陶思雨

（廣東省公路建設(shè)有限公司虎門二橋分公司，廣東廣州 510000）

0 引言

高速公路是現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)闹匾M成部分，承載著大量的交通流量和運(yùn)輸需求。然而，由于長期的使用和自然環(huán)境的影響，高速公路路面會出現(xiàn)各種問題，如裂縫、坑洞、松散等。為了保障高速公路的安全和順暢運(yùn)行，養(yǎng)護(hù)工作至關(guān)重要。而試驗(yàn)檢測技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)工作中發(fā)揮著重要作用，可以幫助評估路面狀況、檢測問題、制訂養(yǎng)護(hù)計(jì)劃等。

1 高速公路養(yǎng)護(hù)工作中試驗(yàn)檢測技術(shù)應(yīng)用方法

1.1 非接觸式試驗(yàn)檢測方法

激光掃描測量：利用激光掃描儀或三維激光測量儀對路面進(jìn)行掃描，獲取路面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。通過分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可以評估路面的平整度、縱橫坡等指標(biāo)。這種方法非接觸式測量，可以快速獲取大范圍的路面數(shù)據(jù)。

圖像處理技術(shù)：利用攝像機(jī)或無人機(jī)拍攝路面圖像，并使用圖像處理技術(shù)進(jìn)行分析和處理。通過計(jì)算圖像中的特征參數(shù)，如裂縫、坑洞等，可以評估路面的損壞程度和修復(fù)需求。這種方法無需接觸路面，適用于大面積和遠(yuǎn)程的路面評估(見圖1)。

圖1 高速公路養(yǎng)護(hù)中的圖像檢測技術(shù)流程

紅外熱像技術(shù)：利用紅外熱像儀對路面進(jìn)行掃描，獲取路面的熱分布圖像。通過分析熱圖像的溫度變化，可以評估路面的熱脹冷縮、老化、裂縫等問題。這種方法可以迅速識別路面的異常熱點(diǎn)，快速評估路面的損傷情況。

遙感技術(shù)：利用遙感衛(wèi)星或航空遙感平臺獲取高分辨率的路面圖像和數(shù)據(jù)。通過對圖像進(jìn)行解譯和分析，可以評估路面的損壞、沉降、變形等情況。這種方法適用于大范圍的路面監(jiān)測和評估，無需接觸路面。

1.2 接觸式試驗(yàn)檢測方法

在高速公路養(yǎng)護(hù)中，接觸式試驗(yàn)檢測方法也是常用的一種。這些方法需要直接接觸被測物體或樣品，以獲取相關(guān)的信息或數(shù)據(jù)。

鋼卷測量：通過使用鋼卷測量儀器在路面上進(jìn)行接觸式測量，以評估路面的平整度和平面度。這種方法適用于測量路面表面的高低差和起伏度。

路面硬度測量：使用路面硬度計(jì)或沖擊回彈儀等設(shè)備，在路面上進(jìn)行接觸式測量，以評估路面材料的硬度和強(qiáng)度。這種方法適用于評估路面材料的質(zhì)量和耐久性。

鉆孔取樣：通過鉆孔設(shè)備將路面或路基的樣品取出，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析，以評估路面結(jié)構(gòu)和材料的特性。這種方法適用于了解路面結(jié)構(gòu)的層次、材料組成和性能，取樣機(jī)如圖2 所示。

圖2 路面鉆芯取樣機(jī)設(shè)備

力學(xué)性能測試：使用萬能材料試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備，在試驗(yàn)室環(huán)境下對路面材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲等力學(xué)性能測試。這種方法適用于評估路面材料的強(qiáng)度、剛度和變形等性能（見圖3）。

圖3 路面力學(xué)性能測試示意圖

大型荷載試驗(yàn)：通過在路面上施加大型荷載，使用傳感器和儀器測量路面的變形和應(yīng)力響應(yīng)。這種方法適用于評估路面的承載能力和變形特性[1]。

1.3 無損試驗(yàn)檢測方法

在高速公路養(yǎng)護(hù)中，無損試驗(yàn)檢測方法是一種重要的技術(shù)手段，可以在不破壞被測物體的情況下，通過測量和分析不同的物理參數(shù)，評估路面的狀況和性能。

