董博

（太原市政建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西太原 030000）

0 引言

瀝青路面基層以半剛性基層為主，在道路運(yùn)營(yíng)中易受諸多因素的影響而發(fā)生各類裂縫等病害，必須給予重視。道路工程項(xiàng)目在建時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同程度的裂縫問題，尤其橫向裂縫最為常見，其主要誘因是受到基層裂縫反射影響，導(dǎo)致瀝青面層出現(xiàn)嚴(yán)重的橫向裂縫。針對(duì)瀝青路面橫向裂縫問題，需采取有針對(duì)性的處置措施。為了對(duì)瀝青路面裂縫產(chǎn)生及其發(fā)展規(guī)律進(jìn)行深入了解，需要對(duì)路面裂縫病害展開科學(xué)合理的調(diào)查和分析，提出有針對(duì)性的解決措施。

1 瀝青混凝土路面裂縫成因

瀝青混凝土路面施工基本工藝主要包括以下4 個(gè)方面。

（1）瀝青混凝土混合料的配制。瀝青混凝土混合料的配制是道路工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，也是影響道路路面施工質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。瀝青混凝土混合料配制需要根據(jù)道路工程的總體建設(shè)目標(biāo)科學(xué)計(jì)算各種材料的配比，并按照配制工藝進(jìn)行流程化標(biāo)準(zhǔn)化操作，從而得到符合道路工程質(zhì)量要求的混合料；在混合料配制時(shí)還應(yīng)當(dāng)對(duì)原材料的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)與控制，若瀝青針入度、混凝土密度等原材料指標(biāo)不達(dá)標(biāo)則可能導(dǎo)致路面裂縫形成。

（2）瀝青混凝土混合料的運(yùn)輸。混合料的運(yùn)輸也是瀝青混凝土路面施工的基本工藝，在客觀條件不滿足的情況下，瀝青混凝土混合料無法在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制備，因此制備好的瀝青混凝土混合料需要通過專用車輛運(yùn)輸?shù)焦こ态F(xiàn)場(chǎng)，保證配制好的混合料符合運(yùn)輸質(zhì)量要求[1]。

（3）瀝青混凝土混合料的攤鋪與壓實(shí)?；旌喜牧系臄備伵c壓實(shí)作業(yè)是道路路面工程施工中的關(guān)鍵步驟，在攤鋪與壓實(shí)施工過程中需要協(xié)調(diào)壓實(shí)機(jī)作業(yè)長(zhǎng)度與攤鋪速度間的關(guān)系，從而保證壓實(shí)施工作業(yè)的穩(wěn)定性與質(zhì)量。瀝青混凝土混合料的攤鋪與壓實(shí)過程中應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、濕度和風(fēng)速等條件靈活調(diào)整攤鋪與壓實(shí)速度，從而保證瀝青混凝土混合料溫度處于適宜狀態(tài)，避免攤鋪不當(dāng)增加路面開裂風(fēng)險(xiǎn)。

（4）路面保護(hù)。在混合材料的攤鋪與壓實(shí)作業(yè)完成后，還應(yīng)對(duì)瀝青混凝土面層的平整度進(jìn)行檢查，其中尤其應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)檢查路面接縫、下水道井蓋等特殊部位。

2 市政施工中路面裂縫處理方法

2.1 路面裂縫識(shí)別

裂縫識(shí)別深度學(xué)習(xí)模型基于VGG 網(wǎng)絡(luò)中塊的設(shè)計(jì)思路和SegNet 網(wǎng)絡(luò)中編譯碼器（Encoder-Decoder）思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過多尺度誤差函數(shù)對(duì)模型識(shí)別精度進(jìn)行量化評(píng)價(jià)。VGG 網(wǎng)絡(luò)中塊的設(shè)計(jì)思路將圖像信息的識(shí)別和提取逐級(jí)抽象化，將特定卷基層和池化層組成可重復(fù)的單元塊。圖像在該單元塊時(shí)，信息抽象化程度逐級(jí)提高，形成一系列不同尺度的中間處理結(jié)果。這些中間處理結(jié)果保留了裂縫等缺陷圖像對(duì)噪聲敏感但邊界清晰的低尺度信息和對(duì)噪聲魯棒性強(qiáng)但邊界模糊的高尺度信息。這些中間處理結(jié)果根據(jù)通過Encoder-Decoder 還原成與輸入圖像同大小的數(shù)據(jù)以進(jìn)行該尺度下的誤差分析，由此可以得到裂縫圖像不同尺度下的誤差。通過將這些多尺度下的誤差圖進(jìn)行巧妙融合，組成新的誤差函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)每次訓(xùn)練以減少該多尺度誤差為目標(biāo)。由于模型同時(shí)考慮了裂縫的具象信息（邊界信息）和抽象信息（是否為裂縫），對(duì)于裂縫的識(shí)別準(zhǔn)確率和定位準(zhǔn)確率有明顯提升。

