路面检测技术在高速公路沥青路面养护中的应用探索

崔传炜

（中路交科（江苏）检测科技有限公司，江苏 南京 210000）

高速公路作为交通路网的重要组成部分之一，其路面性能不但关系到公路的使用寿命，还与行车舒适性及安全性密切相关。随着交通运输业的快速发展，重载车辆不断增多，对高速公路的路面性能提出较高要求。为此，必须重视路面养护工作，通过养护提高路面性能，满足行车需要。在高速公路沥青路面养护中，要对相关的检测技术加以合理运用，据此评价路面性能，为养护措施的选择提供依据。

1 高速公路路面检测技术的应用要点

1.1 路面承载力检测

承载力是高速公路路面结构的重要指标，在对该指标检测时，可以选用落锤式弯沉仪（简称FWD），它能够模拟行车荷载，具有不损伤路面、检测速度快、精度高等特点，该仪器被现行JTJ 059—95《公路路基路面现场测试规程》列为弯沉检测设备，在路面养护管理中的应用较为广泛。FWD由2种类型的传感器组成，一种是弯沉传感器，另一种是荷载传感器。具体的检测方法如下：将搭载FWD的测试车开到指定的检测地点，利用计算机来控制液压系统，实现落锤装置的启动，使落锤从一定高度落下，由此产生的冲击力会作用在承载板上，并传递给路面，进而使路面产生弯沉现象，此时分布在测点不同距离处的传感器装置，会自行检测路面结构层表面的变形情况，记录后将信息发送给计算机系统，获得路面各测点的弯沉数据。FWD归属于动态检测方法的范畴，每个测点的测试速度约为40 s，精度能够达到1μm。路面承载力可以通过PSSI（路面结构强度指标）来评价，计算公式为：

在上式当中，SSI代表结构强度系数，即路面设计弯沉与实测弯沉的比；α0和α1均为标定系数，前者取15.71，后者取-5.19。PSSI≥90为优，PSSI在80～90之间良好，低于60为差。弯沉检测作为路面结构承载力评价的基础，与养护资金的合理分配密切相关。

1.2 路面平整度与车辙检测

在高速公路路面平整度与车辙检测中，可以采用激光断面仪，该仪器归属于路面无损检测设备的范畴，具有速度快、精度高等特点，由2种类型的传感器组成，一种为激光传感器，另一种为加速度传感器。

根据设定好的长度，通过激光断面仪对路面进行检测，能够直接输出IRI（平整度指数）和RUTTING（车辙）等指标。该仪器测试的行驶速度最高能够达到100 km/h，这个速度下能够保持检测精确和结果的准确性。

1.2.1 平整度测试

采用激光断面仪对路面平整度检测的方法如下：检测开始前，对测试的行驶速度合理设定，随后将激光传感器牢靠固定在测试测量前端的横梁上，传感器利用激光束反射回读数器，实现对路面的测试，反射的距离信号与加速度传感器信号进行互差后，可以将测试车辆行驶过程中产生的颠簸消除，由此便可输出路面测试的真实信号。当信号处理系统接收到激光传感器发送的模拟信号后，会将之转换为数字信号，并进行记录，搭载激光断面仪的车辆在路面上不断行进，每隔一定距离，完成一次数据采集，最终得到的IRI结果可显示在系统屏幕上，并且还能以打印的方式将检测结果输出。在评价路面平整度时，可以将RQI（路面行驶质量指数）作为评价标准，其与IRI的关系如下：

在上式当中，IRI代表平整度指数，m/km；α0和α1均为标定系数，前者取0.026，后者取0.65。RQI随IRI的变化情况如图1所示。

图1 RQI随IRI的变化示意图

1.2.2 车辙测试

激光断面仪检测路面车辙深度的方法如下：当激光器的光点打在路面后，仪器会对产生的反射信号进行接收，此时时钟会记录下脉冲时间，并在视距图上获得相应的时间坐标。激光器转动，对路面扫描时，光点到达不同的位置或得到相应的脉冲时间，当路面存在凹陷时，光点便会跌入坑内，由此获得的落差就是车辙的深度。车辙深度指数可以通过下式计算：

在上式当中，RDI代表车辙深度指数，mm；RD为现场实测的车辙深度，mm；α0和α1均代表模型参数，前者取值为2.0，后者取值为4.0。RDI随车辙深度变化如图2所示。

图2 RDI随路面车辙深度变化情况示意图

1.3 路面抗滑性能检测

检测路面抗滑性能时，可以选用横向力系数测试车，是路面抗滑性能轨迹通用的检测设备，该设备可用于路面横向摩擦系数测定，作业效率高、精度高是其突出的特点，整个系统由性能优良的装载车、稳定的机械测量机构、精密准确的标定系统以及抗干扰能力强的数据采集装置组成，检测过程中获得的原始数据能够自动保存，不会出现因数据丢失重新测定的情况。在对路面抗滑性能评价时，可通过如下公式计算：

