高速公路桥头搭板脱空病害的检测分析

商广明

(1.河北省道路结构与材料工程技术研究中心；2.河北省交通规划设计院试验检测室，河北 石家庄　050090)



高速公路桥头搭板脱空病害的检测分析

商广明1，2

(1.河北省道路结构与材料工程技术研究中心；2.河北省交通规划设计院试验检测室，河北 石家庄050090)

摘要：桥头搭板脱空，是现在高速公路上比较常见的病害，利用地质雷达检测技术，可以对该种隐蔽性病害实现无损、高效、准确的检测。运用雷达检测技术通过大量的搭板脱空检测，总结出桥头搭板脱空出现的常见部位，及影响搭板脱空病害产生的三大因素：桥头与路基刚柔性过度问题、路面防水层、台背回填压实度。

关键词：地质雷达；高速公路；搭板脱空

近年来，随着交通事业的迅猛发展，我国的高速公路通车里程数逐年增长，修建的高速公路指标逐年提高，人们的行车舒适度也越来越好。但是在高速公路的运营中，有一个影响行车舒适性的隐患就是桥头跳车问题，往往会因为桥头与路基连接处的桥头跳车而使高速公路的行车舒适度大大降低。出现桥头跳车的主要因素就是桥头搭板脱空病害没有被及时发现并处理。传统的检测搭板脱空的技术是钻心法，钻心法检测技术检测速度慢，有时候还需要中断交通，而且对桥头搭板有一定损坏，所以要找一种快速、高效、无损的现代检测技术势在必行。地质雷达检测技术成功的解决了这一问题，使成批检测高速公路上的桥头搭板脱空成为现实，为该类病害的发现及防治缩短了时间提高了效率。地质雷达检测技术的应用一方面保正了高速公路的行车舒适性，另一方面提高了高速公路的使用寿命。

1工程概述

某高速公路位于地形平坦开阔的平原区，双向6车道，设计车速120 km/h，其中桥涵的设计汽车荷载等级为：公路-Ⅰ级。该高速通车两年后，有一座桥的桥头搭板由于雨水冲刷出现了较大脱空，鉴于此业主决定对该线所有桥涵处的桥头搭板进行检测。为了不妨碍通车，而且还要在较短时间内完成整条高速的搭板检测，选用了一种快速、高效、无损的检测手段-地质雷达检测技术。

2地质雷达检测原理

地质雷达是利用电磁波的反射原理的物理探测方法，是通过天线将脉冲雷达波发射入被测物体，由接收天线接收被不同物理性质的物体分界面反射回来的雷达波，据此对被测物体内部状况进行探查。

利用地质雷达进行桥头搭板脱空检测时，将发射和接收天线紧密贴于待测物体表面一个相对恒定的距离，雷达波通过天线发射进入待测体中，当遇到脱空处的变化界面时，部分雷达波将会被反射回来并被接收天线接收到，测出反射波的入射和反射双向走时，即可计算出反射波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离(详见图1)，从而确定脱空层的位置。

图1　雷达测试原理图

3桥头搭板现场检测

3.1桥头搭板脱空测线布置

根据现场实际情况，选取应急车道和外侧一条行车道进行检测(特殊情况下检测了靠近中央分割带的两条测线，从外往里依次为1#测线，2#测线)，检测时选取被测车道的中心线位置作为测线位置，如图2所示。

图2　桥头搭板脱空检测测线布置示意图

3.2桥头搭板脱空病害的典型地质雷达数据分析

因为要检测的桥头搭板厚度均未超过35 cm，而且桥头搭板脱空病害属于浅层病害，所以本次检测采用的意大利RIS地质雷达仪，1 600 MHz屏蔽天线。桥头搭板横断面如图3所示。

图3　桥头搭板横断面

对于浅层的桥头搭板脱空病害，地质雷达检测技术能够清晰的显示出脱空部位及脱空程度。

3.3检测结论

通过对地质雷达检测数据的整理分析可知，运营一段时间后的高速路存在大部分桥头搭板下层局部不密实、脱空等病害。病害位置主要出现在搭板靠近桥头端的一定范围内，分析其产生原因：(1)主要由于台背路堤的土体在荷载作用下除了弹性变形外，还伴有残留变形(又称永久性变形或俆变变形)，即使压实度达到95%以上，台后填料也会在自重和车辆荷载的作用下，缓慢产生压缩沉降。(2)在桥头侧的搭板是搭接到刚性的混凝土牛腿上的，所以桥头以外的搭板底部必定会在车辆荷载日积月累的振动下，逐渐密实而沉降，使桥头侧的搭板底部很容易出现不密实或者脱空现象；(3)桥头搭板脱空较为严重的，多数会伴随着跳头处伸缩缝破损，或者搭板桥头连接处桥面有明显裂缝，存在路面水下渗，冲刷搭板底部填料所致，以上原因与检测结果基本相符。

3.4养护建议

首先做好路面的防排水措施，防止路面雨水从伸缩缝破损(或其他防水层破损处)等位置渗入搭板下层结构中使路基被冲刷产生脱空。其次要及时对出现脱空的搭板进行搭板下层注浆封堵处理，注浆封堵的优点在于提高搭板下路基的均匀支撑能力，提高其强度。一般情况下路基可与板体形成致密胶结，相当于增加了板厚，增加搭板间的传荷能力，减轻车辆荷载对板体产生的疲劳损伤。

4结语

运用地质雷达检测技术，通过大量的桥头搭板脱空检测分析得出：(1)桥头搭板脱空病害一般出现在桥头侧一定范围内，在与路基连接的一侧往往是搭板跟随路基一起沉降；(2)在检测中出现脱空病害的桥头搭板处，往往伴随伸伸缩缝或路面防水层破碎病害，致使路面雨水下渗造成桥头搭板脱空；(3)台背处的路基回填碾压不密实也是引起桥头搭板脱空的一个重要因素。要想防止桥头搭板脱空，要在桥头处的刚性与柔性连接、搭板两头连接处的防水、台背回填压实度上下功夫。

参考文献：

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[2]刘云桢.工程物探新技术[M].北京：地质出版社，2006.

[3]李根林.高速公路桥头搭板脱空的压浆技术[J].淮北职业技术学院学报，2007,6(5)：84-85.

[4]吕富雪.地质雷达在高速公路路基勘察与处理中的应用[J].施工技术，2008,(37):249-251.

[5]蒋雪琴，李国维.桥头搭板脱空治理技术[J].水运工程，2009,(6):159-163.

The void disease detection and analysis freeway bridge slab

SHANG Guang-ming1，2

(1.Hebei Province Engineering Research Center of Structure and Road Materials；2.Experiment and Test Room of Traffic Planning and Design Institute of Hebei Province，Shijiangzhuang,Hebei 050090,China)

Abstract:Slab void, the disease is more common on the highway now, the use of geological radar detection technology, can achieve the kind of covert destructive diseases, efficient and accurate detection.Use of radar detection technology through a lot of slab void detection, summed up a common site Slab Void arise and take the plate off the three major factors affecting disease resulting empty:Bridge over the issue of rigid connection of the roadbed, road waterproof layer, abutment backfill compaction degrees.

Keywords:geological radar;highway;void slab

中图分类号：U418

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)01-0027-02

作者简介：商广明(1983-)，男，工程师，研究方向：桥梁与隧道。

收稿日期：2015-10-08