高速公路养护路面检测技术应用

文 / 吴邦强

引言

在高速公路养护工程项目开展的阶段，路面养护工程作为系统性的工作，能够在实践阶段通过科学有效的检测技术，了解路面的结构情况，从而在对存在的病害问题进行综合反馈后，给养护工程开展奠定良好基础。所以对路面检测技术的应用情况进行分析，寻找出更为科学有效的技术方案，对推动交通事业发展有积极作用。

一、路面养护管理内涵

路面养护就是通过对路面实施保养与维护的相关工作，提高路面运行效果，对于保障交通安全性有重要作用。公路是经济与社会发展的重要基础设施，所以我国在大力建设公路项目的同时，也对养护管理工作予以充分重视。公路经过长时间的运行，导致很多问题的存在，比如路面松散、沉陷等。这些问题如果不能及时有效地解决，极易导致交通事故的发生，给车辆行驶安全性造成不良的影响。路面养护工作的复杂性较高，也只有加强了路面养护管理，才能提高公路运行的安全性和舒适性。路面养护通常包含大修与小修两种，小修就是对于局部出现问题的结构进行修复处理，比如坑槽、啃边等。

二、路面工程常见问题

（一）裂纹沉陷

裂纹是目前公路路面比较常见的病害问题，其发生原因众多，对于路面的运行造成一定程度的影响。裂缝的形式比较多，比如网状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝等，每一种裂缝的发生原因都不同。

对于网状裂缝来说，其形成的原因是因为路面结构内含有泥灰层，这种材料的强度比较差，稳定性不足，在雨水进入到内部，经过车辆的碾压而出现唧浆的问题，进而形成网状裂纹；沥青路面的质量比较差，粘结性较低，抗裂性不足，且有水分进入到结构内，容易导致网状裂纹。裂缝发生之后，承载性能会快速的降低，路面下陷的问题就会发生。此外，裂缝的两侧容易出现新的裂缝问题，形成恶性循环。

（二）凹凸不平

路面出现凹凸不平的问题，主要的表现形式就是坑槽，这是在车辆荷载持续碾压作用之下，路面发生局部脱落的病害问题，进而形成坑洼的结构。

通常来说，坑槽以小面积的形式存在，一般不是一次性出现的，是长期的影响和作用而出现的，开始出现局部的龟裂问题，逐步发展变大，最终形成坑槽。

该病害问题还会以车辙的形式出现，车辆在路面上形式，有大量的车辆在相同位置上碾压，长期发展之下就会出现凹槽，这就是车辙。还有一些外部环境因素的影响，导致车辙病害的发生，也有可能是沥青路面设计不合理。

（三）错台松散

错台是路面结构部位出现接缝部位相对位移的情况。因为道路行驶的车辆数量比较多，相邻的路面结构受到不同荷载的作用而导致高低不平情况的发生，进而导致错台的问题。错台问题的出现会导致路面平整度下降，长期影响之下，也会诱发裂缝的危害。错台病害会导致美观性比较差，也会影响通行的舒适性、安全性，缩短使用寿命，造成巨大的损失。

路面松散实际上是路面集料在表面脱落。这是因为在混合料内，加入的沥青材料比例较少，无法达到粘结性的要求，车辆碾压作用而导致集料流失，导致松散问题的发生。

三、检测技术在路面养护工程中的应用

（一）现场试验检测技术

沥青路面面层在检测中，要从多个方面分析，本文介于篇幅的原因，主要分析平整度与弯沉方面，以了解具体检测方法。

1.平整度检测

路面平整度对于公路质量产生直接影响，也关系到车辆行驶舒适度。对于该方面的检测，其设备主要是断面类以及反应类，前者是应用设备进行路面的凹凸情况检测，比如3m长直尺、平整度仪、激光断面仪等；后者则是通过车辆行驶到路面上，检测车辆颠簸的情况，一般是车载颠簸累积仪、断面分析仪等。通过车辆的行驶可以完成检测工作，准确的确定平整度参数，作为路面结构的质量评价，了解路面平整度参数，对于公路路面质量的评判以及维修处理有着重要的帮助。

上文中的设备应用都有一定的条件，必须在高等级公路项目中进行检测，并且保证车辆处于高速、匀速的状态下进行，且是连续性检测的方式，但是目前的交通拥堵问题比较严重，车辆行驶的不均匀性成为普遍形式，所以容易导致检测的准确性不足，给路面的质量判断产生不良的影响。路面平整度的概念不只是从车轮迹带的纵向不平整方面出发进行，因为其容易忽视横向不平整的问题，所以需要从行驶质量指数展开分析，全面了解路面不平整度的问题。当前主要是通过新的路面行驶质量评价指数，即行驶舒适指数方面来反映出车辆行驶的质量，从路面二维层面上的变形来取代原有轮迹带的纵向变形分析方式。

