無損檢測技術在高速公路路基路面中的應用

安 俠

濟南金衢公路勘察設計研究有限公司 山東 濟南 250000

引言

近年來,隨著公路交通量的逐漸增大和重載車輛的增多,我國高速公路陸續(xù)出現(xiàn)車轍、裂縫和磨損等病害,嚴重影響公路的使用性能和壽命。為了延長公路的使用壽命,對已建成的高速公路進行科學養(yǎng)護非常重要。傳統(tǒng)的公路檢測技術通常是對公路隨機選點,然后進行鉆芯取樣,通過室內試驗對其進行檢測分析,獲取需要的技術指標。由于傳統(tǒng)的檢測方法隨機性很大,導致檢測結果與實際情況存在較大的偏差。同時,傳統(tǒng)的檢測手段不僅會消耗較多的人力和物力,而且工作效率較低,在檢測過程中還會對路面結構造成破壞,已經(jīng)不能滿足目前公路建設的發(fā)展需求。隨著自動化技術和計算機技術的發(fā)展,公路無損檢測技術開始應用于公路工程中。采用公路無損檢測技術可以對公路進行快速檢測,檢測數(shù)據(jù)準確,同時還可以避免對公路造成不必要的破壞,符合未來公路的發(fā)展趨勢。

1 高速公路工程中無損檢測技術的意義

作為高速公路工程施工中的主要檢測技術,無損檢測技術可以有效把控工程質量,結合實際情況進行分析,無損檢測技術也就是在保護高速公路工程的基礎上實施檢測,借助高科技方式篩查高速公路工程中存在的問題。無損檢測技術的優(yōu)勢在于可以保證高速公路工程穩(wěn)定性,避免高速公路工程因為檢測破壞影響其實際質量。無損檢測技術可以進行范圍的設定,并確定工程實際位置,進而節(jié)約了高速公路工程施工壓力,提升了施工效率。高速公路工程中無損檢測技術具有較強的專業(yè)性,不但能夠對高速公路設施進行保護,還可以找出問題的實際位置。高速公路工程施工過程中可以隨時使用無損檢測技術,也正是無損檢測技術的實時性使高速公路工程施工質量可以始終保持在合理的范圍內。

2 主要特點

與傳統(tǒng)檢測技術相比,無損檢測技術的優(yōu)勢較為明顯。其主要有三個特點:其一,遠程操控。無損檢測技術與信息技術的融合性較好,使得其具備遠程操作功能。在明確檢測位置后,檢測人員可使用信息設備對檢測數(shù)據(jù)進行有效接收,并由設備完成數(shù)據(jù)分析工作。通過將分析結果與設計要求進行對比,以衡量建設工程的質量優(yōu)劣。如果二者匹配,則說明建設工程符合標準。如果二者有出入,則說明建設工程存在質量缺陷。其二,無損穿透。以往質量檢測中,或多或少會對建筑造成影響,進而影響其性能發(fā)揮,而使用無損檢測技術就不會出現(xiàn)這種問題。無損檢測多是利用射線穿透建筑物,以獲取內部情況,這種無損的檢測方法可最大程度保證建筑物的完整性。其三,高效檢測。傳統(tǒng)檢測方法中過于依靠檢測人員,倘若檢測人員能力不足,極易造成結果失準。另外,建筑項目過于龐大,需檢測的項目很多,但檢測人手有限,很容易出現(xiàn)漏檢的情況。而使用無損檢測技術就不會遇到這樣的困擾,有些檢測項目可遠程操控,從而節(jié)約了不少時間。同時,檢測人員的作用被削弱,這樣就降低人為因素的影響,進而提升檢測結果的準確性。

3 無損檢測技術在高速公路路基路面中的應用

3.1 探地雷達路面厚度無損檢測技術的應用 在高速公路工程檢測過程中,主要是對瀝青路面進行檢測,探測瀝青路面混凝土層厚度,獲取精準的信息,以供工作人員分析。在檢測時需記錄探測厚度。將探地雷達技術與傳統(tǒng)的取芯試驗技術進行對比,通過探測厚度與取芯厚度的絕對誤差分析發(fā)現(xiàn),這兩種技術的路面厚度檢測結果數(shù)值較為接近,絕對誤差都在5%以內。因此,探地雷達路面厚度無損檢測技術具有精準性、科學性以及規(guī)范性,符合高速公路檢測規(guī)范要求。

3.2 超聲波檢測路基 通過使用超聲波來檢測公路路基的方法早在20世紀就已經(jīng)出現(xiàn),在其不斷發(fā)展創(chuàng)新之后,近些年出現(xiàn)了超聲波投射法檢測路基的技術,即利用超聲波透射特征直接檢測路基,使用檢測儀器向路基發(fā)射信號,由另一側的裝置完成對信號的接收,再使用儀器設備分析聲波信號,對聲波傳播幅度值、聲波傳播時間以及聲波傳播頻率等各個方面進行重點分析,結合檢測結果進一步判斷路基內部是否完整,此外還能獲知路基內部是否有缺陷。若在分析其傳播速度過程中,發(fā)現(xiàn)速度與臨界速度相比較低,證明路基存在一定的缺陷,進一步導致聲波的傳播受到影響。如果在檢測之后發(fā)現(xiàn)多次出現(xiàn)此類情況,并且表現(xiàn)為比較小的離散性,這就說明所測試的路基存在一定的缺陷。

