1 引言

高速公路基層以半剛性為主，瀝青路面屬于柔性路面，基層的質(zhì)量缺陷向上延伸， 導(dǎo)致路面出現(xiàn)反射裂縫或其他形式的病害，同時(shí)受荷載、環(huán)境多因素的作用，瀝青路面病害加重，車輛行駛時(shí)的平穩(wěn)性下降，瀝青路面的耐久性不足。 鑒于此，需探討適應(yīng)于瀝青路面的質(zhì)量檢驗(yàn)技術(shù)， 準(zhǔn)確判斷瀝青路面的病害，以便病害處治工作的有效進(jìn)行。

2 公路瀝青路面試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的常見形式

2.1 彎沉檢測(cè)

2.1.1 落錘式彎沉儀法

重錘是落錘式彎沉儀檢測(cè)中的重要裝置， 準(zhǔn)備合適質(zhì)量的重錘，利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)控重錘的位置，被提升至特定高度后釋放，對(duì)瀝青路面產(chǎn)生錘擊動(dòng)作，路面在受到重錘的錘擊作用后出現(xiàn)瞬時(shí)變形。 于待測(cè)瀝青路面布設(shè)多個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)定各點(diǎn)的變形數(shù)據(jù)， 基于測(cè)定數(shù)據(jù)確定動(dòng)態(tài)荷載狀態(tài)下路面的彎沉值。 計(jì)算機(jī)的信息收集能力和處理能力強(qiáng)，可根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)生成可靠的結(jié)果。 落錘式彎沉儀具有裝置精簡(jiǎn)、操作便捷的特點(diǎn)，即便存在較長(zhǎng)里程的檢測(cè)需求，也依然可有效完成試驗(yàn)檢測(cè)。 配套軟件用于修正數(shù)據(jù)，減小試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差，獲得真實(shí)可靠的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。 現(xiàn)階段，落錘式彎沉儀在公路瀝青路面的彎沉檢測(cè)中取得廣泛應(yīng)用[1]。

2.1.2 貝克曼梁彎沉檢測(cè)

隨著理論的深化和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累， 貝克曼梁彎沉檢測(cè)法日益成熟，在我國公路檢測(cè)中的應(yīng)用水平逐步提高，其屬于靜態(tài)測(cè)試方法，涉及彎沉儀、測(cè)試車、接觸式路面溫度儀等裝置，其中彎沉儀由表架、貝克曼梁、百分表組成。 在我國高速公路試驗(yàn)檢測(cè)中， 采用的是后軸達(dá)到100 kN 的BZZ-100 彎沉車，重量根據(jù)軸重要求做靈活的調(diào)整，彎沉車到位后，布設(shè)貝克曼梁，調(diào)整車頭的姿態(tài)，使其恰好處于軸線前3～5 cm、后軸輪隙中間；支架維持穩(wěn)定后，以5 km/gh 的速度勻速行駛。試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的讀取在行駛距離大于影響半徑后開始， 測(cè)試全程產(chǎn)生的當(dāng)量直徑和配重?cái)?shù)據(jù)需得到修正。 貝克曼梁彎沉檢測(cè)的操作相對(duì)復(fù)雜，涉及較多參數(shù)修正工作，如路面層攤鋪厚度超過5 cm 同時(shí)溫度超過20 ℃±2 ℃時(shí)， 還需安排溫度修正，因此在較長(zhǎng)里程公路瀝青路面的檢測(cè)中缺乏可行性。 仍值得肯定的是，貝克曼梁彎沉檢測(cè)技術(shù)的理論扎實(shí)，且諸多瀝青路面彎沉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)基于此項(xiàng)技術(shù)而產(chǎn)生，因此通用性較高，仍是瀝青路面檢測(cè)中的主流方法[2]。

3 激光平整度測(cè)定儀檢測(cè)

高頻率的檢測(cè)儀器、 激光傳感器、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行，進(jìn)行激光平整度測(cè)定儀檢測(cè)活動(dòng)。 車底部設(shè)置傳感器，同時(shí)車底測(cè)試儀器發(fā)送激光束進(jìn)行路面角度的測(cè)試， 傳感器接收到信息后傳輸至系統(tǒng)，由軟件針對(duì)數(shù)據(jù)加以處理。 測(cè)試活動(dòng)在測(cè)定車輛行駛過程中進(jìn)行，宜采取分段檢測(cè)的方法，獲得各段的平整度相關(guān)數(shù)據(jù)。 激光平整度測(cè)定儀檢測(cè)的穩(wěn)定性較好，人為因素和環(huán)境因素對(duì)其的干擾相對(duì)較小， 能夠以較快的速度獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果， 在較大里程的高速公路瀝青路面檢測(cè)中具有可行性。

4 無損檢測(cè)

