高速公路沥青路面养护管理中路面检测技术的有效应用

蔡文俊

（贵州黔通工程技术有限公司，贵州 贵阳 550000）

0 引言

在我国交通网络中，高速公路是一项重要组成部分，高速公路的路面性能决定着行车舒适度与安全性，同时也与路面的使用寿命有着直接关系。目前我国交通运输行业得到了迅猛发展，在公路运输中重型载重车辆的数量不断增多，这对高速公路的路面性能提出了更高的要求，所以要进一步加强对高速公路的路面养护管理，强化路面性能，满足行车需求。在高速公路沥青路面的养护管理中要使用先进的检测技术对路面的各项性能与病害进行全面检测，并以此为依据，制定高速公路沥青路面养护管理方案。

1 高速公路养护工程概述

高速公路沥青路面养护管理主要包含预防性养护、修复性养护等养护项目，在不增加结构承载力的前提下，优化与改善高速公路的系统功能[1]，并以高速公路工程性质、规模与复杂程度作为日常养护、中修、大修与改建工程的划分标准，对管养范围内的高速公路路面与相关设施开展养护管理。在预防性养护中，需要定期开展路况监测，掌握沥青路面在使用期间出现的质量变化，制定针对性的维护措施，确保公路处于良好运行状态，延长道路的使用寿命。修复性养护主要用于修补高速公路沥青路面出现的局部性结构破损，对一些特定病害展开针对性的维护工作。

2 高速公路检测技术分类

2.1 激光检测技术

激光检测技术的基本原理是利用光电感应检测路面的性能。利用光电转换原理，能够在显示器上显示出不同波段的图像，波段内容代表着光在路面上的不同变化状态，工作人员能够通过异常波段对路面的受损程度进行判断。在实际检测中，检测人员要事先在装置上按光线位移量设置当前基础参数，在检测时，随着光线向路面传递位移的变化规律，检测仪器产生的电流量的大小也会发生相应变化，并转化为各种与路面系数有关的图像[2]。激光检测技术具有相干性强、分辨率高等优势，同时也具有优秀的衍射性与方向性，通过激光检测技术所得到的测量数据，有着较高的精度，且能够实现连续作业，当前已经广泛地应用在路面破损情况的检测工作中。在高速公路沥青路面养护管理中应用激光检测技术能够有效地进行构造深度、车辙深度、弯沉与平整度的检测等。

2.2 频谱分析技术

频谱分析技术是采集路面结构上不同频段的传播频率，对路面的损坏情况进行分析判断的一种技术。该技术采用无损检测方式，具有检测速度快、渗透性强、准确性与可靠性高等优势。频谱分析技术多用于检测道路面层以下的部位，依据每层介质所体现的波段频率的差异性，对道路的使用指数进行评价。该技术不但可以检测面层厚度的均匀性，也可以分析沥青表面与混凝土基层的黏结程度。在路面基层出现破损的情况下，受损区与正常路面结构将有很大的不同，所以其传播界面的两侧电性都会发生变化，此时依据路面受损类型可生成绕射波与反射波两种不同的波段，在时间剖面上显示为特殊曲线，依据这一特点可以辅助工作人员确认受损部位具体深度与损坏类型，由此制定相应的养护措施，以免对路面结构造成二次损伤。

2.3 图像检测技术

对于当前的高速公路检测技术而言，我国应用较为广泛的图像检测技术主要有两种，一是激光全息图像技术，二是红外成像技术。这两项技术的共同之处是均能进行路面物理性状分析。最大区别是激光全息图像技术能够呈现路面的结构信息，同时也可以模拟力学参数，帮助检测人员全面掌握路面情况，但该技术成本较高[3]；而红外成像技术则具有更强的经济性，并且适用范围更广，该技术利用红外感应装置，采集路面基层下的温度情况，并依据热传导系数判断材料的使用状态，在检测路面老化程度与结构损坏方面，有着更加显著的应用优势。

