公路路面病害檢測方法研究

摘要 在公路維護領域，路面病害的檢測工作是確保道路安全和功能性的關鍵步驟，該研究旨在通過對視覺檢測法、機械檢測法和無損檢測法三種主要的路面病害檢測技術的比較分析，以探討適用于公路路面病害檢測的最佳方法。研究發現：在選擇適當的檢測技術時，養護部門應考慮特定的需求和實際條件。視覺檢測法因其操作簡便和快速評估的能力而適用于初步篩查；而機械檢測法則在需要精確測量和定量分析的情況下顯示出其優越性；對于廣泛的路面檢測以及深層病害的診斷，無損檢測法提供了更高的適用性。因此，綜合考慮各種方法的優勢和局限性，選擇最合適的檢測技術對于公路養護工作的成功至關重要。

關鍵詞 公路；路面病害，檢測方法

中圖分類號 U418 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）01-0058-03

0 引言

在現代交通系統中，公路路面的完整性對于保障車輛安全和提高運輸效率至關重要，然而隨著時間的推移和車流量的增加，公路路面不可避免地會出現各種病害[1]。

路面病害若不及時檢測和修復，可能會導致交通事故，增加維修成本，并對環境造成負面影響[2]。何海威[3]綜述了路面缺陷智能檢測系統與方法，特別是基于深度學習的路面缺陷檢測技術的發展。羅曉卿[4]的研究強調了多模信息融合和輕量化系統在提高檢測性能方面的重要性。袁洋冰[5]總結了路面檢測技術的重要研究成果，分析了路面損壞、平整度、車轍、抗滑性能和結構強度檢測技術的發展現狀，并探討了路面檢測技術的不足與發展方向。羅暉等[6]基于YOLOv4的公路路面病害檢測方法的研究，展示了如何提高多類、多尺度公路路面病害的檢測精確度和檢測速度，為公路安全運營提供了技術支持和解決方案。

該文基于某公路路面病害段，采用三種不同的病害檢測方法對其進行檢測研究，并比較不同檢測方法的試驗結果，研究成果將推動公路路面病害檢測技術的進步，為后續的智能交通系統提供堅實的技術基礎。

1 研究方法

1.1 視覺檢測方法

在公路路面病害檢測領域，視覺檢測技術作為一種基于圖像識別的先進方法，已被廣泛應用于路面裂縫、坑洞等典型病害的識別。該技術主要通過人眼觀察或攝像頭捕捉的高分辨率圖像，對路面狀況進行分析，以確定病害的性質和位置。在實際操作中，檢測人員或者通過現場勘查，或者借助圖像采集設備，對路面病害進行詳細記錄。視覺檢測的優勢在于其直觀性和簡便性，這使得檢測過程更為高效，尤其是在面對大面積病害時，視覺檢測方法還可以與計算機視覺算法相結合，進一步提高病害檢測的準確性和自動化水平。綜上所述，視覺檢測技術在公路維護和安全監控方面展現出巨大的應用潛力和發展前景。

1.2 機械檢測方法

在現代公路工程中，機械檢測方法對于公路路面病害的診斷起著至關重要的作用，該方法主要依賴于高精度的機械設備，例如鉆孔儀和摩擦儀，以定量地評估路面的物理性質。操作過程中需進行精確的設備部署，嚴格遵守標準化檢測程序，并對收集到的數據進行詳盡記錄，該定量分析的優勢在于，其允許研究人員對路面結構的完整性進行深入的評估，并準確判斷病害的嚴重程度。不僅對于當前的維修工作至關重要，更對于預測和預防后續可能出現的路面問題提供了科學依據，因此機械檢測方法不僅提高了公路維護的效率，也為公路的長期健康和安全性提供了堅實的數據支持。

1.3 無損檢測方法

無損檢測方法是公路路面病害檢測中的一項先進技術，其通過使用雷達、紅外、聲波等非侵入性技術，對路面進行全面掃描。該方法的核心優勢在于其能夠在不破壞路面結構的前提下，準確地識別出位于路面之下的隱蔽病害，該文采用紅外熱像儀，對指定的路面區域進行系統的掃描。隨后，通過專業的數據分析軟件，對收集到的數據進行深入分析，以確定病害的類型、位置和嚴重程度。

2 試驗設計

試驗路段需要確保路面狀況多樣化，且要盡量降低交通干擾度，因此該文經過實地勘測，選擇某公路K10+000～K15+000路段，共5 km長，視覺檢測、機械檢測和無損檢測的試驗設計如表1所示。

