高速公路養(yǎng)護工作中的試驗檢測技術(shù)分析

摘 要：高速公路養(yǎng)護工作對保障區(qū)域交通無擁堵，提升路網(wǎng)整體功能意義重大。根據(jù)敦煌至當金山口高速公路（敦當高速）的養(yǎng)護實踐工作，全面分析了高速公路養(yǎng)護階段的路面試驗檢測技術(shù)，并梳理出養(yǎng)護工作施行階段的關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)及成果。文章提出了依據(jù)試驗檢測技術(shù)的養(yǎng)護工作優(yōu)化建議，為高寒高海拔地區(qū)高速公路養(yǎng)護工作提供了一定參考。

關(guān)鍵詞：高速公路養(yǎng)護 試驗檢測技術(shù) 路面性能

隨著我國高速公路路網(wǎng)的漸漸完善以及交通量不斷增多，高速公路的養(yǎng)護工作日益被看重，養(yǎng)護工作不僅牽扯到高速公路的使用壽命與性能穩(wěn)定，還直接牽扯到行車安全及交通效率，試驗檢測技術(shù)作為養(yǎng)護工作的重要手段，依靠科學(xué)全面的查驗與分析，能快速識別并處理掉高速公路存在的問題，為養(yǎng)護決策提供可靠參照。敦當高速作為實現(xiàn)甘青兩省相互連通的重要通道，對該區(qū)域養(yǎng)護工作的開展具有代表性和示范性。

1 項目概況及地理環(huán)境

1.1 項目工程概況

敦煌至當金山口高速公路為柳園至格爾木國家高速（G3011）的關(guān)鍵組成部分，同樣也是連云港至霍爾果斯高速路與北京至拉薩高速公路（G6）的重要聯(lián)絡(luò)線。項目把敦煌市呂家堡楊家梁村當作起點，跟柳格公路瓜州至敦煌段終點順利銜接，經(jīng)過敦煌北、敦煌西七里鎮(zhèn)、沙棗園、阿克塞以及當金山，最終行進至當金山南，連接青海省已鋪就的當金山至大柴旦段高速公路，路線全長累計為196.355公里，該項目的實施對落實西部大開發(fā)及“一帶一路”相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略，增進國家與區(qū)域高速路網(wǎng)，對改善區(qū)域交通局面意義非凡[1]。

1.2 地理環(huán)境特點

敦當高速項目所處范圍當中地理環(huán)境復(fù)雜，反映出明顯的高寒、高海拔、大風揚沙等現(xiàn)象，項目路線路過當金山與阿爾金山，海拔為2700m至3600m的跨度，氣候冷且干燥少降水，年平均溫度偏低，而冬季降雪量多、積雪的周期長，項目區(qū)域同樣歸屬于鼠疫重點防控范圍，施工及養(yǎng)護事宜面臨較大阻礙，此類地理環(huán)境情形讓高速公路養(yǎng)護工作面臨更高要求，應(yīng)當采用科學(xué)、有效的試驗檢測技術(shù)保障養(yǎng)護質(zhì)量[2]。

1.3 試驗檢測技術(shù)的目的與意義

試驗檢測技術(shù)是高速公路養(yǎng)護的重要方式，采用定期或臨時開展的檢測試驗，能夠及時探明高速公路路面、橋梁、隧道等配套結(jié)構(gòu)物存在的問題，如裂縫、沉降、模樣改動等，為養(yǎng)護決策提供科學(xué)可靠的判定佐證。試驗檢測技術(shù)可恰當評估高速公路的通行能力與安全性能，即刻查找并消除安全隱患，保障行車安全可靠，依靠科學(xué)的檢測試驗與分析，可以精準找出養(yǎng)護工作重難點，提升養(yǎng)護規(guī)章，增強養(yǎng)護效率與質(zhì)量。借助定期的試驗檢測跟維護保養(yǎng)，可迅速發(fā)現(xiàn)并治理路面病害及結(jié)構(gòu)物損傷，阻滯高速公路的老化速度，增加高速公路使用年限。

2 路面性能檢測技術(shù)

2.1 路面技術(shù)狀況評定

路面技術(shù)狀況評定是借助對路面整體性能進行綜合考量分析，以評判路面的使用情況及服務(wù)規(guī)格，該測定一般借助一系列量化指標，如路面破損情況系數(shù)（PCI）、路面行車性能參數(shù)（RQI）、路面車轍深度指數(shù)（RDI）等，這些指標能充分顯示出路面平整度、損壞程度及行駛舒適性。

