城市市政道路瀝青路面裂縫及檢測修復技術

劉 瑢

（西安科技大學，陜西 西安 710054）

我國人均汽車保有量的提升導致路面承受車輛荷載的時間增加，加速了各類路面病害的產生。瀝青路面常見病害有裂縫、車轍、松散、凍脹翻漿、沉陷、龜裂唧漿等。文章主要針對路面裂縫進行論述，從設計施工角度，分析路面裂縫的表現形式及影響因素，歸納總結裂縫的檢測修復技術，以便合理選用路面裂縫修復方法，防止路面病害擴大，延長城市道路的使用壽命。

1 路面裂縫

1.1 路面裂縫的分類及成因

（1）橫向裂縫。橫向裂縫通常表現為與道路中心線垂直、線寬不等以及縫長貫通整個路段等特征[1]。按照產生原因可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩種。荷載性裂縫是車輛行駛對路面造成的裂縫破壞；非荷載性裂縫是由于路面結構層導熱性出現差異產生的溫度裂縫。

（2）縱向裂縫。此類裂隙在不同等級道路均有發生，在車道輪跡帶與路面縱向的接縫處出現次數較為頻繁，縱向裂縫與道路走向平行，長寬不一，裂縫寬度在2～5 mm范圍內的統稱為細裂縫，裂縫寬度大于5 mm的統稱為粗裂縫[2]。裂縫產生原因為地基未被充分壓實產生的不均勻沉降。

（3）路面龜裂。通常表現為地面出現的不規則裂縫對地面整體性造成破壞并降低路面的平整度[2]，路面平整度的降低會導致路面的開裂嚴重，從而阻礙道路車輛的正常行駛。路面龜裂產生的主要原因為路面總體強度不足和部分路面軟化。

（4）網狀裂縫。網狀裂縫通常表現為縱橫交錯的裂縫，密集的裂縫將路面切割為小塊，該裂縫寬度一般大于1 mm，裂縫間距小于40 mm，裂縫面積通常大于1 m2。網狀裂縫是由縱向裂縫和橫向裂縫持續發展所形成，在重載車輛的反復作用下導致路面面層或穩定基層發生疲勞破壞并產生相互貫通裂縫。路面裂縫樣本如圖1所示。

圖1 常見路面裂縫

1.2 影響因素

（1）路面結構設計影響。路面結構設計的影響通常分為兩部分，由于道路工程設計人員未嚴格按照場地現狀選用適合當地水文地質的路面結構層材料，導致基層材料無法滿足溫度變化所引起的溫度應力要求，出現溫度收縮裂縫并反射到面層；交通工程設計人員進行交通量預測時對交通量年均增長率估算偏小，導致基層強度無法滿足行車需求，發生基層承載力不足或不均勻沉降[3]。

（2）施工過程的影響。在施工材料選用方面，瀝青路面裂縫由溫度收縮引起，感溫性能是判斷瀝青品質的重要指標，性能優劣直接影響瀝青路面質量。瀝青混合料的不同組成結構形式會在一定程度上影響瀝青混合料的抗裂性能[1]；在施工技術方面，城市道路基層一般采用水泥穩定碎石，在基層施工階段，若未按照施工技術規范處理施工縫，將導致基層穩定性降低引發路面裂縫[4]。

（3）外界環境的影響。氣候環境和車輛荷載作用也是路面裂縫的誘因，持續高溫天氣或強降雨天氣均會對路面產生負面作用。

2 裂縫檢測技術

路面病害檢測應重點研究路面在氣候和車輛荷載影響下的性能狀態，結合路面病害狀況，對路面健康狀態進行評價，制定科學的路面維修、養護策略[5]。相關專業的專家學者對路面裂縫的檢測技術進行了不同方向的試驗研究并取得了一定成果。

陳澤斌等[6]通過研究以DHDV采集的二維激光圖像為訓練數據集基礎，結合數據增強技術進行數據庫擴充，調整U-net模型架構和參數微調進而實現對路面裂縫的自動識別，提高道路路面裂縫檢測效率。改進后的U-net構架如圖2所示。

圖2 改進后的U-net構架[6]

