红外透水检测技术在高速公路养护中的应用

陈曙 龚睿 翟晓阳

（1.广州高速公路有限公司营运分公司，广东 广州 51000；2.河南省高远公路养护技术有限公司，河南 新乡 45300）

一、概述

目前，我国高速公路通车里程已经超过了16万公里，位居世界第一，其中大部分为沥青路面。在高速公路沥青路面迅速发展的同时，在多方面因素影响下，也出现了不同程度的损坏。大量沥青路面养护实践案例表明，水损坏是沥青路面病害发生及进一步扩展的主要诱因。当水渗入到路面结构内，再经过行车荷载作用后会产生高孔隙水压力且形成高流速水流，从而导致路面出现一系列病害，降低使用寿命，甚至严重影响行车安全。

路面水损坏的防治，是高速公路养护工作的重中之重。其关键是提前检测并发现沥青路面的透水区域，及时有效地养护和修复路面，以达到延长公路的使用寿命，降低维护成本，提高道路综合效益的目的。

目前，国内外通常采用路面渗水系数来进行沥青路面透水性评价，而沥青路面渗水系数是单点检测，其检测结果代表性差、检测速度慢、受人为因素影响大。因此，业内急需一种可以快速检测且检测结果具有代表性的新型检测方法。红外透水检测技术符合上述条件，并已在国内多条高速公路养护项目中得到了良好的应用。

二、红外透水检测技术

红外透水检测技术的基本原理是运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并进一步计算出温度值，然后根据温度差值来评价物体的相关性能。由于沥青路面存在空隙率，路面不同位置的透水情况存在一定的差异，因此雨后结构层内含水量有所不同。当日照强烈时，水分蒸发将带走路面热量，使路面反映出不同的温度值，通过分析红外图谱可以判定路面透水性。

为了验证红外透水检测技术的可行性与准确性，本文进行了大量的试验。通过不同空隙率的车辙板试件模拟不同透水性的路面，再采用模拟太阳光照射产生，最后采用红外测温仪测试试件表面温差随照射试件的变化。根据试验数据对比分析发现，沥青混合料的表面温度与其透水性具有良好的相关性，在不同大小的空隙率区域中，同一种沥青混合料的表面温度存在明显的差异。试件渗水系数与表面温差存在线性关系，相关系数为0.8557，其回归方程如式一所示。

式中，y表示路面温差；

x表示渗水系数。

在一系列验证试验中，红外透水检测技术已经逐步得到完善，并且根据试验数据对沥青路面的透水性评价采用5级划分，等级数越高，透水程度越高。

红外透水检测技术相对于常规的沥青路面渗水系数检测技术具有较大的优势。在检测过程中仅需一人操作，检测速度可达到120km/h，且不需要封道，检测效率较高。在数据采集的过程中，数据的采集密度为纵向1cm，横向8通道连续性采集，检测数据密度高、检测结果连续且有代表性。

三、红外透水检测技术的应用与实践

（一）路面透水性检测评价

广州某高速公路于2012年建成通车，通车运营6年后，部分路段出现了不同程度的破损，通过现场调查分析发现大部分是由水损坏引起的，其中局部病害采取多种零星修补的方式进行养护处理，但坑槽、唧浆等典型病害仍不断出现。因此，在该条高速公路养护工程中，采用了红外透水检测技术全面检测沥青路面的透水情况。

通过红外透水检测技术对高速公路进行全面的透水性检测后，结果显示，路面的透水比例高达17.3%，其中透水等级为2级的占6.5%，透水等级为3级的占10.8%，这表明路面透水严重。透水检测结果如表1所示。

表1.路面红外透水检测结果

对比分析路面破损数据和透水性检测数据发现，出现破损路段的红外透水检测结果均显示透水严重，路面水损坏和路面透水性有密切的关联性。

为了验证红外透水检测结果的准确性，本文试验随机选取红外透水检测结果中透水严重的路段和不透水路段各一段，按照《公路路基路面现场测试规程（JTG 3450-2019）》中T0971-2019的试验方法检测渗水系数。检测结果显示，路面渗水仪测出的渗水系数与红外透水检测结果高度吻合。不透水的路面其渗水系数基本为0，透水严重的路面渗水系数相对较大，充分证明了红外透水检测结果的准确性。

表2.路面透水检测结果

（二）跟踪与评价

2018年，相关单位对透水严重的路段开展了预防性养护处理。根据红外透水检测结果，先修复旧路面已出现的病害，再采取微表处整体罩面方法提升该路段的防水性能。

在采取针对性的预防性养护措施3年后，再次对路面开展调查和分析，路面性能状况得到了明显的改善。原来透水严重的路段，在实施预防性养护后，水损坏病害的发生率大幅度下降，全线路面出现的水损坏病害较养护施工前降低了76%。沥青路面在红外透水检测结果指导下的预防性养护取得了良好效果。

四、结语

本文从检测机理、室内模拟试验及工程案例三个方面对红外透水检测技术展开分析，得出了以下结论。

红外透水检测技术是一种采用红外测温技术检测道路表面温度，通过对比道路表面的温度差异程度来评价沥青路面透水性的新型检测技术。室内模拟试验表明，车辙板试件在模拟太阳光的照射下，试件的表面温差与其透水性有较高的相关性。工程案例的应用分析结果表明，红外透水检测结果与路面水损坏及路面渗水系数相关性较好。红外透水检测技术可以提高沥青路面预防性养护的有效性和应用效果。