頻譜分析：通過采集路面振動信號的頻譜信息，分析路面的共振頻率和頻譜特征，評估路面的平整度和結(jié)構(gòu)狀況。

彈性回彈測量：利用回彈儀等設(shè)備，測量路面表面的回彈程度，評估路面材料的硬度和彈性特性，測量流程如圖4 所示。

圖4 彈性回彈測量流程示意圖

超聲波檢測：利用超聲波的傳播特性，測量路面內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、缺陷和材料性質(zhì)，評估路面的質(zhì)量和損傷程度。

磁力感應(yīng)測量：利用磁場的感應(yīng)特性，測量路面材料的磁導(dǎo)率和磁性特性，評估路面的密實(shí)度和變形情況。

紅外熱像技術(shù)：通過紅外熱像儀測量路面表面的溫度分布，評估路面的熱脹冷縮、老化和損傷情況。

地質(zhì)雷達(dá)和電測勘探：利用地質(zhì)雷達(dá)和電測勘探設(shè)備，測量路面下方的層次結(jié)構(gòu)和材料特性，評估路面的承載力和變形情況。

1.4 智能化試驗(yàn)檢測方法

在高速公路養(yǎng)護(hù)中，智能化試驗(yàn)檢測方法可以實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的路面評估和監(jiān)測。

智能路面巡檢：利用無人機(jī)、移動設(shè)備等智能化工具，對路面進(jìn)行巡檢和監(jiān)測。通過圖像識別、數(shù)據(jù)采集等技術(shù)，實(shí)時捕捉路面的損傷、裂縫、坑洞等問題，并生成相應(yīng)的報(bào)告和處理建議。

智能化地質(zhì)勘探：結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)、電測勘探等設(shè)備和人工智能算法，對路面下方的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和材料特性進(jìn)行智能化勘探。通過分析地質(zhì)數(shù)據(jù)，評估路面的承載能力和變形情況，為養(yǎng)護(hù)工作提供科學(xué)依據(jù)。

智能化振動檢測：通過在路面上布置振動傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測路面的振動情況。結(jié)合數(shù)據(jù)處理和分析算法，評估路面的平整度、結(jié)構(gòu)狀況和動力特性，及時發(fā)現(xiàn)和處理問題。

智能化材料檢測：利用智能化設(shè)備和傳感器，對路面材料的性能進(jìn)行檢測和評估。例如，通過無損試驗(yàn)方法、紅外熱像技術(shù)等，實(shí)時監(jiān)測路面材料的硬度、密實(shí)度、溫度分布等指標(biāo)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況。

數(shù)據(jù)分析與預(yù)測：利用人工智能算法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對采集到的路面數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化處理和分析。通過建立預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)路面損傷和壽命預(yù)測，提前制訂養(yǎng)護(hù)計(jì)劃和決策。智能化試驗(yàn)檢測方法還可以減少人工操作和風(fēng)險(xiǎn)，提高工作安全性。

2 試驗(yàn)檢測技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 路面平整度的試驗(yàn)檢測技術(shù)

激光測距儀：激光測距儀是一種非接觸式的測量設(shè)備，通過發(fā)射激光束并接收反射的激光信號，測量路面上各點(diǎn)的高度差。激光測距儀可以快速掃描整個路面，生成高精度的平面圖，并計(jì)算出路面上的高低差，從而評估路面平整度。

高精度測高儀：高精度測高儀是一種接觸式的測量設(shè)備，通過將測量頭放置在路面上，測量出路面的高度。高精度測高儀可以精確測量路面的垂直高度變化，從而評估路面的平整度。

攝像測量系統(tǒng)：攝像測量系統(tǒng)利用攝像機(jī)對路面進(jìn)行圖像采集，并通過圖像處理算法分析路面的高低差。這種方法可以在相對較短的時間內(nèi)對較大范圍的路面進(jìn)行評估，對于大規(guī)模的路面平整度檢測非常有效。