2.2 路面裂縫檢測(cè)

傳統(tǒng)的裂縫檢測(cè)以人工檢測(cè)為主，但這種方法效率低下且依賴工人的經(jīng)驗(yàn)，具有一定的局限性?，F(xiàn)階段，隨著計(jì)算機(jī)視覺及模式識(shí)別領(lǐng)域的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的一些專家學(xué)者提出了多種以目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)為主體的裂縫檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，例如，基于深度學(xué)習(xí)的橋梁裂縫檢測(cè)算法，通過滑動(dòng)窗口算法切分圖像解決了數(shù)據(jù)樣本不足的問題，通過深度橋梁裂縫分類模型（DBCC）結(jié)合改進(jìn)的滑動(dòng)窗口算法對(duì)裂縫進(jìn)行檢測(cè)，但滑動(dòng)窗口切分法得到的圖像需人工判讀才能找出包含裂縫的圖像，因此這種數(shù)據(jù)擴(kuò)增方法效率較低；改進(jìn)了以ResNet-50為特征提取網(wǎng)絡(luò)結(jié)合多任務(wù)增強(qiáng)RPN（區(qū)域選?。┑腇asterR-CNN 目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)大壩裂縫進(jìn)行檢測(cè)；利用SSD（單點(diǎn)多尺度目標(biāo)檢測(cè)器）目標(biāo)檢測(cè)算法對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行高精度檢測(cè)。這些以目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)為主體的裂縫檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)雖可以通過目標(biāo)檢測(cè)框輸出裂縫在圖片背景的相對(duì)位置與目標(biāo)區(qū)域塊，但裂縫分布路徑不規(guī)整，形態(tài)延展非線性，具有特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而這些裂縫檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)無法捕獲裂縫的分布路徑、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、形狀延展和密度信息等[2]。然而，這些信息往往非常重要，也可為更深入地提取像素級(jí)的可量化信息提供幫助，如計(jì)算裂縫的長(zhǎng)度、平均寬度、最大寬度、面積等。為此，一些專家學(xué)者提出并改進(jìn)了以圖像處理技術(shù)與圖像分割網(wǎng)絡(luò)為主體的裂縫分割網(wǎng)絡(luò)，例如，提出了基于OpenCV 開源平臺(tái)和改進(jìn)Canny 算子的路面裂縫分割算法來提取分割路面裂縫；基于DeeplabV3+語義分割網(wǎng)絡(luò)提出了一種分割瀝青路面裂縫的方法，并通過FPT（正交骨架線法）算法對(duì)裂縫進(jìn)行量化計(jì)算。這些以圖像處理算法與圖像分割網(wǎng)絡(luò)為主體的裂縫分割網(wǎng)絡(luò)雖然能獲取裂縫的分布路徑、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、形狀延展和密度等信息，但是在動(dòng)態(tài)地對(duì)路面裂縫進(jìn)行分割時(shí)缺乏裂縫在圖像中的相對(duì)位置信息，而帶有裂縫缺陷的路面往往少于正常路面，從而很難從諸多分割圖像中篩選并定位含有裂縫的圖像。為解決這些問題，筆者提出一種針對(duì)路面裂縫的檢測(cè)分割網(wǎng)絡(luò)，選用高精度的YOLOV5 目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)作為主框架，并為YOLOV5添加分割模塊，以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)路面裂縫進(jìn)行檢測(cè)和分割；針對(duì)裂縫數(shù)據(jù)集不足的問題，提出了應(yīng)用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)對(duì)裂縫數(shù)據(jù)集進(jìn)行擴(kuò)增的方法。

2.3 溶劑型灌縫技術(shù)

路面裂縫是影響道路使用性能的嚴(yán)重病害問題之一，對(duì)路面的美觀性及使用性能產(chǎn)生極其嚴(yán)重的影響。當(dāng)前的路面灌縫技術(shù)主要包括溶劑型灌縫技術(shù)和灌縫膠灌縫技術(shù)。溶劑型灌縫技術(shù)即采用溶劑型改性瀝青對(duì)裂縫進(jìn)行灌注處理，利用氣泵將瀝青緩慢壓入裂縫中，通過反復(fù)加壓，直至灌縫材料與路面平齊。該技術(shù)的主要應(yīng)用材料為改性劑，它在常溫條件下的流動(dòng)性較差，因此在施工過程中，需要對(duì)其持續(xù)加熱，施工流程煩瑣，易使工期延長(zhǎng)。灌縫膠灌縫技術(shù)屬于裂縫修補(bǔ)的新技術(shù)，它采用高分子聚合物作為灌縫材料，在高溫下形成液體狀態(tài)，并與混合物充分混合后灌入裂縫中。該技術(shù)施工后裂縫的密封性較好，且不易變形，但所需灌縫材料的價(jià)格昂貴，會(huì)增加施工成本[3]。根據(jù)路面裂縫形成原因，考慮實(shí)際地質(zhì)條件，通過對(duì)灌縫施工主要設(shè)備進(jìn)行選型及裂縫處治最佳時(shí)間的確定等施工前準(zhǔn)備，對(duì)施工工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)施工流程，完成灌縫施工。對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行施工效果檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，灌縫施工后的路面彎沉值相比于施工前有所降低，提高了路面平整度，證明所設(shè)計(jì)的灌縫施工技術(shù)具有可行性。

