的效果,提高路面結(jié)構(gòu)的性能。
高速公路瀝青路面中,比較典型的病害有裂縫、車轍以及深層次病害等,不同類型的病害需要采用相應(yīng)的方法和措施加以處置,從而消除病害,恢復(fù)路面的使用性能,延長公路壽命,降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。處理路面裂縫時,可以按照裂縫的寬度選擇處置措施,比如寬度在2.0~5.0 mm的一般裂縫,可采用密封膠灌縫的方法予以處置;寬度超過5.0 mm的裂縫,可通過開槽灌縫的方法加以處理,施工中要控制好開槽的寬度和深度,縱橫交錯的裂縫,可借助銑刨修復(fù)工藝處置;在處理車轍病害時,若是車轍在路面上的分布較為集中,可采用銑刨工藝對車轍進(jìn)行處置,并按照車轍的程度選擇銑刨方式,如車轍深度在20~40 mm時,可用單層銑刨的方法;深度超過40 mm時,則可選用雙層銑刨;深層次病害較為簡單且有效的處理方法為從路表向下挖30 cm左右,然后從下向上鋪設(shè)瀝青混合料,由此能進(jìn)一步提升路面的承載力。
相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果表明,材料原因引起的路面結(jié)構(gòu)破壞約占42.4%,而水是造成破壞的重要因素,主要為自然降雨。雨水會從路面的裂縫侵入到結(jié)構(gòu)層中,隨著車輛反復(fù)的荷載作用,結(jié)構(gòu)中會產(chǎn)生動水壓力,導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)被水逐步侵蝕,從而使路面現(xiàn)破損現(xiàn)象。為有效減少水損害對高速公路路面的影響,可在路面養(yǎng)護(hù)中做好排水工作,使路面上的水和侵入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部的水能夠經(jīng)排水系統(tǒng)快速排出。防水措施如下:
2.3.1 路表封面
路面上的雨水會通過縫隙下滲,對此可以采用路表封面措施加以處理,效果較好的方法有微表處,經(jīng)該技術(shù)處理后的路面,不但能降低水的下滲幾率,而且還能使路面的抗滑性能得到顯著改善,路面平整度也會隨之提升。大量的實(shí)踐表明,微表處技術(shù)的合理應(yīng)用能夠使病害的發(fā)生與發(fā)展得以延緩,路面結(jié)構(gòu)的使用壽命隨之進(jìn)一步延長,路面適用性能也會得到提升。需要注意的是,微表處屬于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法,無法承受外部荷載,所以結(jié)構(gòu)層損壞引起的路面病害問題并不能用該技術(shù)解決處理。微表處施工后要有充足的養(yǎng)生時間才能發(fā)揮出應(yīng)有的作用,所以要在養(yǎng)生后開放交通。
2.3.2 結(jié)構(gòu)內(nèi)部防水
為增強(qiáng)下面層的防排水性能,可以采用多空隙瀝青穩(wěn)定碎石排水層,該層除了可以排水外,還能消散應(yīng)力,減少路面應(yīng)力集中的現(xiàn)象,降低反射裂縫的發(fā)生幾率。同時在路肩端部位置處設(shè)置排水槽,使得侵入路面內(nèi)部的水快速排出,避免內(nèi)部結(jié)構(gòu)受水體侵蝕破壞。當(dāng)填方路肩外側(cè)存在排水不良的地段時,可以在路肩下設(shè)置橫向排水孔,并對堵塞的排水孔進(jìn)行處理,增強(qiáng)排水效果。
綜上所述,在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中,要合理應(yīng)用相關(guān)的檢測技術(shù),確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性,據(jù)此評價路面性能,為后續(xù)養(yǎng)護(hù)措施的選擇提供詳實(shí)、可靠的依據(jù),在提高養(yǎng)護(hù)作業(yè)效率的基礎(chǔ)上,降低養(yǎng)護(hù)費(fèi)用,延長公路的使用壽命。