振動傳感器：振動傳感器是一種接觸式的測量設(shè)備，通過將傳感器放置在車輛上，測量車輛在行駛過程中受到的振動情況。通過分析振動信號，可以推斷出路面的平整度，尤其適用于評估較長路段的平整度。這些試驗(yàn)檢測技術(shù)可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以結(jié)合使用，以獲得更加準(zhǔn)確和全面的路面平整度信息。同時，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化的試驗(yàn)檢測系統(tǒng)也開始應(yīng)用于路面平整度的測量，利用計(jì)算機(jī)視覺和人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動化、高效率的平整度檢測[2]。

2.2 路面結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)檢測技術(shù)

地質(zhì)雷達(dá)：地質(zhì)雷達(dá)是一種非接觸式的測量設(shè)備，通過向地下發(fā)送電磁波并接收反射波，測量地下結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)變化。在路面結(jié)構(gòu)檢測中，地質(zhì)雷達(dá)可以用于檢測和評估路面下方的層次結(jié)構(gòu)、材料性質(zhì)以及可能存在的缺陷，從而判斷路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

動態(tài)探地雷達(dá)：動態(tài)探地雷達(dá)是一種接觸式的測量設(shè)備，通過發(fā)送地震波并接收反射波，測量地下結(jié)構(gòu)的變化。在路面結(jié)構(gòu)檢測中，動態(tài)探地雷達(dá)可以檢測路面下方的土層厚度、材料變化和可能的空洞等，對路面結(jié)構(gòu)的完整性進(jìn)行評估。

高頻聲波測厚儀：高頻聲波測厚儀是一種接觸式的測量設(shè)備，通過將測量頭放置在路面上，測量聲波在材料中傳播的時間，從而計(jì)算出材料的厚度。在路面結(jié)構(gòu)檢測中，高頻聲波測厚儀可以用于測量路面材料的厚度，評估路面結(jié)構(gòu)的完整性。

動態(tài)加載試驗(yàn)：動態(tài)加載試驗(yàn)是一種在實(shí)際使用條件下對路面進(jìn)行加載的試驗(yàn)方法，通過施加動態(tài)荷載，測量路面的變形響應(yīng)。這種試驗(yàn)可以用于評估路面的剛度和強(qiáng)度，判斷路面結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性。

2.3 路面材料的試驗(yàn)檢測技術(shù)

動態(tài)錘擊儀：動態(tài)錘擊儀是一種接觸式的測量設(shè)備，通過將錘擊路面表面并測量反彈速度，評估路面材料的密實(shí)程度。動態(tài)錘擊儀可以測量路面的反彈模量，從而間接判斷路面材料的質(zhì)量和密實(shí)性。

核密度計(jì)：核密度計(jì)是一種接觸式的測量設(shè)備，通過測量材料的密度和含水量，評估路面材料的質(zhì)量。核密度計(jì)使用放射性源和探測器進(jìn)行測量，可以準(zhǔn)確測量材料的密度，用于評估路面材料的質(zhì)量和密實(shí)度。

紅外線熱像儀：紅外線熱像儀是一種非接觸式的檢測設(shè)備，利用紅外線熱輻射特性，檢測路面材料的溫度分布和損傷情況。紅外線熱像儀可以用于識別路面材料的老化、裂縫、變形等問題，從而評估路面材料的質(zhì)量和性能。

除了上述技術(shù)，還有其他一些試驗(yàn)檢測技術(shù)，如抗剪強(qiáng)度測試、瀝青軟化點(diǎn)測試、水泥混凝土抗壓強(qiáng)度測試等，也可以用于路面材料的評估和檢測。不同的技術(shù)手段可以結(jié)合使用，以獲得更全面和準(zhǔn)確的路面材料信息。同時，隨著科技的進(jìn)步，智能化的試驗(yàn)檢測系統(tǒng)也逐漸應(yīng)用于路面材料的測量，提供更高效、精確的路面材料評估結(jié)果。

3 結(jié)語

在高速公路養(yǎng)護(hù)工作中，試驗(yàn)檢測技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。合理應(yīng)用試驗(yàn)檢測方法，可以對路面的狀況、結(jié)構(gòu)和材料特性進(jìn)行準(zhǔn)確評估，便于養(yǎng)護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)問題，同時能為養(yǎng)護(hù)工作提供科學(xué)依據(jù)和決策支持，進(jìn)而采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)措施，延長路面的使用壽命，提高道路的安全性和舒適性。