在敦當高速公路既定的建設(shè)項目里，路面技術(shù)狀況評定憑借自動化檢測設(shè)備開展，好比牽扯到激光平整度儀、落錘式彎沉儀這些，對全線做了全面性檢測，采用收集到的數(shù)據(jù)，項目團隊能夠恰當?shù)卦u估各路段技術(shù)狀況，并按照采集的數(shù)據(jù)制定有針對性的養(yǎng)護計劃。

在實施路面損壞狀況指數(shù)（PCI）評定相關(guān)事宜時，檢測人員憑借高清攝像機跟圖像分析辦法，自動識別路面所包含的裂縫、坑槽類病害，并算出病害面積與密度數(shù)，這些數(shù)據(jù)不僅為評定PCI提供了關(guān)鍵佐證材料，也為后續(xù)病害修復(fù)給出了精準的位置及范圍。路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）的評定借助激光平整度儀實現(xiàn)，此設(shè)備能連續(xù)測量路面的縱向及橫向平整度，并由該結(jié)果算出RQI值，高RQI值反映路面行駛質(zhì)量佳良，反之則說明應(yīng)采取措施增進行駛的舒適度，路面車轍深度指數(shù)（RDI）的評定同樣極其關(guān)鍵，尤其是在重載交通頻繁出現(xiàn)的道路范圍中，采用落錘式彎沉儀等探測器具，可精準度量車轍深度，審視路面結(jié)構(gòu)的承載負荷，這對防范路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損壞有益處，對延長路面長久壽命意義重大。

2.2 路面病害檢測

路面病害檢測是路面性能檢測的核心構(gòu)成內(nèi)容，意圖是及時找出并管控路面上的各類病害， 像裂縫、坑洞、車轍這類，以防止此類病害進一步惡化，影響路面的綜合效用。

在敦當高速公路既定項目范疇中，路面病害檢測采用了多樣技術(shù)手段，含有諸如人工巡查、無人機巡查、自動化檢測器械等，人工巡查雖說效率有一定缺陷，但能夠找出某些自動化設(shè)備難以辨別的細微病害，如細小裂隙、局部脫離現(xiàn)象等，無人機巡檢借助高空的視域，對路面開展大范圍迅速掃描，倘若辨識出疑似病害區(qū)域后，隨后開展人工核查或借助自動化設(shè)備精準檢測。自動化檢測設(shè)備在路面病害檢測中發(fā)揮日益關(guān)鍵的意義，裂縫檢測系統(tǒng)可自動鑒別并測量裂縫的長度、寬度及深度值，為病害整治提供精準資料，坑槽檢測系統(tǒng)借助激光掃描與圖像處理技術(shù)，精確核算坑槽的面積與深度值，并核計坑槽對路面行駛質(zhì)量的影響大小。

除了上面提到的常規(guī)病害外，敦當高速公路項目還特別留意隧道風吹雪這類特殊病害，采用布置風速儀、雪深探測器等設(shè)備，項目團隊能實時掌握隧道進出口的風雪情形，并憑借這監(jiān)測結(jié)果采取預(yù)防手段，如搭建防雪隔板、提升隧道鼓風量等，維系隧道安全通行。

2.3 路面材料性能檢測

路面材料性能檢測是審核路面耐久性與使用壽命的關(guān)鍵方式，通過對路面材料的物理、化學(xué)性能實施全方位檢測，能掌握材料的強度、穩(wěn)定性、耐久性等各項指標，為路面養(yǎng)護及維修工作提供科學(xué)支撐。

在敦當高速公路既定項目范疇內(nèi)，路面材料性能檢測含有瀝青混合料、水泥穩(wěn)定碎石等諸多路面材料，就用于道路的瀝青混合料，檢測人員借助取樣、制備試樣、實施室內(nèi)檢測等方式，查看瀝青混合料抗壓、抗剪強度及水穩(wěn)定性的相關(guān)指標，這些指標可展現(xiàn)瀝青混合料的整體性能，為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工提供關(guān)鍵佐證[3]。就像水泥穩(wěn)定碎石這類無機結(jié)合料穩(wěn)定材料一樣，檢測人員同樣借助取樣、制作試樣、開展室內(nèi)試驗等方式，審視水泥穩(wěn)定碎石的抗壓、抗折強度及干縮性能指標，這些指標能展現(xiàn)材料的穩(wěn)定性及耐久性，為路面基層與底基層的設(shè)計、施工提供科學(xué)支撐關(guān)鍵要點。

3 原材料質(zhì)量檢測技術(shù)

3.1 粗集料質(zhì)量檢測

粗集料作為瀝青混合料的核心構(gòu)成部分，粗集料質(zhì)量直接與路面的耐久性及使用性能相關(guān)，敦當高速在養(yǎng)護實施階段，對粗集料開展周全的質(zhì)量檢測工作，主要檢測指標涉及的相關(guān)項目有集料壓碎值、高溫壓碎值、洛杉磯磨耗損失、表觀相對密度、吸水率、堅固性、針片狀顆粒含量以及小于0.075mm顆粒含量等（表1）。

