瀝青路面無損檢測技術的應用研究

尚 芳 陳大方

（新鄉市公路管理局瀝青一庫，河南 新鄉 453000）

當前，我國公路行業已進入“建養并重”的發展時期，瀝青路面是我國高等級公路的主要路面結構形式，隨著公路使用年限的不斷增加，瀝青路面早期病害愈加嚴重。無損檢測技術不會對路面造成破壞性的損傷，同時，具有精度高、操作方便、檢測速度快等優勢，因此，開展瀝青路面無損檢測技術應用研究具有重要的意義。如無核密度法、探地雷達法、落錘式彎沉檢測等，在瀝青路面檢測中，車載落錘式彎沉儀是一種高效、便捷的無損檢測設備，在路基路面彎沉檢測中，選用該設備，可達到加快檢測速度、提高檢測質量、減少檢測費用的目標。這種檢測方式的應用，能夠有效提高公路養護管理水平，是實現公路建設事業可持續發展的重要途徑。

1 路面檢測中無損檢測法的類型

無損檢測是為了克服有損檢測缺陷的一種檢測方法，是指被檢測對象使用性能不受到任何損害或影響的前提下，檢測其內部結構變化情況。主要依托先進的設備、技術，采用物理、化學等方法進行測試與檢查。作為工業發展必不可少的有效工具，無損檢測是一個國家工業化水平的象征。在公路工程無損檢測中，常用的無損檢測方法包括激光路面平整度檢測、探地雷達路面厚度檢測、落錘式彎沉檢測路面承載力等。具體如下：1）激光路面平整度檢測。在路面平整度檢測中，最常用的檢測方法如3m直尺法、顛簸累積值法、激光平整度儀檢測法等。激光斷面儀是最常見的一種路面平整度檢測設備，在路面檢測中不僅可以檢測路面平整度，還可以檢測路面車轍和構造深度等。其主要構成包括激光傳感器、加速度傳感器、數據采集儀器等，能夠在很短時間內完成路面平整度檢測。其本質是采用了激光測距原理，一標準剛性梁上安裝多個（兩個以上）激光位移傳感器，剛性梁可安裝在車尾部。隨著承載車的行走，測試儀會自動記錄激光發射口到路面的距離，并繪制折線圖輸出，可以直觀了解路面的變化情況。2）探地雷達路面厚度檢測。探地雷達也被叫做透地雷達，是利用發射天線將高頻電磁波反射到地下，隨后通過接收天線對反射回地面的電磁波進行接收。在地下介質中，電磁波傳播過程中將遇到電性差異的分界面，這種情況下，便會產生反射現象。根據接收到的信息，如波形、振幅強度等，可判定地下介質的實際情況。相比其他檢測方法，探地雷達的適用性更廣泛，可用于巖石、泥土、混凝土、瀝青等各類材料。3）落錘式彎沉路面承載力檢測。在路面承載力檢測中，多采用落錘式彎沉檢測系統，其主要構成成分包括加載系統、控制與數據采集處理、位移傳感器等。在計算機控制下，通過液壓傳動裝置將重錘提升到一定高度，隨后自由下落。強大沖擊力作用于承載板，并向路面傳遞。此時形成的脈沖載荷將會促使路面在極短時間內變形。設置在各個位置的傳感器便可對路面結構層的變形情況進行真實記錄，并向計算機傳送，測算出所需數據信息。

2 工程概況

某公路工程全長32.903km，沿線礦產資源豐富，重載超載現象嚴重。此外，建成通車時間較長，在行車荷載和自然因素等長期作用下，路面早期病害嚴重，甚至已對道路使用性能造成了一定影響。本路段整體路段情況分為兩段，其中K0+000～K8+180段，是在老縣道基礎上拓寬，現有路線長度為8180m，12m為路面寬度。該路段維持原來路面結構，如表1所示。

其他路段則是在原路線基礎上改建，起訖樁號為K8+180～K77+739。2013年因路面病害嚴重，對嚴重路段原路面病害進行了挖除處治，輕微病害段僅做修補處理，隨后在其上進行了瀝青混凝土薄層罩面加鋪處理。具體情況如表1所示。

