无损检测在公路路基路面中的应用

张淑娟 刘丹丹

摘 要：改革开放40年来，我国经济迅速腾飞，公路是国家最重要的基础设施，也随之步入了高速发展阶段。在我国公路建设里程持续增加的同时，很多早期修建的公路工程也面临着养护维修的局面。传统道路检测技术不仅会对路面结构造成破坏性的损伤，还存在工作效率低、代表性差等缺陷，面对着与日俱增的公路养护量，已无法满足现代道路建设需要。为克服上述缺陷，提高检测精度。无损检测技术在公路沥青路面脱空、沉陷、裂缝等病害检测中得到了广泛应用。本文在全面了解路面检测中无损检测类型的基础上，结合具体案例，提出车载落锤式弯沉检测法，以期全面提升检测质量。

关键词：无损检测;路基路面;探地雷达

1 路面检测中无损检测法的类型

无损检测是为了克服有损检测缺陷的一种检测方法，是指被检测对象使用性能不受到任何损害或影响的前提下，检测其内部结构变化情况。主要依托先进的设备、技术，采用物理、化学等方法进行测试与检查。作为工业发展必不可少的有效工具，无损检测是一个国家工业化水平的象征。在公路工程无损检测中，常用的无损检测方法包括激光路面平整度检测、探地雷达路面厚度检测、落锤式弯沉检测路面承载力等。具体如下：

1.1 激光路面平整度检测

在路面平整度检测中，最常用的检测方法如3 m直尺法、颠簸累积值法、激光平整度仪检测法等。激光断面仪是最常见的一种路面平整度检测设备，在路面检测中不仅可以检测路面平整度，还可以检测路面车辙和构造深度等。其主要构成包括激光传感器、加速度传感器、数据采集仪器等，能够在很短时间内完成路面平整度检测。其本质是采用了激光测距原理，一标准刚性梁上安装多个（两个以上）激光位移传感器，刚性梁可安装在车尾部。随着承载车的行走，测试仪会自动记录激光发射口到路面的距离，并绘制折线图输出，可以直观了解路面的变化情况。

1.2 探地雷达路面厚度检测

探地雷达也被叫做透地雷达，是利用发射天线将高频电磁波反射到地下，随后通过接收天线对反射回地面的电磁波进行接收。在地下介质中，电磁波传播过程中将遇到电性差异的分界面，这种情况下，便会产生反射现象。根据接收到的信息，如波形、振幅强度等，可判定地下介质的实际情况。相比其他检测方法，探地雷达的适用性更广泛，可用于岩石、泥土、混凝土、沥青等各类材料[2]。

1.3 落锤式弯沉路面承载力检测

在路面承载力检测中，多采用落锤式弯沉检测系统，其主要构成成分包括加载系统、控制与数据采集处理、位移传感器等。在计算机控制下，通过液压传动装置将重锤提升到一定高度，随后自由下落。强大冲击力作用于承载板，并向路面传递。此时形成的脉冲载荷将会促使路面在极短时间内变形。设置在各个位置的传感器便可对路面结构层的变形情况进行真实记录，并向计算机传送，测算出所需数据信息。

2 工程概况

某公路工程全长32.903 km，重载超载现象严重。此外，建成通车时间较长，在行车荷载和自然因素等长期作用下，路面早期病害严重，甚至已对道路使用性能造成了一定影响。本路段整体路段情况分为两段，其中K0+000～K8+180段，是在老县道基础上拓宽，现有路线长度为8 180 m，12 m为路面宽度。其他路段则是在原路线基础上改建，起讫桩号为K8+180～K77+739。2013年因路面病害严重，对严重路段原路面病害进行了挖除处治，轻微病害段仅做修补处理，随后在其上进行了沥青混凝土薄层罩面加铺处理。

