劉 瑢

（西安科技大學(xué)，陜西 西安 710054）

我國(guó)人均汽車(chē)保有量的提升導(dǎo)致路面承受車(chē)輛荷載的時(shí)間增加，加速了各類(lèi)路面病害的產(chǎn)生。瀝青路面常見(jiàn)病害有裂縫、車(chē)轍、松散、凍脹翻漿、沉陷、龜裂唧漿等。文章主要針對(duì)路面裂縫進(jìn)行論述，從設(shè)計(jì)施工角度，分析路面裂縫的表現(xiàn)形式及影響因素，歸納總結(jié)裂縫的檢測(cè)修復(fù)技術(shù)，以便合理選用路面裂縫修復(fù)方法，防止路面病害擴(kuò)大，延長(zhǎng)城市道路的使用壽命。

1 路面裂縫

1.1 路面裂縫的分類(lèi)及成因

（1）橫向裂縫。橫向裂縫通常表現(xiàn)為與道路中心線垂直、線寬不等以及縫長(zhǎng)貫通整個(gè)路段等特征[1]。按照產(chǎn)生原因可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩種。荷載性裂縫是車(chē)輛行駛對(duì)路面造成的裂縫破壞；非荷載性裂縫是由于路面結(jié)構(gòu)層導(dǎo)熱性出現(xiàn)差異產(chǎn)生的溫度裂縫。

（2）縱向裂縫。此類(lèi)裂隙在不同等級(jí)道路均有發(fā)生，在車(chē)道輪跡帶與路面縱向的接縫處出現(xiàn)次數(shù)較為頻繁，縱向裂縫與道路走向平行，長(zhǎng)寬不一，裂縫寬度在2～5 mm范圍內(nèi)的統(tǒng)稱為細(xì)裂縫，裂縫寬度大于5 mm的統(tǒng)稱為粗裂縫[2]。裂縫產(chǎn)生原因?yàn)榈鼗幢怀浞謮簩?shí)產(chǎn)生的不均勻沉降。

（3）路面龜裂。通常表現(xiàn)為地面出現(xiàn)的不規(guī)則裂縫對(duì)地面整體性造成破壞并降低路面的平整度[2]，路面平整度的降低會(huì)導(dǎo)致路面的開(kāi)裂嚴(yán)重，從而阻礙道路車(chē)輛的正常行駛。路面龜裂產(chǎn)生的主要原因?yàn)槁访婵傮w強(qiáng)度不足和部分路面軟化。

（4）網(wǎng)狀裂縫。網(wǎng)狀裂縫通常表現(xiàn)為縱橫交錯(cuò)的裂縫，密集的裂縫將路面切割為小塊，該裂縫寬度一般大于1 mm，裂縫間距小于40 mm，裂縫面積通常大于1 m2。網(wǎng)狀裂縫是由縱向裂縫和橫向裂縫持續(xù)發(fā)展所形成，在重載車(chē)輛的反復(fù)作用下導(dǎo)致路面面層或穩(wěn)定基層發(fā)生疲勞破壞并產(chǎn)生相互貫通裂縫。路面裂縫樣本如圖1所示。

圖1 常見(jiàn)路面裂縫

1.2 影響因素

（1）路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響通常分為兩部分，由于道路工程設(shè)計(jì)人員未嚴(yán)格按照?qǐng)龅噩F(xiàn)狀選用適合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)的路面結(jié)構(gòu)層材料，導(dǎo)致基層材料無(wú)法滿足溫度變化所引起的溫度應(yīng)力要求，出現(xiàn)溫度收縮裂縫并反射到面層；交通工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行交通量預(yù)測(cè)時(shí)對(duì)交通量年均增長(zhǎng)率估算偏小，導(dǎo)致基層強(qiáng)度無(wú)法滿足行車(chē)需求，發(fā)生基層承載力不足或不均勻沉降[3]。

