無損檢測技術在路面診斷中的應用分析

劉亞榮

摘要 無損檢測技術作為公路橋梁工程質量檢測的重要手段，對保證公路橋梁建設質量及運營安全具有重要作用。為充分驗證無損檢測技術對路面缺陷檢測的準確性和有效性，確保公路運營安全，文章結合實際工程案例，對無損檢測技術在路面診斷中的應用展開綜合探究，采用探地雷達和激光掃描兩種無損檢測技術，分別對路面結構層密度及橋梁附近引道路面進行檢測，確定了路面質量缺陷情況，并通過破壞性試驗，充分證明了探地雷達檢測技術和激光掃描技術的可行性，具有重要的參考價值。

關鍵詞 公路工程項目；路面診斷；無損檢測；探地雷達檢測

中圖分類號 U416.2文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）12-0102-03

0 引言

無損檢測主要是指在不破壞檢測對象的條件下，對結構基本狀況及質量缺陷實施的質量檢測，從而對結構運行狀態及使用性能做出綜合評估，保證使用安全和運營年限。公路工程施工中實施無損檢測，可以有效地提升檢測結果的準確性，保證公路工程建設質量及運營安全，提高公路工程建設的綜合效益。為此，該文結合某公路工程具體狀況，針對無損檢測技術在路面診斷中的應用展開綜合分析，借助破壞性試驗，驗證了探地雷達掃描和激光掃描技術的有效性，對提高公路路面無損檢測水平，保證道路安全穩定運營具有重要意義。

1 工程概況

某公路工程為市區主干道，采用混合料基層表面直接加鋪瀝青面層的方式進行施工，結合層材料為高模量瀝青混凝土。為緩解道路交通壓力，采取增設輔道的方式進行拓寬處理。路橋結合部位設置了單模塊防漏伸縮縫及氣密瀝青伸縮縫，結合臺背后側荷載分布情況，設計了不同形式的臺背及過渡板，過渡板長5 m、厚30 cm。該公路工程建成通車后，模塊化橋梁結構伸縮縫產生了橫向裂縫，但瀝青伸縮縫未產生裂縫。調查顯示，公路產生裂縫前，通常存在顯著的路面碎片。特殊狀況下，垂直變形路面未產生裂縫，此種情形主要出現在汽車軌道及未遭受車輪沖擊的部位，如應急車道等。

2 無損檢測

2.1 探地雷達方法

該工程采用的路面檢測方式為入侵檢測系統探地雷達，其基本組成包括千赫控制系統、便攜式計算機、收發天線、400 MHz及900 MHz發射－接收器，電池供電裝置。探地雷達檢測前，應結合具體情況合理選擇天線頻率，以有效保證檢測結果的準確性。天線頻率越高，電磁波穿透能力越低，但獲得的圖像清晰度越高。該工程檢測施工中，采用兩條天線，其穿透能力較強，故施加400 MHz頻率。在路橋結合部位，縱、橫向檢測剖面主要位于相鄰橋梁結構接縫的緊急車道及慢車道（重載車道）[1]。

圖1所示為慢車道（重載車道）及緊急車道縱向探地雷達檢測圖，且在各圖像下方分別給出了具體的路面結構層介電常數值。根據連續層厚度及電磁波傳播速率，利用特定的探地雷達數據處理系統對介電常數變化規律實施評估[2]。

調查研究表明，介電常數值與距橋梁接縫的距離密切相關，具體情況如表1所示。同時，相同介質的介電常數值與外界環境濕度、密度均處在一定關聯。通過實際試驗檢測能夠發現，過渡板上部橋梁接縫位置伸縮縫處，及距橋梁接縫4 m位置處，介電常數變化較大，極有可能為濕度較大或路基壓實度較低的區域（空氣含量較大）[3]。

通過表1能夠看出：

（1）橋梁接縫部位反射信號相位和功率產生較大變化，表明該部位存在異常，可能為結構擾動、濕度增大或空氣空洞所致。

（2）介電常數變化存在于整個道路路面上，可能為緊急車道交通荷載所致。

探地雷達檢測結果顯示：

（1）橋梁接縫位置，道路所有結構層的介電常數均存在顯著變化。

（2）在距橋梁接縫4 m區域內檢測出介電常數存在顯著變化，會造成檢測對象濕度及孔隙率增大。

（3）濕度增大時，因水的介電常數εr=81，檢測介質介電常數大于平均值；而當孔隙率增大時，因為空氣介電常數εr=1，檢測介質介電常數小于平均值。由此可知，膨脹帶部位極易產生不均勻壓實帶[4]。

2.2 激光掃描

公路工程瀝青路面診斷主要通過激光掃描儀進行檢測。該設備可快速、準確地采集道路路面信息，其精度為50 m，偏差2 mm，具有精準、降噪的優點，可將點噪聲控制在0.4 mm范圍內。為有效處理采集信息，采用掃描位置對準的算法，并從掃描信息中提取路面降低噪聲的影響值。因檢測基準面較為相似，根據收集到的信息，最關鍵的環節是對平面實施擬合。選出平面對應點后，采用最小二乘法進行估算。通過掃描得到點精度為2 mm近似值，建立了帶有標記橫截面的掃描路面的等距圖，如圖2所示。根據大量確定的檢測對象，選取橋梁接縫區域的慢車道（重載車道）及緊急車道實施檢測[5]。