3 試驗結果及數據分析

3.1 視覺檢測法

基于視覺檢測法檢測某公路路面病害的試驗數據如表2所示。

觀察上述試驗數據可以得出，裂縫和坑槽是路面病害檢測中最為常見的兩種路面病害類型。試驗數據顯示，裂縫病害出現頻次為3次，坑槽病害出現2次，而其他病害類型如起皮的出現則相對較少，此外病害在試驗路段上的分布較為均勻，未呈現出明顯的集中趨勢，可能表明該路段整體狀況的均衡性，且無特定區域因材料、施工或環境因素而病害密集。值得關注的是，在K11+～K13+區間，病害的出現頻率較高，指示該區間路面狀況較差，應作為重點監測和維護區域。基于以上觀察，建議在后續的路面維護策略中，對于裂縫和坑槽類型病害給予更多關注，并對K11+～K13+區間進行特別維護，以提高路面使用壽命和安全性。

從病害面積來看，坑槽類型的病害面積普遍較大，002和005位置的坑槽病害面積分別為2.0 m2和1.5 m2，表明這些坑槽病害對路面的破壞程度較大，可能會影響行車的舒適性和安全性。而裂縫類型的病害面積相對較小，但裂縫的深度也是需要關注的因素，因為較深的裂縫可能會影響路面的結構強度。在深度方面，坑槽的深度普遍大于裂縫的深度，進一步說明了坑槽對路面的破壞更為嚴重，對于裂縫類型，雖然其深度相對較小，但也不能忽視其對路面完整性和使用壽命的

影響。

3.2 機械檢測方法

基于機械檢測法得到的某路段病害檢測數據如表3所示。

從試驗數據中可以得出，裂縫和坑槽是該路段最為常見的病害類型，裂縫類型出現了多次，且分布在不同位置，說明路面存在一定程度的開裂現象。坑槽類型雖然出現次數較少，但其病害面積和深度通常較大，對路面的破壞程度更為嚴重，此外，起皮、松散和車轍等病害類型也有出現，但頻率相對較低。在分布上，病害在路段上的位置呈現出一定的離散性，沒有明顯的集中區域，表明該路段的整體狀況相對均衡，沒有特定的區域因為材料、施工或環境因素導致病害明顯增多。然而，也應注意到在某些特定位置，如K10+500和K13+000附近，病害出現的頻率和嚴重程度相對較高，這些位置可能是后續養護工作的重點關注區域。

路面病害深度的測量是評估路面損害嚴重性的關鍵指標，通過對試驗數據的分析，觀察到坑槽病害的深度普遍較大，其中最大深度可達12 mm。該發現指出坑槽可能對路面結構的完整性及行車安全造成了深遠的影響，盡管裂縫病害的深度相對較小，但其對路面完整性和使用壽命的潛在影響不容忽視。

病害面積是反映路面病害擴散范圍和規模的另一重要指標，試驗數據表明：坑槽病害的面積通常較大，暗示了坑槽可能影響到更廣泛的路面區域，包括多個車道。對于裂縫病害，雖然單條裂縫的面積較小，但多條裂縫的累積可能對路面的整體性能產生顯著的負面影響，因此在進行路面維護和修復時，應充分考慮病害深度和面積兩個指標，以確保路面的長期穩定性和安全性。

路面硬度指數作為一種衡量路面材料結構強度與耐久性的定量指標，對于評估道路工程質量具有不可或缺的作用。依據最新試驗數據分析，該研究所關注路段的硬度指數整體表現為中等水平，反映出該路面材料仍保持著基本的承載能力，然而存在部分區域硬度指數偏低，該現象可能預示著相關路面材料已經開始經歷軟化或退化過程。鑒于低硬度指數區域的路面更易受到交通荷載及環境因素的不利影響，該文建議應采取適時的養護與修復策略，以此增強路面的整體性能，延長其服務壽命。綜上所述，通過對硬度指數的細致分析與養護策略的科學制定，可以有效提升道路工程的質量與安全性，確保交通運輸的順暢與效率。