（2）施工過(guò)程的影響。在施工材料選用方面，瀝青路面裂縫由溫度收縮引起，感溫性能是判斷瀝青品質(zhì)的重要指標(biāo)，性能優(yōu)劣直接影響瀝青路面質(zhì)量。瀝青混合料的不同組成結(jié)構(gòu)形式會(huì)在一定程度上影響瀝青混合料的抗裂性能[1]；在施工技術(shù)方面，城市道路基層一般采用水泥穩(wěn)定碎石，在基層施工階段，若未按照施工技術(shù)規(guī)范處理施工縫，將導(dǎo)致基層穩(wěn)定性降低引發(fā)路面裂縫[4]。

（3）外界環(huán)境的影響。氣候環(huán)境和車(chē)輛荷載作用也是路面裂縫的誘因，持續(xù)高溫天氣或強(qiáng)降雨天氣均會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生負(fù)面作用。

2 裂縫檢測(cè)技術(shù)

路面病害檢測(cè)應(yīng)重點(diǎn)研究路面在氣候和車(chē)輛荷載影響下的性能狀態(tài)，結(jié)合路面病害狀況，對(duì)路面健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，制定科學(xué)的路面維修、養(yǎng)護(hù)策略[5]。相關(guān)專業(yè)的專家學(xué)者對(duì)路面裂縫的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了不同方向的試驗(yàn)研究并取得了一定成果。

陳澤斌等[6]通過(guò)研究以DHDV采集的二維激光圖像為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)據(jù)增強(qiáng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)充，調(diào)整U-net模型架構(gòu)和參數(shù)微調(diào)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)路面裂縫的自動(dòng)識(shí)別，提高道路路面裂縫檢測(cè)效率。改進(jìn)后的U-net構(gòu)架如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的U-net構(gòu)架[6]

張志華等[7]提出了基于改進(jìn)SegNet網(wǎng)絡(luò)的瀝青路面病害提取方法，采用標(biāo)線去除+MSRCR法增強(qiáng)圖像對(duì)比度，實(shí)驗(yàn)選擇ResNet50和空洞卷積層組成編解碼網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)裂縫分割不連續(xù)的問(wèn)題，采用形態(tài)學(xué)方法連接裂縫，實(shí)現(xiàn)對(duì)路面病害精確提取。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[7]

林博煌等[8]基于Python程序開(kāi)發(fā)圖像處理軟件，在快速轉(zhuǎn)換和識(shí)別裂縫圖像基礎(chǔ)上，采用Photoshop軟件提取路面裂縫，實(shí)現(xiàn)裂縫圖像的精細(xì)二值化處理，對(duì)路面裂縫細(xì)外觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行深入分析，為瀝青路面裂縫的自動(dòng)化和精細(xì)化檢測(cè)提供簡(jiǎn)便方法和新的技術(shù)途徑。

侯越等[9]使用卷積自編碼器(Convolutional Auto-Encoder，CAE)方法對(duì)路面裂縫的原始圖片進(jìn)行重構(gòu)，強(qiáng)化原始圖片的顏色、紋理、形狀和空間關(guān)系等特征，初步實(shí)現(xiàn)了無(wú)須人工標(biāo)注的路面目標(biāo)智能識(shí)別，方法尚未運(yùn)用于實(shí)際工程，還需要繼續(xù)研究該算法在不同路面檢測(cè)中的應(yīng)用。

陶健等[10]結(jié)合高斯模糊值的圖像光照歸一化方法以及利用多尺度鄰域和像素強(qiáng)度信息兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，提出了結(jié)構(gòu)保持型Retinex算法，算法不僅對(duì)光照不均勻的圖像有明顯改善，對(duì)路面產(chǎn)生的縱向、橫向以及網(wǎng)狀裂縫也有較強(qiáng)的檢測(cè)能力。Retinex算法流程及其改進(jìn)如圖5所示。

圖5 Retinex算法流程及其改進(jìn)[10]