檢測結(jié)果說明，敦當高速采用的粗集料各項性能指標均與設(shè)計及規(guī)范規(guī)定相符，以博羅轉(zhuǎn)井碎石場制作的2號碎石做例子，涉及的粗集料其壓碎值為12.9%，遠低于技術(shù)給定的25%相關(guān)數(shù)值；洛杉磯磨耗損失的結(jié)果是17.4%，遠低于技術(shù)要求的28%相關(guān)數(shù)值；檢驗得出表觀相對密度為2.942克g/cm3，大幅超出技術(shù)要求的2.5g/cm3，該粗集料的吸水率、堅固性、針片狀顆粒含量以及粒徑小于0.075mm顆粒含量等指標均合乎既定規(guī)范要求。

3.2 細集料質(zhì)量檢測

細集料同樣是瀝青混合料必不可少的組成部分之一，細集料質(zhì)量對路面平整度、抗滑效果及耐久性影響極大，敦當高速養(yǎng)護這個階段，對細集料做了全面性的質(zhì)量核驗，主要檢測指標涉及表觀相對密度、堅固性、砂當量、亞甲藍值、棱角性以及0.075mm通過率等（表2）。

檢測結(jié)果說明，敦當高速采用的細集料各項性能指標皆符合設(shè)計要求及規(guī)范標準，以恒亞石灰石礦場采出的石灰石母巖加工機制砂為例，以恒亞石灰石礦場開采石灰石母巖加工而成的機制砂表觀相對密度為2.732g/cm3，超出技術(shù)要求的2.5g/cm3甚遠；砂當量經(jīng)檢驗為81%，高度超出技術(shù)要求的60%；和棱角性關(guān)聯(lián)的流動時間達32.8s，合乎技術(shù)要求且不短于30s，該細集料的堅固性、亞甲藍值以及0.075mm通過率等指標皆契合規(guī)范標準。

3.3 礦粉質(zhì)量檢測

礦粉作為瀝青混合料中起到填充效能的部分，礦粉質(zhì)量對路面的強度、穩(wěn)定性以及耐久性起著關(guān)鍵意義，敦當高速在養(yǎng)護階段里，對礦粉做了嚴格的質(zhì)量篩查，主要檢測的指標涉及表觀密度、含水量、粒度范圍、外觀、親水系數(shù)、塑性指標、加熱安定性等內(nèi)容。敦當高速所采用礦粉的各項性能指標均與設(shè)計及規(guī)范要求相符，以拿恒亞石灰石礦場開采母巖加工的石灰石礦粉為例，采用的這個礦粉其表觀密度為2.699t/m3，順應(yīng)技術(shù)要求的2.5t/m3；含水量為0.1%，比技術(shù)要求的1%低不少；粒度范圍同樣恰好契合技術(shù)要求，該礦粉外觀未出現(xiàn)團粒形態(tài)結(jié)塊，親水系數(shù)小于既定1，塑性指標沒超出4%，加熱狀態(tài)當中安定性不錯，顏色不存在變化跡象。

3.4 瀝青質(zhì)量檢測

瀝青作為合成瀝青混合料的主要膠合材料，瀝青質(zhì)量好壞狀態(tài)對路面使用性能影響極其明顯，敦當高速在養(yǎng)護實施階段，對瀝青做了全面縝密的質(zhì)量檢測，主要檢測指標所囊括的有針入度、延度、軟化點、溶解度、針入度指數(shù)、TFOT（或RTFOT）后質(zhì)量變化、針入度比、殘留穩(wěn)定度、閃點、彈性恢復(fù)以及運動粘度等。檢測結(jié)果為，敦當高速采用的SBS改性瀝青各項性能指標均達到設(shè)計及規(guī)范標準，以甘肅路橋養(yǎng)護科技有限責任公司嘉峪關(guān)分公司做出的SBS改性瀝青為例，對應(yīng)此SBS改性瀝青針入度讀數(shù)為68，合乎技術(shù)要求的60～80；延度檢測實現(xiàn)的結(jié)果為49cm（5cm/min，超出技術(shù)要求35cm的高度；測得軟化點結(jié)果為87℃，合乎技術(shù)要求的不低于75℃，該瀝青的溶解度、針入度指數(shù)、經(jīng)TFOT（或RTFOT）后質(zhì)量產(chǎn)生的改變、針入度比、殘留穩(wěn)定度、閃點、彈性恢復(fù)和運動粘度等指標皆符合規(guī)范標準。

4 施工過程質(zhì)量控制技術(shù)