通過圖2能夠看出：

（1）右側重載車道路面與基準面相比降低1 cm。

（2）左側車道邊緣與基準面相比高出1 cm。

（3）橋梁接縫區域，右側車道路面與基準面相比下降約0.5～1.5 cm；左側車道與基準面相比下降了2～3 mm。

掃描路面的橫截面示意圖如圖3所示，其中A-A截面為橋梁工程的橋頭接縫位置；B-B截面為距離橋梁工程的橋頭接縫10 m處位置；C-C截面為公路右側車道右邊緣；且圖3掃描結果中的參考線，是檢測點的連線，檢測點考慮了橫截面及縱向截面條件下接縫部位點及道路邊緣的點[6]。通過橫截面能夠看出：

（1）與參考面相比，公路右側車道路面沉降更為明顯。

（2）橋梁接縫周圍車道部位，參考平面與實際檢測平面高程降低1.5 cm，左車道路面與參考面相比，其高程抬高大約5 mm。

（3）距橋梁接縫10 m處，左車道邊緣路面抬高

1.5 cm，右車道基本不變。

（4）縱向截面狀況下，橋梁接縫位置表面高度為1.5 cm，在距接縫處約10 m位置，表面高程與參考值較為接近[7]。

通過激光掃描檢測可知：

（1）慢車道（重載車道）橋梁接縫部位，路面存在顯著嚴重變形。

（2）相較于參考值，路面最大變形為1.7 cm。

（3）掃描獲得的變形值為道路入口處的沉降值及外部橋頭邊緣部位的閾值。

3 侵入參考檢測

為有效驗證探地雷達及激光掃描檢測技術的準確性，針對兩種方式測得的不均勻壓實部位實施破壞性試驗檢測。采用鉆芯取樣方式鉆取芯樣進行試驗檢測，以有效確定瀝青面層存在的空隙含量及波及范圍，并根據巖芯基本情況，測得各層實際厚度[8]。

通過對橋梁接縫附近區域鉆芯取樣檢測，發現結合層及基層中的孔隙率顯著高于橋梁接縫外15 m位置處空隙含量，相差幅度達2～3倍[9]。充分表明：

（1）相較于普通路段壓實情況，橋梁附近區域的壓實度較低，通過芯樣外觀質量能充分證明該結論。

（2）在橋梁接縫區域采集到的試樣均勻性較差，且部分碎片空隙含量較高。

（3）采用破壞性試驗檢測有效驗證了無損檢測的結果[10]。

4 結論

綜上所述，該文結合實際工程案例，采用探地雷達和激光掃描兩種無損檢測技術，分別對路面結構層密度及橋梁接縫附近引道路面質量狀況實施全面檢測，確定了路面質量缺陷情況。為保證檢測結果的準確性和有效性，采用破壞性試驗對兩種檢測技術的檢測結果實施驗證，具體結論如下：

（1）結合探地雷達檢測數據，并按照檢測地圖上方顯示的縱向反射情況，能夠準確得到各結構層相對介電常數值。介電常數與距橋梁接縫距離、濕度、孔隙率密切相關，能準確反映路面壓實度情況。

（2）慢車道（重載車道）滲透率值差異較大。通過激光掃描儀檢測可知，慢車道（重載車道）橋梁接縫部位，路面存在嚴重變形；相較于參考值，路面最大變形為1.7 cm；掃描獲得的變形值為道路入口處的沉降值及外部橋頭邊緣部位的閾值。

（3）通過鉆芯取樣試驗檢測，能有效確定瀝青面層空隙含量及范圍，根據巖芯基本情況，得到各層實際厚度，并測得結合層及基層中的空隙含量顯著高于橋梁接縫外15 m位置處空隙含量，充分證明橋梁附近區域壓實度較低。

（4）利用破壞性試驗進一步驗證了探地雷達及激光掃描檢測技術的可行性，為無損檢測技術在路面診斷中的應用提供了有利條件。

參考文獻

[1]黃勝勇. 橋梁檢測中的無損檢測技術分析[J]. 城市建設理論研究（電子版）， 2023（4）： 107-109.

[2]吳晶. 淺析道路工程中無損檢測技術的應用[C]//中國智慧工程研究會智能學習與創新研究工作委員會. 2020萬知科學發展論壇論文集（智慧工程三）， 2020： 628-634.

[3]桂慧清. 無損檢測技術在公路工程中的應用及趨勢[J]. 交通世界， 2021（36）： 82-83.

[4]艾召山. 無損檢測技術在道路橋梁工程中的應用研究[J]. 運輸經理世界， 2021（36）： 107-109.

[5]陳兵. 無損檢測技術在橋梁工程質量檢測中的應用研究[J]. 運輸經理世界， 2021（34）： 97-99.

[6]萬喜軍. 公路路基路面無損檢測技術研究[C]//貴州貴黃高速公路有限公司， 《中國公路》雜志社. 貴陽至黃平高速公路項目論文集. 北京：科學技術文獻出版社， 2022： 190-194.

[7]陳燕， 吳偉. 道路橋梁檢測中的無損檢測技術[J]. 運輸經理世界， 2021（31）： 104-106.

[8]王寧. 無損檢測技術在公路橋梁中的應用[J]. 交通世界， 2021（29）： 107-108.

[9]孟巖. 無損檢測技術在高速公路施工檢測中的應用[J]. 運輸經理世界， 2021（26）： 28-30.

[10]張帥. 無損檢測技術在道路橋梁檢測中的應用研究[J]. 交通世界， 2021（18）： 134-135+151.