表1 路面結構形式類型

3 路況情況分析

本工程沿線存在豐富的礦產資源，集中有較多煤礦、砂石料廠等，因此存在較為嚴重的超載重載情況。加之自然因素等長期作用下，路面早期病害問題嚴重。隨著使用年限的不斷增加，路面病害進一步加劇，甚至出現了嚴重的沉陷、坑槽等病害，大大降低了路面的使用性能。本工程此前進行了一次薄層中修罩面處治，但僅能起到恢復表面功能的效果，未達到良好的原路面結構補強作用，因此，路面病害問題仍很嚴峻。甚至出現了反射裂縫等現象。為避免路面病害持續發展，為有效控制路面病害，提高路面使用性能，做好路面結構狀況檢測至關重要。車載落錘式彎沉儀是一種常見的路面無損檢測設備，將其用于路面檢測，可有效提升測定的精準度。

4 車載落錘式彎沉檢測分析

1）試驗檢測流程。在路面無損檢測中，采用車載落錘式彎沉儀檢測時，需先布設測點，并按照既定的流程進行試驗操作。（1）測點布置。根據路面實際情況，確定測點位置和數量。一般，可將測點布設到行車道輪跡帶上，并利用距離傳感器定位，從而獲取彎沉值。（2）試驗過程中，要根據具體情況，適當調節車載落錘式彎沉儀的承壓板位置，保證其始終與測點對應，隨后放下所有傳感器，并將落錘裝置啟動。待車載落錘式彎沉儀自由下落后，將有巨大沖擊力產生，在此過程中傳感器可自動捕捉到落錘對路面結構所形成的位移變化，通過計算機設備便可自動記錄與計算該變形情況，從而獲取路面動態彎沉盆。2）試驗檢測結果。通過車載落錘式彎沉儀對本路段進行彎沉檢測，所得結果如下：彎沉值分布范圍在15～30（0.01mm），占40%左右，彎沉值在30（0.01mm）以上的，占30%左右。由此說明，本工程的彎沉值、變異系數偏大，相比設計彎沉，實測彎沉值較大。

為了有效控制計算誤差，在計算時，需對溫度、濕度等環境因素是否會影響彎沉盆進行綜合考慮。一般可做溫度場試驗，將傳感器埋設到路線內，從而獲取路面結構層的實測溫度，并得到溫度修正系數。結合實際情況進行彎沉季節修正，所選計算公式如下：

l0=(l0+Z0S)K1K3

其中，代表彎沉可由l0表示；全部測點彎沉的平均值可由表示；全部測點彎沉的標準差可由S表示；保證率有關的系數可由Z0表示；溫度修正系數可由K3表示；季節修正系數可由K1表示。通過公式可得彎沉結果，彎沉平均值為25（0.01mm），標準差為15.26（0.01mm），變異系數為61.02%，代表值為50.01（0.01mm）。

3）路面結構承載力評價。經分析，本路段路面結構彎沉較大，局部路段土基模量小，存在嚴重的路面病害問題，路面結構已無法達到當前交通流量需求，因此，需進行改造處置。基于經濟性原則，為充分利用原路面結構，應盡可能降低挖補量，僅挖補嚴重病害路段。方案為彎沉40（0.01mm）以上部分做挖補補強處治，待基層底基層挖除之后，可填補水泥穩定碎石，20～30cm厚。此外，銑刨面層瀝青混合料，或加鋪冷再生瀝青混合料。由此可見，適當調節路面結構組合形式，如調整基層或面層厚度，提升土基承載力，便可滿足重載交通需求。

5 結束語

總之，當前我國正處于經濟高速發展時期，公路交通規模持續擴大，每年都會增建或翻修不同等級的公路。然而，在公路里程日益增加的同時，受行車荷載、自然環境等多種因素限制，大量公路路面出現了不同程度的早期病害，如裂縫、坑槽、車轍等，嚴重影響了路面結構使用性能，導致路面過早進入維修養護期。為準確了解路面病害情況，對路面進行有針對性地檢測和結構性能評價具有重要意義。車載落錘式彎沉儀是一種靈活、便捷、高效的路面檢測設備，將其用于路面檢測，可有效提高檢測精確度。