公路路基路面无损检测技术综述

杨照凤

【摘 要】本篇文章主要阐述了高速公路路基路面无损检测技术的工作原理和特点，以及此技术的应用前景。

【关键词】高速公路；无损检测技术；工作原理；应用前景

0.前言

高速公路的建设和发展，对国家经济建设、国民社会生活及国防系统有着十分重要的意义。目前行驶在高速公路上的汽车车速不断提高，而车速越高，对高速公路路基的质量要求也就越高。经过调查研究得知，高速公路平整度、弯沉、横向力系数等这些技术指标对其质量有很大的影响，这就决定了高速公路的服务水平。高速公路建设中及其使用过程中路基路面的各项技术指标能准确的反映高速公路建设水平及实际的工作状态。它对高速公路路面的维护、提高其服务质量起着不可忽视的作用。随着检测技术的不断进步，也对我国高速公路建设带来可观的社会经济效益。这几年由于计算机工程应用普及，高速公路检测系统也得到了发展，无损检测技术以其使用简单、精度高等特点逐渐代替了传统的检测技术。

1.传统技术落后

传统的检测技术在其施工检测中，对路基路面的质量的检测只能通过随机选点，采取钻孔取样和室内分析的方式进行检测，以此来获得需要检测的技术参数。其局限性主要表现在：检测的结果不具有普遍性，监测点代表性不强。由于检测点位的布置不够密集，很容易遗漏一些有问题的路段，这样就为路基路面的质量控制埋下隐患。且在高速公路建成并投入使用后，它只能对对表面出现的问题进行日常维护，对潜在的隐蔽问题则无法检测。比如路面以下积水、空洞、和脱空等质量问题。而今高速公路路基路面无损检测技术就能够为其质量控制及其日常维护提供最精确、最详细、最可靠的技术性数据，给行驶在高速公路上的车辆增加一份保障。

2.路基路面无损检测技术的分类

目前高速公路路基无损检测技术分为很多类，主要包括超声波检测技术、频谱分析技术、图像技术、激光检测技术、地质雷达对路基进行测损技术等。

2.1频谱分析技术

这是一种通过对不同传播介质中传播表面波的传播频率进行分析的技术。它的检测原理是：对高速公路上的一段路面进行一次短暂而快速的冲击，产生的频率波顺着地表向下传播一定的距离，并向周围传播瑞雷波面，改变冲击力度和方式就能改变瑞雷波面的频率和信号类型，这样在多处放置传感器，检测不同波的频率。通过频率分析技术，对不同深度的分层介质的力学性能，根据接收波的频率变化进行分析，快速而又准确的实现检测。

2.2图像技术

图像技术主要包括两种技术：一种红外成像技术，另一种是激光全息图像技术。其中红外成像技术指的是通过对各种材料导热性能不同原理的应用来工作的。它需要通过较高精度的热敏传感器对其结构内部温度的分布和热传导进行检测分析，然后将检测结果以图像的方式显示出来，其目的是为了了解内部情况。而激光全息图像技术是以全息方式获得全息图像为主要研究对象，依靠研究全息图得到各项数据，以获得相应的力学数据，这种方法可以为管理层人员提供整个场地的情况，其检测结果比较可靠，也比较直观。

2.3超声波检测技术

这种检测技术是依据介质中不同位置的传感器测量超声波在介质中传播波的各项参数，数判断路面结构内部破损的状况的一种检测方法。其传播速度是依靠超声波传播时间来测定的，然后根据速度和介质之间的关系来判断介质材料的力学性能。比如介质的抗折和抗压强度、弹性模量等，根据介质材料或其结构判断其内部缺陷。因此它以操作简单、价格合理等优势广泛应用在工程实践中。

2.4激光检测技术

这是一种根据激光光强越强，产生的光电流越强的原理来进行检测的技术。在检测过程中，光电转换器将光能转化成电能，这样光电流就会跟着激光发出光的光强变化而变化。确定电流和位移之间的关系应该在检测前完成，这样光电流发生变化就能反映出弯沉位移产生的变化量。这种技术之所以能被广泛应用于距离测定、平整度测定、车辙深度测定和弯沉测定正是凭着它自身的这种优势（方向性、分辨率、衍射性和相干性好）来完成的。