2.4 微創(chuàng)注漿修復(fù)技術(shù)

半剛性基層瀝青路面在道路建設(shè)中應(yīng)用較為廣泛，半剛性基層可提高道路的整體穩(wěn)定性，降低瀝青路面面層的攤鋪厚度，從而降低施工成本。但是，從實(shí)際應(yīng)用效果來看，半剛性基層瀝青路面在經(jīng)受車輛長(zhǎng)期軸向荷載、高溫和凍融等環(huán)境的共同作用后，其材料強(qiáng)度、力學(xué)性能均出現(xiàn)大幅下降，從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)大面積裂縫、坑槽、車轍等病害，影響行車的舒適度和安全。因此，需要對(duì)半剛性基層瀝青路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理，抑制病害的發(fā)展[4]。通過對(duì)半剛性基層瀝青路面裂縫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，選取裂縫深度達(dá)到基層的部位實(shí)施非開挖的微創(chuàng)注漿修復(fù)技術(shù)。經(jīng)試驗(yàn)段注漿試驗(yàn)，確定了注漿材料性能參數(shù)及機(jī)具要求，應(yīng)用有機(jī)材料微創(chuàng)注漿施工工藝，并通過鉆芯取樣的方式對(duì)注漿效果實(shí)施綜合評(píng)價(jià)。檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，漿液在壓力作用下，對(duì)基層之間的空隙進(jìn)行了填充加固；而芯樣劈裂試驗(yàn)顯示，漿液能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)半剛性基層的補(bǔ)強(qiáng)加固，且劈裂強(qiáng)度高于1MPa，對(duì)修復(fù)半剛性基層瀝青路面裂縫具有較好的效果。

3 市政施工中路面裂縫的控制策略

3.1 提高地基強(qiáng)度及穩(wěn)定性

路基設(shè)計(jì)時(shí)要結(jié)合沿線濕度、溫度變化規(guī)律，確保路基具有一定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性。路基施工時(shí)，要對(duì)路基填筑材料進(jìn)行有效管控，完善填筑工藝手段，保障路基的穩(wěn)定性。填筑材料的選擇和利用要嚴(yán)格遵守現(xiàn)有規(guī)范要求，確保強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，要壓實(shí)到規(guī)定的密實(shí)度并形成穩(wěn)定的填方砂礫土質(zhì)，切忌選擇淤泥或沼澤土等。路堤填筑施工環(huán)節(jié)要符合施工標(biāo)準(zhǔn)，無論選擇黃土還是膨脹土，都必須嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行操作，避免帶來不良影響[5]。在橋涵回填施工時(shí)，保證砂礫具有良好的透水性，從而保證碾壓施工處理效果。通過試驗(yàn)，對(duì)各種不同類型填土的最大干密度和最佳含水量等進(jìn)行管控，同時(shí)要按照分層填筑、分層碾壓的方式進(jìn)行施工。另外，施工前期必須確定填土分層的壓實(shí)厚度，通常不超過20cm。

3.2 完善道路工程項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的質(zhì)量把控

從現(xiàn)場(chǎng)踏勘入手，考慮當(dāng)?shù)厥┕きh(huán)境氣候變化、使用人群對(duì)構(gòu)件本身功能需求、橋梁位置功能性要求等方面，做好論證與數(shù)據(jù)梳理工作，確保經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)初勘和相關(guān)論證等系列工作后將各類干擾因素的影響降到最低。前期設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響橋梁投入運(yùn)營(yíng)階段使用功能和安全功能。要抓好質(zhì)量控制及措施落實(shí)，做好各系列設(shè)計(jì)參數(shù)及數(shù)據(jù)驗(yàn)證與校準(zhǔn)工作。運(yùn)用創(chuàng)新思維和創(chuàng)新理念，論證過程中依托先進(jìn)的儀器和設(shè)備繪制出精準(zhǔn)安全的設(shè)計(jì)圖紙方案，為下一步工序提供保障。

3.3 道路保養(yǎng)與人員培訓(xùn)