4.1 攝影測(cè)量法

以高清晰度攝影的方式檢測(cè)路面病害， 獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)構(gòu)。 在汽車上安裝高速攝像機(jī)，調(diào)整位置后予以固定，隨著測(cè)試車輛的行駛，利用攝像機(jī)完整記錄路面影像資料。 測(cè)量產(chǎn)生的圖像信息將及時(shí)得到處理， 準(zhǔn)確反映病害的發(fā)生位置及具體程度。 相比其他的高速公路瀝青路面檢測(cè)方法，攝影測(cè)量法對(duì)路面結(jié)構(gòu)無損傷，操作便捷，成本低。

4.2 探地雷達(dá)檢測(cè)

在測(cè)試車上安裝探地雷達(dá)， 由此裝置發(fā)出電磁脈沖并向待測(cè)部位傳播，遇目標(biāo)體介質(zhì)時(shí)電磁脈沖發(fā)生反射，針對(duì)收集到的發(fā)射雷達(dá)波進(jìn)行處理，從波形、介電常數(shù)、強(qiáng)度、雙程走時(shí)多方面進(jìn)行分析，判斷被測(cè)目標(biāo)的分布位置及幾何形態(tài)，掌握瀝青路面隱蔽目標(biāo)的實(shí)際狀況。 通過探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，能夠高效檢測(cè)脫空、空洞等瀝青路面病害。 三維探地雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果具有直觀性，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)水平，探地雷達(dá)的探測(cè)深度達(dá)到1.5m，適用于絕大部分的瀝青路面檢測(cè)。

5 公路瀝青路面試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

5.1 工程概況

津薊高速公路2022 年養(yǎng)護(hù)工程（K0+000～K116+300，116.3 km）總長(zhǎng)116.3 km，為雙向四車道。 路面底基層采用17 cm 石 灰粉∶煤灰∶碎石（6∶14∶80），下基 層采用17 cm 石灰粉∶煤灰∶碎石（6∶14∶80），上基層采用18 cm 的5%水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石，表面層采用Sup-13 改性瀝青混凝土（4 cm），中面層采用Sup-20 中粒式改性瀝青混凝土 （6 cm） 和底面層Sup-25 瀝青混凝土（7 cm）。該工程是《天津市省級(jí)公路網(wǎng)規(guī)劃（2012—2030 年）》“5 縱9 橫”布局的第二縱北段，南起天津市東麗區(qū)金鐘河大街平交， 北至天津市薊州區(qū)大嶺后隧道（津京界），途經(jīng)本市六區(qū)，是連接津榆線、九園線、津圍公路、滄桑線、京哈公路、寶平公路等天津北部市級(jí)公路干線以及津?qū)?、京津、濱保、京哈、京秦等高速公路的重要通道，也是天津市重要的政治路線和旅游路線，對(duì)保障天津北部地區(qū)貨運(yùn)功能、帶動(dòng)薊州旅游業(yè)的發(fā)展、促進(jìn)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)繁榮起著重要作用。

隨著高速公路運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增長(zhǎng)，在行車荷載、自然條件等因素長(zhǎng)期作用下，道路持續(xù)發(fā)生老化、破損，服務(wù)水平下降，一些病害已嚴(yán)重影響了道路的使用性能和使用壽命， 本高速公路承載繁重的交通運(yùn)輸任務(wù)，沿線車流量大、車輛重載化，隨運(yùn)營(yíng)時(shí)間的延長(zhǎng)，瀝青路面顯現(xiàn)出裂縫、車轍等病害，且有持續(xù)發(fā)展的跡象， 不利于交通安全， 因此有效控制病害至關(guān)重要。 高速公路的車流量大，封閉交通做全面開挖檢測(cè)的可行性不足，考慮到該限制條件，擬采用三維探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)和落錘式彎沉儀檢測(cè)法，以期在保證檢測(cè)結(jié)果全面、準(zhǔn)確的同時(shí)減小對(duì)現(xiàn)狀交通的干擾。

5.2 檢測(cè)方案

5.2.1 三維探地雷達(dá)檢測(cè)方案

三維探地雷達(dá)主機(jī)采用GeoScopeIV， 配套空氣耦合式VX1821 天線陣。 檢測(cè)前向待測(cè)路面灑水，利用含水區(qū)雷達(dá)反射更加強(qiáng)烈的原理有效檢測(cè)。 灑水量以水滲入路面且路表未見明顯積水為宜， 各類檢測(cè)儀器均通過檢驗(yàn)后即可正式檢測(cè)。 縱向采樣間距設(shè)為2 cm，頻率50～3 050 MHz，每個(gè)頻率發(fā)射的時(shí)間為7.008 μs。 受路面透水設(shè)計(jì)不合理、面層與基層黏結(jié)不穩(wěn)定的影響，層間存在空隙，此部位聚積較多的積水，伴隨結(jié)構(gòu)層脫離的問題，屬于被測(cè)路段的主要病害，因此，此部位的雷達(dá)電磁波發(fā)生變化， 空隙所致病害部位頂部發(fā)射電磁波與激發(fā)電磁波的電位保持一致， 但含水所致病害部位頂部的波相位呈相反的關(guān)系，并且此部位剖面圖中存在強(qiáng)烈的多次波[3]。

