无损检测技术在路面诊断中的应用分析

刘亚荣

摘要 无损检测技术作为公路桥梁工程质量检测的重要手段，对保证公路桥梁建设质量及运营安全具有重要作用。为充分验证无损检测技术对路面缺陷检测的准确性和有效性，确保公路运营安全，文章结合实际工程案例，对无损检测技术在路面诊断中的应用展开综合探究，采用探地雷达和激光扫描两种无损检测技术，分别对路面结构层密度及桥梁附近引道路面进行检测，确定了路面质量缺陷情况，并通过破坏性试验，充分证明了探地雷达检测技术和激光扫描技术的可行性，具有重要的参考价值。

关键词 公路工程项目；路面诊断；无损检测；探地雷达检测

中图分类号 U416.2文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）12-0102-03

0 引言

无损检测主要是指在不破坏检测对象的条件下，对结构基本状况及质量缺陷实施的质量检测，从而对结构运行状态及使用性能做出综合评估，保证使用安全和运营年限。公路工程施工中实施无损检测，可以有效地提升检测结果的准确性，保证公路工程建设质量及运营安全，提高公路工程建设的综合效益。为此，该文结合某公路工程具体状况，针对无损检测技术在路面诊断中的应用展开综合分析，借助破坏性试验，验证了探地雷达扫描和激光扫描技术的有效性，对提高公路路面无损检测水平，保证道路安全稳定运营具有重要意义。

1 工程概况

某公路工程为市区主干道，采用混合料基层表面直接加铺沥青面层的方式进行施工，结合层材料为高模量沥青混凝土。为缓解道路交通压力，采取增设辅道的方式进行拓宽处理。路桥结合部位设置了单模块防漏伸缩缝及气密沥青伸缩缝，结合台背后侧荷载分布情况，设计了不同形式的台背及过渡板，过渡板长5 m、厚30 cm。该公路工程建成通车后，模块化桥梁结构伸缩缝产生了横向裂缝，但沥青伸缩缝未产生裂缝。调查显示，公路产生裂缝前，通常存在显著的路面碎片。特殊状况下，垂直变形路面未产生裂缝，此种情形主要出现在汽车轨道及未遭受车轮冲击的部位，如应急车道等。

2 无损检测

2.1 探地雷达方法

该工程采用的路面检测方式为入侵检测系统探地雷达，其基本组成包括千赫控制系统、便携式计算机、收发天线、400 MHz及900 MHz发射－接收器，电池供电装置。探地雷达检测前，应结合具体情况合理选择天线频率，以有效保证检测结果的准确性。天线频率越高，电磁波穿透能力越低，但获得的图像清晰度越高。该工程检测施工中，采用两条天线，其穿透能力较强，故施加400 MHz频率。在路桥结合部位，纵、横向检测剖面主要位于相邻桥梁结构接缝的紧急车道及慢车道（重载车道）[1]。

图1所示为慢车道（重载车道）及紧急车道纵向探地雷达检测图，且在各图像下方分别给出了具体的路面结构层介电常数值。根据连续层厚度及电磁波传播速率，利用特定的探地雷达数据处理系统对介电常数变化规律实施评估[2]。

调查研究表明，介电常数值与距桥梁接缝的距离密切相关，具体情况如表1所示。同时，相同介质的介电常数值与外界环境湿度、密度均处在一定关联。通过实际试验检测能够发现，过渡板上部桥梁接缝位置伸缩缝处，及距桥梁接缝4 m位置处，介电常数变化较大，极有可能为湿度较大或路基压实度较低的区域（空气含量较大）[3]。

通过表1能够看出：

（1）桥梁接缝部位反射信号相位和功率产生较大变化，表明该部位存在异常，可能为结构扰动、湿度增大或空气空洞所致。

（2）介电常数变化存在于整个道路路面上，可能为紧急车道交通荷载所致。

探地雷达检测结果显示：

（1）桥梁接缝位置，道路所有结构层的介电常数均存在显著变化。

（2）在距桥梁接缝4 m区域內检测出介电常数存在显著变化，会造成检测对象湿度及孔隙率增大。

（3）湿度增大时，因水的介电常数εr=81，检测介质介电常数大于平均值；而当孔隙率增大时，因为空气介电常数εr=1，检测介质介电常数小于平均值。由此可知，膨胀带部位极易产生不均匀压实带[4]。

2.2 激光扫描

公路工程沥青路面诊断主要通过激光扫描仪进行检测。该设备可快速、准确地采集道路路面信息，其精度为50 m，偏差2 mm，具有精准、降噪的优点，可将点噪声控制在0.4 mm范围内。为有效处理采集信息，采用扫描位置对准的算法，并从扫描信息中提取路面降低噪声的影响值。因检测基准面较为相似，根据收集到的信息，最关键的环节是对平面实施拟合。选出平面对应点后，采用最小二乘法进行估算。通过扫描得到点精度为2 mm近似值，建立了带有标记横截面的扫描路面的等距图，如图2所示。根据大量确定的检测对象，选取桥梁接缝区域的慢车道（重载车道）及紧急车道实施检测[5]。