在保證施工質(zhì)量的前提下，高效科學(xué)的道路保養(yǎng)措施也是延長(zhǎng)瀝青道路使用壽命、預(yù)防后期路面開裂的關(guān)鍵步驟。在瀝青路面的各類型裂縫中，載荷型裂縫、反射型裂縫均與道路保養(yǎng)、管理質(zhì)量有密切關(guān)聯(lián)，因此相關(guān)從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)采取積極有效的管理控制制度規(guī)范建成后瀝青道路的使用標(biāo)準(zhǔn)，通過定期保養(yǎng)與車輛載荷管控，避免反射型裂縫與載荷型裂縫的形成。路面工程建設(shè)過程中各種施工工藝都需要由具備相關(guān)專業(yè)技能的人員操作，因此人員素質(zhì)與技術(shù)水平是影響道路工程質(zhì)量的關(guān)鍵因素，若人員技術(shù)水平低下，可能導(dǎo)致施工工藝出現(xiàn)錯(cuò)誤從而增加裂縫形成風(fēng)險(xiǎn)。項(xiàng)目管理者應(yīng)當(dāng)在人員招聘、人員培訓(xùn)和人員考核等方面加強(qiáng)管理，建立完善的人力資源制度，對(duì)關(guān)鍵施工崗位的人員招聘應(yīng)當(dāng)設(shè)置最低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，并在人員入職后定期進(jìn)行人員系統(tǒng)培訓(xùn)，以提高項(xiàng)目建設(shè)相關(guān)人員的職業(yè)素質(zhì)，提高人員對(duì)各種施工工藝的掌握程度，同時(shí)也應(yīng)當(dāng)通過人員培訓(xùn)提高員工的責(zé)任心，避免工程建設(shè)過程中員工責(zé)任心不足或缺失而增加工程安全隱患，延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命。

3.4 裂縫養(yǎng)護(hù)方法

對(duì)于道路表面產(chǎn)生的開裂，常規(guī)的養(yǎng)護(hù)方法是利用熱瀝青或灌縫膠對(duì)開裂處進(jìn)行灌縫處理。目前，常用的灌縫方式為人工操作灌縫機(jī)，手持灌縫槍對(duì)裂縫填充灌縫料。灌縫過程中，裂縫容積未知。因此，灌縫裝置出料流量由目測(cè)決定，灌縫自動(dòng)化程度和效率不高。在灌縫的同時(shí)，對(duì)裂縫容積進(jìn)行檢測(cè)，灌縫裝置出料流量根據(jù)裂縫容積檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)灌縫過程中灌縫出料流量的自動(dòng)控制，提高灌縫效率。針對(duì)灌縫裝置出料流量無法根據(jù)裂縫容積進(jìn)行自動(dòng)控制的問題，提出了一種利用線結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量的裂縫容積檢測(cè)方法[6]。針對(duì)此方法，搭建了裂縫容積實(shí)驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)對(duì)裂縫模型進(jìn)行檢測(cè)。裂縫容積檢測(cè)通過全局相機(jī)對(duì)全局裂縫進(jìn)行采樣，提取出全局裂縫后，使線結(jié)構(gòu)光與全局裂縫法線方向保持一致，沿全局裂縫軌跡對(duì)裂縫截面進(jìn)行掃描，從而準(zhǔn)確識(shí)別裂縫容積，便于控制灌縫出料流量。

4 結(jié)語

道路為人們的日常生活提供便利，但道路的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。研究表明，當(dāng)一條質(zhì)量合格的道路使用時(shí)間達(dá)到其壽命的75%后，如果沒有進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，那么隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其養(yǎng)護(hù)成本和養(yǎng)護(hù)難度也會(huì)隨之增大。道路要做到建好、管好、護(hù)理好、運(yùn)營(yíng)好，而護(hù)理好不僅關(guān)系到道路運(yùn)營(yíng)，還關(guān)系到規(guī)劃建設(shè)、道路管理。在道路養(yǎng)護(hù)中，裂縫是結(jié)構(gòu)表面維護(hù)中最常見的病害之一。因此，對(duì)道路表面裂縫的提取是養(yǎng)護(hù)工作中決策的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。橫向反射裂縫通常由基層向上擴(kuò)展到面層，受荷載的影響，橫向裂縫間距與累計(jì)當(dāng)量軸次相互之間存在一定的密函數(shù)相關(guān)性，提升面層材料抗裂性能能有效緩解裂縫出現(xiàn)時(shí)間。但需要注意，面層材料抗裂性能的提升并不能阻止裂縫的產(chǎn)生，因此，要結(jié)合實(shí)際情況，積極采取有針對(duì)性的措施，將瀝青路面橫向裂縫發(fā)展規(guī)律、影響因素等進(jìn)行有效整合，以促進(jìn)瀝青路面裂縫問題的有效防治。