在對公路路基超聲波幅度值進行分析時,應當同時分析路基內部的承載力,若所測試的幅值與標準值相比較低,則表示該公路路基有質量方面的問題,但需要進行多次測量才能進一步確定實際結論。此外,為了確定路基的具體缺陷位置,數(shù)據(jù)分析過程中要求檢測人員實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化,如聲音時間、聲速和波幅等。目前,超聲波檢測技術廣泛用于公路路基完整性檢測,檢測效果更佳、更準確和更真實。

3.3 抗滑性檢測 對于路面抗滑性能的檢測,一般采用橫向力系數(shù)測試儀對路面的橫向力系數(shù)進行測定,從而確定路面的摩擦系數(shù),進而對路面的抗滑性能進行評價。采用橫向力系數(shù)測試儀測試路面抗滑性能時,首先需要通過向檢測車輛放入不同荷載,以此來控制車輪對地面的壓力,同時在車輛行駛過程中要確保路面有一層水膜,檢測結束后通過分析輪胎與地面之間的摩擦力,也可以對檢測到的橫向力系數(shù)進行計算分析,從而對路面的抗滑性能進行評價。

3.4 高速公路路基路面彎沉快速檢測技術的應用 目前,對高速公路路基路面彎沉的檢測主要通過彎沉檢測儀器實施。常見的彎沉檢測儀器有貝克曼梁、車載式落錘彎沉儀、便攜式落錘彎沉儀以及激光自動彎沉儀。檢測人員應根據(jù)實際情況選擇適用的儀器進行檢測,以保證檢測質量。

(1)用車載式落錘彎沉儀進行檢測。車載式落錘彎沉儀裝載在拖車上,包含數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、加載設備、位移傳感器等零件,在應用過程中,將重錘儀自由下落,利用下落產(chǎn)生的力為路面施加脈沖荷載,利用路面位移傳感器分析路面變形情況,采集相關的數(shù)據(jù),進行計算后獲得路面彎沉值。應用該方法進行測量時,應合理選擇測試對象,測量時錘擊3次,取平均值進行計算。該方法檢測結果雖然存在一定的誤差,但誤差在允許范圍內。

(2)用激光自動彎沉儀進行檢測。激光自動彎沉儀也是現(xiàn)階段較為常用的彎沉檢測儀器。其主要的檢測原理為靈活利用杠桿的位移進行路面結構變形分析。但這一檢測方法存在一定的限制,僅適用于變形較小的路面。應用激光自動彎沉儀進行測量,需要明確儀器的參數(shù)規(guī)格,記錄彎沉點數(shù)。但該儀器檢測結果的精確度容易受車輛運行速度影響,需要檢測人員重點關注,并對其參數(shù)進行調整。

3.5 平整度檢測 平整度作為反映高速公路路面性能的一項重要指標,在實際工程應用中一般采用激光斷面儀對其進行檢測。在檢測前,首先需要根據(jù)實際檢測要求對儀器的基本參數(shù)進行設置。基本參數(shù)設置好之后,再通過距離傳感裝置和加速度傳感裝置確定起點和終點的位置參數(shù)。最后,對檢測路段進行測試和數(shù)據(jù)分析,進而評定檢測路段的平整度。

4 無損檢測技術的應用建議

要想推動無損檢測事業(yè)的良性發(fā)展,我國要做好這幾方面工作:其一,加大宣傳推廣,提高利用率。國家要有目的性地進行宣傳,讓更多的建筑人員知曉,以此培養(yǎng)他們的科學認知。其二,加強培訓考核,夯實人才基礎。國家要打造人才培養(yǎng)體系,提升檢測人員的綜合能力,以滿足無損檢測的基本要求。同時,制定統(tǒng)一的評估標準,并在全國建立評估機構。對于考核通過者,頒發(fā)從業(yè)證書。要想應用無損檢測技術,必要具備相應證書。另外,推動校企合作,定向輸送人才。通過此舉,緩解就業(yè)壓力,促進企業(yè)健康發(fā)展。其三,加快研發(fā)進度,打破設備壟斷。國家要出臺鼓勵政策,給予研發(fā)機構及企業(yè)一定的資金支持。同時,頒布研發(fā)成果獎,激發(fā)企業(yè)及人員的積極性。其四,擴大檢測機構的規(guī)模及數(shù)量。政府部門要發(fā)揮自身職能,積極引導無損檢測行業(yè)的發(fā)展。為檢測機構提供政策優(yōu)惠,并幫助其解決資金問題。在政府的幫助下,無損檢測行業(yè)的發(fā)展必然蒸蒸日上,這對提高無損檢測技術的應用率大有益處。

結語

本文介紹了目前常見的公路無損檢測技術特點,并通過闡述平整度、壓實度、抗滑性和路面厚度等指標的檢測方法,詳細介紹了無損檢測技術在高速公路路基路面中的應用,并對無損檢測技術在高速公路中的應用價值進行了分析。研究結果表明:無損檢測技術可以有效地提高公路施工效率和公路建成后的行駛質量,在未來高速公路路基路面工程中具有良好的應用前景,值得推廣。