通过图2能够看出：

（1）右侧重载车道路面与基准面相比降低1 cm。

（2）左侧车道边缘与基准面相比高出1 cm。

（3）桥梁接缝区域，右侧车道路面与基准面相比下降约0.5～1.5 cm；左侧车道与基准面相比下降了2～3 mm。

扫描路面的横截面示意图如图3所示，其中A-A截面为桥梁工程的桥头接缝位置；B-B截面为距离桥梁工程的桥头接缝10 m处位置；C-C截面为公路右侧车道右边缘；且图3扫描结果中的参考线，是检测点的连线，检测点考虑了横截面及纵向截面条件下接缝部位点及道路边缘的点[6]。通过横截面能够看出：

（1）与参考面相比，公路右侧车道路面沉降更为明显。

（2）桥梁接缝周围车道部位，参考平面与实际检测平面高程降低1.5 cm，左车道路面与参考面相比，其高程抬高大约5 mm。

（3）距桥梁接缝10 m处，左车道边缘路面抬高

1.5 cm，右车道基本不变。

（4）纵向截面状况下，桥梁接缝位置表面高度为1.5 cm，在距接缝处约10 m位置，表面高程与参考值较为接近[7]。

通过激光扫描检测可知：

（1）慢车道（重载车道）桥梁接缝部位，路面存在显著严重变形。

（2）相较于参考值，路面最大变形为1.7 cm。

（3）扫描获得的变形值为道路入口处的沉降值及外部桥头边缘部位的阈值。

3 侵入参考检测

为有效验证探地雷达及激光扫描检测技术的准确性，针对两种方式测得的不均匀压实部位实施破坏性试验检测。采用钻芯取样方式钻取芯样进行试验检测，以有效确定沥青面层存在的空隙含量及波及范围，并根据岩芯基本情况，测得各层实际厚度[8]。

通过对桥梁接缝附近区域钻芯取样检测，发现结合层及基层中的孔隙率显著高于桥梁接缝外15 m位置处空隙含量，相差幅度达2～3倍[9]。充分表明：

（1）相较于普通路段压实情况，桥梁附近区域的压实度较低，通过芯样外观质量能充分证明该结论。

（2）在桥梁接缝区域采集到的试样均匀性较差，且部分碎片空隙含量较高。

（3）采用破坏性试验检测有效验证了无损检测的结果[10]。

4 结论

综上所述，该文结合实际工程案例，采用探地雷达和激光扫描两种无损检测技术，分别对路面结构层密度及桥梁接缝附近引道路面质量状况实施全面检测，确定了路面质量缺陷情况。为保证检测结果的准确性和有效性，采用破坏性试验对两种检测技术的检测结果实施验证，具体结论如下：

（1）结合探地雷达检测数据，并按照检测地图上方显示的纵向反射情况，能够准确得到各结构层相对介电常数值。介电常数与距桥梁接缝距离、湿度、孔隙率密切相关，能准确反映路面压实度情况。

（2）慢车道（重载车道）渗透率值差异较大。通过激光扫描仪检测可知，慢车道（重载车道）桥梁接缝部位，路面存在严重变形；相较于参考值，路面最大变形为1.7 cm；扫描获得的变形值为道路入口处的沉降值及外部桥头边缘部位的阈值。

（3）通过钻芯取样试验检测，能有效确定沥青面层空隙含量及范围，根据岩芯基本情况，得到各层实际厚度，并测得结合层及基层中的空隙含量显著高于桥梁接缝外15 m位置处空隙含量，充分证明桥梁附近区域压实度较低。

（4）利用破坏性试验进一步验证了探地雷达及激光扫描检测技术的可行性，为无损检测技术在路面诊断中的应用提供了有利条件。

参考文献

[1]黄胜勇. 桥梁检测中的无损检测技术分析[J]. 城市建设理论研究（电子版）， 2023（4）： 107-109.

[2]吴晶. 浅析道路工程中无损检测技术的应用[C]//中国智慧工程研究会智能学习与创新研究工作委员会. 2020万知科学发展论坛论文集（智慧工程三）， 2020： 628-634.

[3]桂慧清. 无损检测技术在公路工程中的应用及趋势[J]. 交通世界， 2021（36）： 82-83.

[4]艾召山. 无损检测技术在道路桥梁工程中的应用研究[J]. 运输经理世界， 2021（36）： 107-109.

[5]陈兵. 无损检测技术在桥梁工程质量检测中的应用研究[J]. 运输经理世界， 2021（34）： 97-99.

[6]万喜军. 公路路基路面無损检测技术研究[C]//贵州贵黄高速公路有限公司， 《中国公路》杂志社. 贵阳至黄平高速公路项目论文集. 北京：科学技术文献出版社， 2022： 190-194.

[7]陈燕， 吴伟. 道路桥梁检测中的无损检测技术[J]. 运输经理世界， 2021（31）： 104-106.

[8]王宁. 无损检测技术在公路桥梁中的应用[J]. 交通世界， 2021（29）： 107-108.

[9]孟岩. 无损检测技术在高速公路施工检测中的应用[J]. 运输经理世界， 2021（26）： 28-30.

[10]张帅. 无损检测技术在道路桥梁检测中的应用研究[J]. 交通世界， 2021（18）： 134-135+151.