3.3 無損檢測方法

在對某路段進行無損檢測法的應用研究如表４所示。

表4展示了該技術與傳統視覺檢測法在路面病害識別方面的對比結果。研究發現：無損檢測法能夠有效識別裂縫、坑槽、起皮、車轍和松散等多種病害類型，并且這些病害在路段上呈現出相對離散的分布模式，未表現出明顯的聚集趨勢，該發現指示了該路段整體狀況的均衡性。研究同時指出，存在若干特定位置的病害指數顯著高于其他區域，特別是在K10+600～K12+450區間，這些區域的病害程度可能預示著后續路面養護工作的重點關注對象。

在路面檢測中，病害指數該綜合性評價指標揭示了坑槽病害對道路結構完整性的顯著影響，標識為D002的路段表現出了0.88的高病害指數，該數據不僅反映了坑槽對該路段的嚴重破壞，也預示著后續維修的緊迫性。盡管裂縫和車轍等其他病害類型的指數相對較低，但仍不可忽視其對道路結構穩定性的潛在威脅，因此建議持續監測這些病害的發展動態，以評估其對路面結構完整性的長期影響，并制定相應的維護策略。

此外，聲波檢測數據對于路面病害的分析也至關重要，反射波幅值通常用于檢測路面表層的病害情況，而透射波幅值則用于分析路面深層的結構變化。通過細致比對不同檢測點的聲波幅值，可以準確地區分病害區域與健康區域在聲波傳播特性上的差異，進而有效推測路面結構的損傷程度及其分布范圍，該方法不僅能提高路面病害檢測的準確性，也能為后續的維修工作提供科學依據。

4 討論

在選擇路面病害的檢測方法時，需要綜合考慮不同方法的優缺點以及適用場景，由上述分析可知，視覺檢測法適用于路面病害的初步篩查和快速評估，特別適用于交通量較小、病害類型較為簡單的路段。對于復雜路況和深層病害的檢測，視覺檢測法的準確性受到限制，機械檢測法適用于對路面病害進行精確測量和定量分析，特別適用于需要獲取詳細病害數據的養護工程，然而其設備成本較高，操作復雜，且可能不適用于交通繁忙或路況復雜的路段。無損檢測法適用于對路面結構進行非接觸式檢測，特別適用于對深層病害和微小病害的檢測，此外無損檢測法還具有高效、快速的特點，適用于大規模的路面檢測，然而其檢測結果可能受到環境因素的影響，如溫度、濕度等，需要在實際應用中加以注意。

綜上所述，視覺檢測法、機械檢測法和無損檢測法各具特點和適用場景，在實際應用中，養護部門應根據具體需求和條件選擇合適的檢測方法。對于初步篩查和快速評估，視覺檢測法是一個簡便有效的選擇；對于需要精確測量和定量分析的養護工程，機械檢測法更具優勢；而對于大規模的路面檢測和對深層病害的檢測，無損檢測法則更為適用。

5 結論

該文基于某公路路面病害段，采用三種不同的病害檢測方法對其進行檢測研究，并比較不同檢測方法的試驗結果，研究結論如下：

（1）坑槽病害對路面的破壞程度較大，可能會影響行車的舒適性和安全性，而裂縫類型的病害面積相對較小，但裂縫的深度也是需要關注的因素，較深的裂縫可能會影響路面的結構強度。

（2）坑槽的病害面積通常較大，而裂縫的病害面積相對較小，表明坑槽對路面的破壞范圍更廣，可能涉及多個車道或路面區域。

（3）視覺檢測法、機械檢測法和無損檢測法各具特點和適用場景，在選擇路面病害的檢測方法時，需要綜合考慮不同方法的優缺點以及適用場景。

參考文獻

[1]于巖峰.公路路基路面病害檢測問題與措施探討[J].居舍， 2022（6）：169-171.

[2]朱立偉，李宏偉，冷志鵬.公路路面智能檢測與管理系統研究[J].物聯網技術， 2021（8）：60-61.

[3]何海威.高速公路路面和路基病害檢測理論與方法研究[J].運輸經理世界， 2020（15）：149-150.

[4]羅曉卿.高速公路路面病害檢測技術與研究[J].河南建材， 2017（4）：216-218.

[5]袁洋冰，周睿.高速公路路面和路基病害檢測理論與方法研究[J].交通世界， 2016（35）：42-43.

[6]羅暉，賈晨，李健.基于改進YOLOv4的公路路面病害檢測算法[J].激光與光電子學進展， 2021（14）：336-344.

收稿日期：2024-06-12

作者簡介：李興峰（1977—），男，本科，工程師，研究方向：交通工程。