3 高速公路沥青路面检测技术的应用要点

3.1 路面承载力检测

在高速公路路面结构中，承载力是一项非常重要的技术指标。在路面承载力指标检测中，可选择落锤式弯沉仪进行检测。该设备可以模拟行车荷载，是一种无损检测技术，并且检测速度快、精准度高，在当前的高速公路沥青路面检测中得到了广泛的应用。落锤式弯沉仪包括两种传感器，一是弯沉传感器，二是荷载传感器，前者用于采集车辆行驶过程中沿纵向方向上的加速度信号，后者用来测量荷载大小与分布等参数，以确定沥青路面承受各种交通荷载的能力。在实际检测中按照以下步骤进行：将装有弯沉传感器的测试车开到指定检测位置，使用计算机对液压系统进行控制，启动落锤装置，从一定高度释放落锤，在承载板上施加冲击力并转移到路面上，继而使路面出现弯沉现象，这时分布在不同位置的传感器设备，能够对路面结构层的表面变形情况进行自检并记录数据，再将数据上传至计算机系统中，通过计算获得路面上各个测点的弯沉数据[4]。

通过对这些测试数据进行分析，可以得出道路结构中各个监测点的受力变化情况与应力大小，从而得到整个路段路面损坏程度的大致情况。弯沉检测是一种动态检测方式，各测点的测试速度均在40s 左右，检测精度能够达到1um。

3.2 路面平整度检测

高速公路的平整度与高速公路的抗老化及防滑性能有着紧密联系，同时也决定着行车舒适度与安全性，因此在高速公路沥青路面检测中，路面平整度是一项重要的检测内容。在路面平整度检测中，典型的检测技术有颠簸累积测定与激光测定。颠簸累积测定技术需要使用车载型颠簸累积设备，利用仪器采集车厢间单向与车辆后轴间的位移累计值，依据该数值，可以判定路面的平整度，位移值越大，则表示路面的平整度就越差。颠簸累积测定技术能够获得准确的检测结果，但过于依赖设备标定校正，频繁地进行标定校正对该技术的使用效率造成一定影响。激光测定技术是利用激光测定仪进行数据采集并计算出相应数值指标，完成高速公路沥青路面平整度检测工作。将激光测定仪固定于行驶车辆的轮毂上，其能够在车辆行驶过程中自动收集行驶路段的高度数据，同时也能够收集车辙与路面横坡等参数，从而得到准确的检测数据。该技术检测精度高、范围大、时间短，具有很高的空间分辨率。在高速公路沥青路面的平整度检测中，需要同时使用颠簸累积测定与激光测定两项技术，以此提高路面平整度检测精度，从而提升整体养护质量，使高速公路沥青路面能够保持良好的使用性能。

3.3 老化程度检测

高速公路沥青路面在温度、湿度等自然环境因素和车辆荷载作用下会不断老化，当路面老化到一定程度后，将会失去部分性能。因此，为了确保路面的正常使用，改善行车舒适度，需要对高速公路沥青路面进行老化程度检测。

目前在高速公路路面老化程度检测中，主要采用试验室综合分析技术，通过采集车辙样本、提取路面沥青进行针对性的指标检测，与高速公路施工时的路面性能指标中的同一配比指标进行对比，以此得到清晰的路面老化程度结果[5]。

以试验室综合分析技术为基础，检测路面的老化程度，具有检测精准度高、过程简单、速度快等优点。在高速公路路面检测中采用此种方式，不仅能够有效控制路面检测中的成本消耗，同时能够大幅度提高检测效率，而且根据检测结果，结合使用沥青再生器，能够快速恢复高速公路的路面性能，从而缩短路面养护所需时间。

3.4 承载性能检测

高速公路的承载性能受路面厚度的影响较大，路面厚度是否达到标准，一直是高速公路施工与养护中的焦点问题。全过程跟踪式厚度检测，是高速公路养护管理中的一项重要检测技术，采取全程跟踪式检测方式，不但能够准确判断沥青路面的自身情况，同时可以检测出高速公路的路面厚度是否符合标准要求。高速公路路面厚度是一项非常关键的施工质量控制指标，以雷达反射技术为基础进行路面厚度检测是目前广泛使用的一种技术，发射高频电子脉冲信号能够形成反射波，将反射波与测量原理相结合，能够对高速公路的路面厚度进行快速检测。该技术的优点在于精度高，能够满足长期路面厚度检测的需求，并且具有较高的便捷性与检测效率。