2.弯沉检测

路面结构的承载性能是重要参数，通常是利用检测路表的回弹弯沉值方面来进行。随着我国的科学技术逐步发展，快速弯沉检测技术被广泛研发和应用。尤其是激光动态弯沉测量系统的应用，效果得到了很大的提升。比较常见的设备如下：贝克曼弯沉仪、自动弯沉仪、落锤式弯沉仪（FWD）等。

贝克曼弯沉仪法检测的效率比较低，同时还会有人为干扰因素的影响；自动弯沉仪可以在连续路面上进行高密度的检测，每日检测点数达2000点；FWD是模拟汽车快速运行情况下而研发应用的，也是目前比较常见的弯沉检测设备之一。其中，贝克曼梁在我国路面设计标准参数测定中应用日益广泛，其他方法可以实现静态回弹弯沉测量。

数据采集方式应用后，可以快速掌握路面回弹弯沉参数，这是试验性模拟参数的方式，并不是在实际的车辆荷载之下所出现的真实弯沉值，导致应用效果比较差。同时，当前的数据采集水平较低，工作效率较差，且都是在规定距离范围内实现数据采集，交通干扰和影响比较严重，多数都是在夜间完成的。因此，需要结合实际情况改进数据采集方式。当前滚轮式弯沉仪（RWD）被研发和应用，使得路面车辆行驶荷载之下的真实弯沉值取代原有回弹弯沉值，以确定路面结构承载性能是否合格。

（二）路面快速检测技术

1.激光断面仪

该设备中包含激光传感器、加速度计、陀螺仪等，且有先进的数据采集和处理系统。激光单位中包含一个测头和A/D转换器组成，该设备是应用自动测试头进行信号转换信息，可以实现数据的输出和控制。激光传感器对于路面进行检测，发射与接收获取的信息，可以通过夹角的计算以检测确定高度参数，并且将激光器、惯性单元、里程计等全部都存储到计算机内，在屏幕上显示。在全部数据处理工作完成后，可以真实反映出路面特点。激光路面短路仪是一种和路面无接触的测量仪器设备，在90km/h的测量速度下，各个路面就会成为同步测量，比如平整度、车辙、裂纹等。

2.滚轮式弯沉仪

在FWD成功研发和应用后，测量速度为90km/h的滚轮式弯沉仪（RWD）也被人们研发和应用，其应用高频激光扫描方式，进行车辆连续行驶测量弯沉值，精度水平较高，可以达到路面全面检查，其测量数据比较完善，真实性较高，并不是模拟荷载的弯沉。因此应用RWD并不会受到交通的影响，所以是弯沉值检测效果良好的设备。而美国研发成功的滚动动力弯沉仪（RDD）的加载原理与RWD类似，实现连续性测量，信息数据量比较大，且应用滚动式弯沉传感器实现测量，准确掌握破损图像。但是因为其测量行驶速度为2.5km/h，所以应用概率较低。

（三）三维激光技术

传感器技术的全面发展，二维成像数据采集技术被大量的应用，以三维高程作为基础进行路面裂缝的检测，三维激光技术可以获取分辨率较高的三维连续横向路面轮廓，其系统内包含大量的信息，系统内安装有传感系统，及时准确的掌握信息。

激光技术的优势就是精度较高。其系统内安装有三维编码器，直接将测量后的数据信息制作成为模型，给操作人员他拱深度、强度方面的信息。将全部信息处于可控范围内，经过初步验证和分析，三维激光系统在实验室内可以检测≥2mm宽度的路面裂缝，同时在照明环境之下实现路面裂缝的检测，检测结果是一致性的。因此，三维激光技术对于路面弯沉参数检测效果良好，速度快、精度高，可以直接创设模型系统，达到人们使用的需要。

四、结语

综合以上分析，在高速公路养护路面工程中采取路面检测技术，可以对路面的病害问题进行全面的了解，给后续养护工程的开展奠定良好的基础。就目前现状而言，路面检测技术的类型也是比较多的，所以在往后项目开展阶段，只有在根据路面检测的需求，针对性地选择相应的技术的情形下，才能够保证检测的结果，达到实际需要。