2.5地质雷达对路基的检测技术

下图1为路基缺损检测图，从这个图中我们可以看到出，路面结构包括面层、基层和路基。假如图中路基某部分存在空洞等特殊体，雷达波将会出现异常传播情况。雷达设备能够通过分析得到的数据来获得地质雷达图像的剖面图，然后从剖面图中分析判断路基的缺损情况。若被检测的路面中有异常发生，被检测路面与发生异常区的界面两侧电性的差异会很大，将会出现强烈的反射波。与此同时，这个界面也是物性的特变点，时常会产生绕射波，这种波在时间剖面上是以曲线形式出现的，进而使得雷达图像出现杂乱无章的现象，而且同相轴也会出现断断续续的状况。在这种情况下，我们就可以对出现异常的部位和它所处的深度作出判断，然后判定对路基产生危害的类型、位置及危害程度。由此看来，地质雷达对路基进行测损主要依靠雷达波的折射—反射原理来进行的。

例如某省有一段长160km的双向四车道混凝土高速公路通车后，在高速公路路段的桥头和路基填方路段出现了部分沉降和路基变形，由于没有及时维修，进而引发路面整体下陷开裂，平整度下降等众多质量问题。为了解决这一问题，该路段管理人员商定采取路基灌浆的的方式对该破损路基进行修复。该路段修复施工单位首先对路基进行雷达检测，这样达到明确目标和减少盲目施工及控制造价的目的，能快速准确的确定需要修复的部位。

3.无损检测技术应用中的设备

3.1弯沉检测设备的应用

进行无损检测工程检测中常使用的一种检测仪器是落锤式弯沉检测仪。这种设备通常主要利用液压系统的提升机来释放荷载块对路面进行冲击。直接影响其产生荷载大小的因素是重锤的重量级起落高度，传感器也会对动态弯沉盆进行测定。从以往的实践中证明，弯沉检测仪是弯沉检测设备中较可靠的设备之一，因为它具有测试快、测试精度高等优点，能够准确合理的反映行车荷载。

3.2断面测试设备的应用

断面检测设备是无损检测技术中用于平整度和车辙测定的一种设备。路面横断面仪和横断面尺在工程应用较为普遍。而连续式激光断面仪又是其在平整度和车辙的测量中较为先进的设备。它的测量范围还有横坡、纵坡和转弯曲率。其原理是，利用轮机位置处的激光传感器来确定与路面之间的距离，随着车辆向前运动就可以得到路面的纵向平整度；再根据横向布置的多个激光传感器来确定路面的高度，进而确定其横断面和车辙的深度。

3.3抗滑性能测试设备的应用

以往常用的抗滑性能检测设备是摆式摩擦系数仪，但由于它会对交通造成很大影响，而且还存在很多不安全因素，与当今高速运转的社会特点及不适应，不能满足高速公路对抗滑性能测试的要求，目前工程中已不大使用。而自动化的抗滑性能测试设备，主要有刹车式摩擦系数测试仪、横向力系数测试仪、不完全刹车摩擦系数测试仪等，它们能很好的适应我国目前飞速发展的高速公路的要求，对其使用也会越来越多。

4.无损检测技术的发展

无损检测技术以它准确、高效的特点，逐渐适了应现代高速发展的高速公路事业的发展要求，对高速公路路基检测、维修已不局限于对质量、工作性能的维修和改善。它以节约修复时间，节省工程造价为优势，具有非常广的发展空间。

5.结束语

从全文的描述中我们可以看出，高速公路路基路面的无损检测技术能够很快的确定路基路面以下破损区域，提高工作效率，降低工程造价，检测高速公路中路基下沉、路基不实、路基空鼓及路面高低不平等质量问题，由此可见它已经成为我国高速公路检测的发展趋势。 [科]

【参考文献】

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