3 裂縫修補(bǔ)技術(shù)

路面裂縫出現(xiàn)的部分原因是設(shè)計(jì)人員在路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)階段未充分考慮工程現(xiàn)狀，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫。在路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)相關(guān)單位提供的地勘成果進(jìn)行仔細(xì)研究，實(shí)地考察當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件，豐富設(shè)計(jì)依據(jù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)成果，減少路面出現(xiàn)裂縫的概率。

羅運(yùn)輝等[11]統(tǒng)計(jì)舊瀝青路面裂縫修復(fù)情況，根據(jù)試驗(yàn)得知，灌縫后的雙層微表處和薄層罩面，路面裂縫出現(xiàn)的有效延緩期基本為5年；對(duì)于單層微表處養(yǎng)護(hù)路面裂縫出現(xiàn)的有效延緩期小于5年。未進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理的路面出現(xiàn)裂縫病害的概率更大，通過(guò)對(duì)道路進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理，能夠延緩或阻止路面裂縫破壞再次發(fā)生。

李九蘇等[12]基于傳統(tǒng)瀝青冷再生所用結(jié)合料存在強(qiáng)度發(fā)展慢、修復(fù)工期長(zhǎng)、需大型設(shè)備等缺陷，將磷酸鎂水泥復(fù)合改性材料作為廢舊瀝青混合料的結(jié)合料，研制出一種對(duì)瀝青路面多種病害均具有較好修復(fù)能力的冷再生快速修補(bǔ)材料(Cold Recycling Rapid Repairing Material，簡(jiǎn)稱 CRRRM)，試驗(yàn)表明，CRRRM快速修補(bǔ)料在濕潤(rùn)區(qū)或潮濕區(qū)水穩(wěn)定性有待加強(qiáng)，材料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性優(yōu)于傳統(tǒng)瀝青冷再生所用結(jié)合料。CRRRM試件制作過(guò)程如圖6所示。

圖6 CRRRM試件制作過(guò)程[12]

張俊等[13]通過(guò)有限元軟件ABAQUS對(duì)開(kāi)裂的瀝青道路進(jìn)行三維模擬，并對(duì)裂縫修補(bǔ)前后的路面進(jìn)行力學(xué)性能研究，結(jié)果表明，采用高聚物灌漿能夠快速修補(bǔ)路面裂縫，填補(bǔ)雨水侵入裂縫產(chǎn)生的上基層脫空區(qū)，能夠有效防止瀝青路面產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞，提高路面使用年限。

路面裂縫進(jìn)行修補(bǔ)的主要目的是提高路面的耐久性和適用性，保證道路行車(chē)安全。路面發(fā)生裂縫破壞后如果未能及時(shí)修復(fù)及養(yǎng)護(hù)，將對(duì)路面產(chǎn)生更大地破壞，引起不必要的經(jīng)濟(jì)損失。在實(shí)際施工中，通過(guò)了解不同類(lèi)型路面裂縫修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)，可在路面裂縫修復(fù)工作中選用高效的修復(fù)技術(shù)，縮短工期。

4 結(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)對(duì)不同類(lèi)型的路面裂縫表現(xiàn)形式進(jìn)行分析，結(jié)合外界因素對(duì)瀝青路面的影響，從設(shè)計(jì)、施工以及外界環(huán)境等影響因素出發(fā)，對(duì)路面裂縫成因進(jìn)行闡述。目前路面裂縫的檢測(cè)技術(shù)主要采用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，此類(lèi)檢測(cè)的完善程度較高，檢測(cè)精度和效率方面還需要進(jìn)一步研究。路面裂縫修補(bǔ)材料及工藝的選取對(duì)裂縫修補(bǔ)效果尤為重要，路面裂縫修復(fù)在具體應(yīng)用中應(yīng)將裂縫的檢測(cè)技術(shù)與施工方法相結(jié)合，選用適宜的修復(fù)技術(shù)。