張志華等[7]提出了基于改進SegNet網絡的瀝青路面病害提取方法，采用標線去除+MSRCR法增強圖像對比度，實驗選擇ResNet50和空洞卷積層組成編解碼網絡，針對裂縫分割不連續的問題，采用形態學方法連接裂縫，實現對路面病害精確提取。網絡結構如圖3所示。

圖3 網絡結構[7]

林博煌等[8]基于Python程序開發圖像處理軟件，在快速轉換和識別裂縫圖像基礎上，采用Photoshop軟件提取路面裂縫，實現裂縫圖像的精細二值化處理，對路面裂縫細外觀結構特征進行深入分析，為瀝青路面裂縫的自動化和精細化檢測提供簡便方法和新的技術途徑。

侯越等[9]使用卷積自編碼器(Convolutional Auto-Encoder，CAE)方法對路面裂縫的原始圖片進行重構，強化原始圖片的顏色、紋理、形狀和空間關系等特征，初步實現了無須人工標注的路面目標智能識別，方法尚未運用于實際工程，還需要繼續研究該算法在不同路面檢測中的應用。

陶健等[10]結合高斯模糊值的圖像光照歸一化方法以及利用多尺度鄰域和像素強度信息兩種方法的優點，提出了結構保持型Retinex算法，算法不僅對光照不均勻的圖像有明顯改善，對路面產生的縱向、橫向以及網狀裂縫也有較強的檢測能力。Retinex算法流程及其改進如圖5所示。

圖5 Retinex算法流程及其改進[10]

3 裂縫修補技術

路面裂縫出現的部分原因是設計人員在路面結構層設計階段未充分考慮工程現狀，導致路面出現裂縫。在路面結構層設計階段，需要對相關單位提供的地勘成果進行仔細研究，實地考察當地環境條件，豐富設計依據，優化設計成果，減少路面出現裂縫的概率。

羅運輝等[11]統計舊瀝青路面裂縫修復情況，根據試驗得知，灌縫后的雙層微表處和薄層罩面，路面裂縫出現的有效延緩期基本為5年；對于單層微表處養護路面裂縫出現的有效延緩期小于5年。未進行預防性養護處理的路面出現裂縫病害的概率更大，通過對道路進行預防性養護處理，能夠延緩或阻止路面裂縫破壞再次發生。

李九蘇等[12]基于傳統瀝青冷再生所用結合料存在強度發展慢、修復工期長、需大型設備等缺陷，將磷酸鎂水泥復合改性材料作為廢舊瀝青混合料的結合料，研制出一種對瀝青路面多種病害均具有較好修復能力的冷再生快速修補材料(Cold Recycling Rapid Repairing Material，簡稱 CRRRM)，試驗表明，CRRRM快速修補料在濕潤區或潮濕區水穩定性有待加強，材料的高溫穩定性和低溫抗裂性優于傳統瀝青冷再生所用結合料。CRRRM試件制作過程如圖6所示。

圖6 CRRRM試件制作過程[12]

張俊等[13]通過有限元軟件ABAQUS對開裂的瀝青道路進行三維模擬，并對裂縫修補前后的路面進行力學性能研究，結果表明，采用高聚物灌漿能夠快速修補路面裂縫，填補雨水侵入裂縫產生的上基層脫空區，能夠有效防止瀝青路面產生結構性破壞，提高路面使用年限。

路面裂縫進行修補的主要目的是提高路面的耐久性和適用性，保證道路行車安全。路面發生裂縫破壞后如果未能及時修復及養護，將對路面產生更大地破壞，引起不必要的經濟損失。在實際施工中，通過了解不同類型路面裂縫修復技術的特點，可在路面裂縫修復工作中選用高效的修復技術，縮短工期。

4 結語

文章通過對不同類型的路面裂縫表現形式進行分析，結合外界因素對瀝青路面的影響，從設計、施工以及外界環境等影響因素出發，對路面裂縫成因進行闡述。目前路面裂縫的檢測技術主要采用機器視覺檢測技術，此類檢測的完善程度較高，檢測精度和效率方面還需要進一步研究。路面裂縫修補材料及工藝的選取對裂縫修補效果尤為重要，路面裂縫修復在具體應用中應將裂縫的檢測技術與施工方法相結合，選用適宜的修復技術。