5.2.2 落錘式彎沉儀檢測(cè)方案

在待測(cè)路段連續(xù)按點(diǎn)檢測(cè)， 為保證檢測(cè)活動(dòng)的有效開展以及獲得準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果，正式檢測(cè)前進(jìn)行技術(shù)標(biāo)定及校核，確保彎沉儀可有效使用。 落錘式彎沉儀檢測(cè)以傳統(tǒng)貝克曼梁彎沉檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)， 對(duì)比分析落錘式彎沉儀測(cè)定的動(dòng)態(tài)彎沉值和貝克曼梁彎沉儀測(cè)定的回彈彎沉值， 評(píng)價(jià)檢測(cè)方法的可行性。在本次檢測(cè)中，兩項(xiàng)參數(shù)的相關(guān)系數(shù)＞0.95，具有良好的線性關(guān)系，表明落錘式彎沉儀在瀝青路面病害檢測(cè)中切實(shí)可行，獲得的結(jié)果準(zhǔn)確、全面，滿足高速公路瀝青路面檢測(cè)要求。

在瀝青路面病害檢測(cè)中，適當(dāng)加大落錘的力度，在較強(qiáng)外力作用下，實(shí)測(cè)的彎沉值隨之增加。 彎沉值和落錘力的關(guān)系利用平面坐標(biāo)進(jìn)行反映，即生成擬合曲線。 在瀝青路面正常使用的狀態(tài)下，圖形應(yīng)呈一條斜線，原因在于沖擊力的作用使得瀝青路面產(chǎn)生彈性變形， 延伸斜線可以發(fā)現(xiàn)其延長(zhǎng)線通過坐標(biāo)原點(diǎn)；若被測(cè)瀝青路面存在空洞、脫空等形式的病害，斜線的延長(zhǎng)線偏離正常路徑，無法通過坐標(biāo)原點(diǎn)，因此可根據(jù)斜線的延長(zhǎng)線是否通過坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行病害的判斷。 路面板角處彎沉值超過0.20 mm 時(shí)，也表明被測(cè)瀝青路面有脫空病害。落錘式彎沉儀可用于檢測(cè)被測(cè)瀝青路面是否脫空， 無法對(duì)其尺寸做出判斷，但可參照J(rèn)TG 5210—2018《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)評(píng)價(jià)方法， 結(jié)合檢測(cè)結(jié)果針對(duì)存在的病害進(jìn)行程度輕重的判斷，即輕微或嚴(yán)重[4]。

5.3 檢測(cè)結(jié)果分析及檢測(cè)方法的可行性評(píng)價(jià)

經(jīng)過對(duì)4 條車道的檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)1 處空洞和6 處脫空，病害的發(fā)生位置具有集中性， 其中6 處分布在左幅車道，1 處大規(guī)模土體病害分布在左幅一、 二車道。 結(jié)合路段分布情況來看，左幅車道病害對(duì)應(yīng)的位置恰好是高速公路出口區(qū)域，此部位的車流量較大，車輛荷載作用較強(qiáng)，同時(shí)存在氣候因素及其他環(huán)境因素的影響，在多因素的共同作用下，此區(qū)域有明顯的脫空與空洞，并且病害具有持續(xù)擴(kuò)展的發(fā)展趨勢(shì)。 三維探地雷達(dá)、落錘式彎沉儀的檢測(cè)結(jié)果，如表1、表2 所示。 養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍針對(duì)存在的脫空、空洞病害采取注漿修補(bǔ)措施，漿液被注入病害部位后發(fā)生固結(jié)，結(jié)構(gòu)空缺區(qū)域恢復(fù)完整，高速公路通行條件得到改善，病害處理效果良好。

表1 三維探地雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果

表2 落錘式彎沉儀檢測(cè)結(jié)果

對(duì)比分析兩種方法的檢測(cè)結(jié)果， 發(fā)現(xiàn)各自在判斷高速公路瀝青路面病害時(shí)具有較高的一致性， 有所區(qū)別的是落錘式彎沉儀檢測(cè)僅能對(duì)被測(cè)瀝青路面是否存在病害做出判斷，無法進(jìn)行尺寸的界定， 而三維探地雷達(dá)檢測(cè)可在判斷病害的同時(shí)確定病害的具體尺寸。 因此，在高速公路瀝青路面的病害檢測(cè)中， 三維探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)的適用性相對(duì)于落錘式彎沉儀檢測(cè)方法更為突出。

6 結(jié)語