除此之外，在检测过程中能够清楚地获取路面孔洞、裂缝、陷落等情况，为后续各项检测工作的开展提供有效参数。

4 路面检测技术在高速公路沥青路面养护管理中的具体应用

4.1 路面状况巡视性调查

在进行具体的路面检测之前，需要技术人员携带尺规等测量工具以及相机，对沥青路面损坏的部位、面积与规模进行测量与记录，这是路面日常养护工作的基础内容，同样也是路面检测中必不可少的一项技术环节。

4.2 现场检测

为得到量化的路面情况评估参数，就要使用检测仪器对路面进行全面检测。检测设备的精准度要满足规范要求。在高速公路沥青路面检测中，采用的检测仪器可分为以下三种类型：第一类是全自动控制设备，通过计算机软件对整个检测过程进行控制，在检测过程中不需要过多的人工干预，检测速度快、频率高，无需过多的人工操作即可完成全部的检测过程，并自动记录数据，且在计算机软件中能够对检测数据进行自动分析，以此形成初步检测结果，同时也可以呈现出图形化的检测资料[6]。但自动控制设备的不足之处也是显而易见的，就是检测成本高，只适用于达到一定规模的公路养护。自动控制设备在检测时无须封闭交通，在完成检测后可即时获得整个检测段落的路况质量图表。第二类是人机交互设备，相较于自动控制设备，此类设备的自动化程度略低，在开展检测工作时，部分控制参数需手动输入，同时也需要人工记录采集数据，并由具有丰富检测经验的技术人员对数据进行分析判断。人工检测设备的检测成本相对较低，并且具有较高的灵活性，适用于预防性的公路养护，在检测时需要采取交通管制措施。第三类是人工检测，由施工人员使用检测仪器，如直尺、摆式摩擦仪与贝克曼梁等进行检测。在人工检测中需要投入大量的人力，检测效率低，在一次检测中只能获得少量数据，并会受到人为因素的影响。人工检测对检测人员的专业能力有着较高的要求，需要人工处理大量的数据，检测周期长，适用于巡视性检查或局部段落检测。在人工检测中，为保证检测人员安全，需要完全封闭交通。

4.3 室内试验

高速公路施工中所使用的沥青混凝土，在长期运行中受到荷载、阳光、温度、空气等因素的影响，不可避免地会由于老化而失去部分功能。在高速公路沥青路面养护中，应用沥青再生技术使沥青混合料的部分性能得到恢复，是一种经济的养护方式，当前此种方式已经在高速公路沥青路面养护中得到了广泛的应用。在室内试验中，收集具有代表性的沥青混合料样品，对其进行性能分析，查明沥青混合料损害的内部原因，以此为依据制定路面养护方案[7]。在沥青路面车辙较深处切割取样，对比面层与结构层的变形情况，确定变形层位，在试验室中进行矿料级配与油石比分析，提取沥青并测试针入度与软化点，对比高速公路施工时的路面性能数据，对沥青的老化程度进行分析。沥青路面出现车辙的主要原因是由于油石比偏大或路面沥青配合料级配不规范，同时也与重载车辆的通行有关。在室内试验中能够分析出造成路面损坏的主要原因，若是由于配比问题所引发的路面病害，可采取热再生配合比设计，重新调整路面混合料的油石比，以此使混合料的稳定性得以提升，使路面具备更强的抗车辙性能。

5 结语

在路面养护工作中，使用先进的检测技术与设备对路面病害的类型、大小与面积进行详细检测，分析病害的发生原因，以此为基础采取相应的养护管理措施，提升高速公路沥青路面的使用性能，以保证良好的行车舒适度与安全性，确保高速公路能够满足人们的日常生活生产需求。目前，高速公路沥青路面养护管理中的路面检测技术正在不断发展，通过对该技术进行分析与探讨，有利于进一步丰富其应用经验，进而不断提升我国高速公路路面检测的技术水平。