在上式当中，SRI代表路面抗滑性能；SFC代表横向力系数；SRImin代表标定系数（一般可取35.0）；α0和α1均代表模型参数，前者可取28.6，后者可取-0.105。

1.4 路面破损调查

高速公路路面破损状况调查时，可以采用相应设备结合人工的方法现场测试，可将调查的主要破损类型放在以下方面：裂缝、松散、坑槽、沉陷、拥包和泛油等等。使用高清数码相机将路面中典型的病害以拍摄的方法记录下来。利用PCI（路面破损状况指数）进行评价，该指数可通过下式计算：

在上式当中，DR代表路面破损率（实测破损面积与调查面积的比，%）；Ai代表路面破损中第i类破损的调查面积，m2；A代表实际调查面积，m2；Wi代表权重指数（相应规范中有明确规定）。

2 高速公路沥青路面养护措施

2.1 路面补强

路面补强的过程中，可依据原路面的破损状况，选择适宜的补强方案，具体如下：裂缝较少且程度比较轻微的路段，可先采取相应的措施修复病害，随后直接在沥青面层上铺设一层沥青加铺层，达到补强的效果；路面开裂严重的路段，可选对路面的病害问题妥善处理，随后在沥青面层上，加铺粒料层，借此减少基层裂缝的反射作用，从而达到补强的效果；当路面破损非常严重无法修补时，可将沥青面层铲除或是就地再生，这样便可达到补强的效果，提高路面结构的性能。

2.2 病害处置

高速公路沥青路面中，比较典型的病害有裂缝、车辙以及深层次病害等，不同类型的病害需要采用相应的方法和措施加以处置，从而消除病害，恢复路面的使用性能，延长公路寿命，降低养护费用。处理路面裂缝时，可以按照裂缝的宽度选择处置措施，比如宽度在2.0～5.0 mm的一般裂缝，可采用密封胶灌缝的方法予以处置；宽度超过5.0 mm的裂缝，可通过开槽灌缝的方法加以处理，施工中要控制好开槽的宽度和深度，纵横交错的裂缝，可借助铣刨修复工艺处置；在处理车辙病害时，若是车辙在路面上的分布较为集中，可采用铣刨工艺对车辙进行处置，并按照车辙的程度选择铣刨方式，如车辙深度在20～40 mm时，可用单层铣刨的方法；深度超过40 mm时，则可选用双层铣刨；深层次病害较为简单且有效的处理方法为从路表向下挖30 cm左右，然后从下向上铺设沥青混合料，由此能进一步提升路面的承载力。

2.3 路面防水

相关调查统计结果表明，材料原因引起的路面结构破坏约占42.4%，而水是造成破坏的重要因素，主要为自然降雨。雨水会从路面的裂缝侵入到结构层中，随着车辆反复的荷载作用，结构中会产生动水压力，导致内部结构被水逐步侵蚀，从而使路面现破损现象。为有效减少水损害对高速公路路面的影响，可在路面养护中做好排水工作，使路面上的水和侵入到结构内部的水能够经排水系统快速排出。防水措施如下：

2.3.1 路表封面

路面上的雨水会通过缝隙下渗，对此可以采用路表封面措施加以处理，效果较好的方法有微表处，经该技术处理后的路面，不但能降低水的下渗几率，而且还能使路面的抗滑性能得到显著改善，路面平整度也会随之提升。大量的实践表明，微表处技术的合理应用能够使病害的发生与发展得以延缓，路面结构的使用寿命随之进一步延长，路面适用性能也会得到提升。需要注意的是，微表处属于预防性养护方法，无法承受外部荷载，所以结构层损坏引起的路面病害问题并不能用该技术解决处理。微表处施工后要有充足的养生时间才能发挥出应有的作用，所以要在养生后开放交通。

2.3.2 结构内部防水

为增强下面层的防排水性能，可以采用多空隙沥青稳定碎石排水层，该层除了可以排水外，还能消散应力，减少路面应力集中的现象，降低反射裂缝的发生几率。同时在路肩端部位置处设置排水槽，使得侵入路面内部的水快速排出，避免内部结构受水体侵蚀破坏。当填方路肩外侧存在排水不良的地段时，可以在路肩下设置横向排水孔，并对堵塞的排水孔进行处理，增强排水效果。

3 结束语

综上所述，在高速公路沥青路面养护中，要合理应用相关的检测技术，确保检测结果的准确性，据此评价路面性能，为后续养护措施的选择提供详实、可靠的依据，在提高养护作业效率的基础上，降低养护费用，延长公路的使用寿命。