3 路况情况分析

本工程存在较为严重的超载重载情况，加之自然因素等长期作用下，路面早期病害问题严重。随着使用年限的不断增加，路面病害进一步加剧，甚至出现了严重的沉陷、坑槽等病害，大大降低了路面的使用性能。本工程于2013年进行了一次薄层中修罩面处治，但仅能起到恢复表面功能的效果，未达到良好的原路面结构补强作用，因此，路面病害问题仍很严峻。甚至出现了反射裂缝等现象。为避免路面病害持续发展，为有效控制路面病害，提高路面使用性能，做好路面结构状况检测至关重要。近年来，无损检测已成为路面结构性能检测的重要手段。弯沉检测是路面养护维修当中最关键的一项指标，其目的是为了检测路面强度，了解道路使用性能，为后期养护提供可靠的数据支持，从而保证行车舒适性和安全。作为一种检测效率高、操作简单、精确度高的无损检测技术，车载落锤式弯沉仪已广泛运用到各种等级的路面结构性能检测。在动态荷载作用下，通过车载落锤式弯沉仪可产生动态弯沉与弯沉盆，从而对路面强度、承载力进行客观评价。车载落锤式弯沉仪是一种常见的路面无损检测设备，将其用于路面检测，可有效提升测定的精准度。

4 车载落锤式弯沉检测分析

4.1 试验检测流程

在路面无损检测中，采用车载落锤式弯沉仪检测时，需先布设测点，并按照既定的流程进行试验操作。

（1）测点布置。根据路面实际情况，确定测点位置和数量。一般，可将测点布设到行车道轮迹带上，并利用距离传感器定位，从而获取弯沉值。

（2）试验过程中，要根据具体情况，适当调节车载落锤式弯沉仪的承压板位置，保证其始终与测点对应，随后放下所有传感器，并将落锤装置启动。待车载落锤式弯沉仪自由下落后，将有巨大冲击力产生，在此过程中传感器可自动捕捉到落锤对路面结构所形成的位移变化，通过计算机设备便可自动记录与计算该变形情况，从而获取路面动态弯沉盆。

4.2 试验检测结果

通过车载落锤式弯沉仪对本路段进行弯沉检测，所得结果如下：弯沉值分布范围在15～30（0.01 mm），占40%左右，弯沉值在30（0.01 mm）以上的，占30%左右。由此说明，本工程的弯沉值、变异系数偏大，相比设计弯沉，实测弯沉值较大。

为了有效控制计算误差，在计算时，需对温度、湿度等环境因素是否会影响弯沉盆进行综合考虑。一般可做温度场试验，将传感器埋设到路线内，从而获取路面结构层的实测温度，并得到温度修正系数。结合实际情况进行弯沉季节修正，所选计算公式如下：

其中，代表弯沉可由表示;全部测点弯沉的平均值可由表示;全部测点弯沉的标准差可由S表示;保证率有关的系数可由Z0表示;温度修正系数可由K3表示;季节修正系数可由K1表示。

通过公式可得弯沉结果，弯沉平均值为25（0.01 mm），标准差为15.26（0.01 mm），变异系数为61.02%，代表值为50.01（0.01 mm）。

4.3 路面结构承载力评价

经分析，本路段路面结构弯沉较大，局部路段土基模量小，存在严重的路面病害问题，路面结构已无法达到当前交通流量需求，因此，需进行改造处治。基于经济性原则，为充分利用原路面结构，应尽可能降低挖补量，仅挖补严重病害路段。方案为弯沉40（0.01 mm）以上部分做挖补补强处治，待基层底基层挖除之后，可填补水泥穩定碎石，20 cm～30 cm厚。此外，铣刨面层沥青混合料，或加铺冷再生沥青混合料。由此可见，适当调节路面结构组合形式，如调整基层或面层厚度，提升土基承载力，便可满足重载交通需求。

5 结束语

综上所述，传统检测技术多为钻芯取样法，该检测法将会破坏路面结构，且取芯检测点位密度较小，不利于检测的准确性。无损检测技术的出现，弥补了传统钻芯取样技术的不足，更具高效化、精确性。尤其是超声波检测法的应用，可以便捷、低成本、准确地检测出评价公路工程的各项技术参数，如压实度、密度、平整度、厚度、渗水系数等。这也是有效控制公路工程质量的关键，与公路事业能否稳定、持续发展意义重大。

参考文献：

[1]赵建三，郭云开，唐平英，等.公路路基工程质量无损检测综合技术试验研究[J].长沙铁道学院学报，2003，21（1）：34-38.

[2]赵建三，李亭.瑞雷波法应用于高速公路路基工程质量无损检测试验研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2003，30（1）：107-112.