4.1 拌和過程質(zhì)量控制

拌和過程是關(guān)乎瀝青混合料質(zhì)量的關(guān)鍵階段，在敦當高速開展養(yǎng)護相關(guān)工作時段中，對拌和站中原材料稱量、拌和溫度、拌和時間等關(guān)鍵參數(shù)實施管控。拌和站添加了電子計量系統(tǒng)，可精準稱量各類原料，拌和過程中還添設(shè)了自動管理裝置，保障拌和溫度恒定及拌和時間均一。

4.2 運輸過程質(zhì)量控制

運輸過程對瀝青混合料性能影響效果極大，敦當高速在養(yǎng)護實行階段，對運輸車輛的保溫方式、裝載高度、卸料速度等關(guān)鍵參數(shù)實施了嚴格管控。運輸車輛的車廂采用了縝密的保溫辦法，遏制了瀝青混合料在運輸階段的溫度離析，裝載操作實施期間還采用了“五步裝料法”，實現(xiàn)了瀝青混合料的均勻分布。

4.3 攤鋪過程質(zhì)量控制

攤鋪過程是影響路面平整效果及壓實度的關(guān)鍵時期，敦當高速在養(yǎng)護實施階段，對攤鋪機的攤鋪速度、攤鋪溫度、松鋪系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)實施了嚴格管控。攤鋪機借助非接觸式平衡梁把控攤鋪厚度及平整度，實現(xiàn)了路面的均一性與穩(wěn)定性，攤鋪作業(yè)期間派專人監(jiān)控攤鋪的溫度、速度等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)并處置異常情形。

4.4 碾壓過程質(zhì)量控制

碾壓過程是關(guān)乎路面壓實效果與使用性能的關(guān)鍵階段，敦當高速在養(yǎng)護施工里，對壓路機的碾壓順序、遍數(shù)、碾壓速度等關(guān)鍵參數(shù)實施嚴格管理。壓路機實施初壓、復(fù)壓和終壓這三個階段的碾壓舉措，得到路面壓實度及均勻成效，當進行碾壓過程時安排專人監(jiān)控碾壓溫度及速度等各項參數(shù)，及時發(fā)覺并應(yīng)對異常情形。

5 養(yǎng)護工作優(yōu)化建議

按照以上分析，定期、不定期針對高速公路路面開展性能檢測，及時找出并化解難題。對高速公路養(yǎng)護采用的原材料嚴格落實質(zhì)量把關(guān)，保證各項性能指標合乎設(shè)計跟規(guī)范要求，建成齊備的原材料質(zhì)量追溯體系，確保能對原材料質(zhì)量實施管控與追溯。對高速公路養(yǎng)護施工過程實施嚴格質(zhì)量審定，保證拌和、運輸、攤鋪及碾壓等環(huán)節(jié)質(zhì)量依照規(guī)范。借助信息化措施對高速公路養(yǎng)護工作實施管控，促使養(yǎng)護工作步入智能化與精細化階段，采用養(yǎng)護管理規(guī)劃信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對養(yǎng)護數(shù)據(jù)即刻的采集、分析與處理，為養(yǎng)護決策提供科學(xué)旁證材料。定期為高速公路養(yǎng)護人員實施培訓(xùn)，增強高速公路養(yǎng)護人員專業(yè)技術(shù)與水平。

6 結(jié)語

綜上所述，高速公路養(yǎng)護工作實施中的試驗檢測技術(shù)對保障路面性能、延長使用壽命意義重大，依靠科學(xué)的查核檢測與分析，可以迅速找出并處理高速公路現(xiàn)存問題，為養(yǎng)護決策提供穩(wěn)固支撐。隨著科技的持續(xù)進步和養(yǎng)護需求的日益增長，高速公路養(yǎng)護領(lǐng)域的試驗檢測技術(shù)將迎來系統(tǒng)性革新。在養(yǎng)護作業(yè)實施過程中，智能化檢測設(shè)備與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的深度融合將顯著提升路況評估的精準度。為適應(yīng)技術(shù)迭代需求，行業(yè)亟需構(gòu)建多層次人才培養(yǎng)體系，通過建立標準化培訓(xùn)機制、搭建虛擬仿真實訓(xùn)平臺、數(shù)據(jù)化決策分析以及智能化系統(tǒng)維護等方面的核心能力。相信在這種技術(shù)升級與人才發(fā)展的雙輪驅(qū)動模式下，將更有效推動公路養(yǎng)護行業(yè)向預(yù)防性養(yǎng)護、精準化維護和全生命周期的現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)型升級。

參考文獻：

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[3]郭明哲.高速公路采用砂巖碎石鋪筑SMA瀝青路面試驗檢測分析[J].建筑監(jiān)督檢測與造價，2017，10（02）：51-55.