公路工程常見(jiàn)病害及試驗(yàn)檢測(cè)方法探討

王振華 中鐵九局集團(tuán)工程檢測(cè)試驗(yàn)有限公司

公路在投入使用后，受到車(chē)輛荷載、氣候條件等諸多因素的影響，路面會(huì)出現(xiàn)各種病害問(wèn)題，如坑槽、松散、車(chē)轍、擁抱、裂縫等。一旦路面出現(xiàn)病害，會(huì)影響行車(chē)安全性和舒適性。為此，應(yīng)采取有效的試驗(yàn)檢測(cè)方法，對(duì)公路路面進(jìn)行檢測(cè)，依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，制定病害處置措施。借此下面就公路工程常見(jiàn)病害及試驗(yàn)檢測(cè)方法展開(kāi)研究探討。

一、公路工程試驗(yàn)檢測(cè)方法

（一）彎沉檢測(cè)

該檢測(cè)方法采用杠桿原理，將彎沉測(cè)定梁安裝在測(cè)試車(chē)底盤(pán)下面，支撐地面保持不動(dòng)，在測(cè)試車(chē)輛通過(guò)位移傳感器裝置之后，傳感器探頭會(huì)自動(dòng)記錄下相關(guān)數(shù)據(jù)，輸出路段彎沉檢測(cè)結(jié)果。在采用彎沉檢測(cè)技術(shù)時(shí)，必須注意以下方面：

1.在對(duì)長(zhǎng)距離路段進(jìn)行彎沉檢測(cè)時(shí)，需要拆卸掉影響車(chē)輛通過(guò)的部件和組件，將其移動(dòng)到檢測(cè)區(qū)域內(nèi)再安裝。

2.彎沉檢測(cè)依賴(lài)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，需根據(jù)系統(tǒng)操作提示輸入相關(guān)指令。

3.在測(cè)試之前標(biāo)定自動(dòng)彎沉儀，以提高位移傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確性。

4.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可自動(dòng)存儲(chǔ)記錄彎沉值、分節(jié)點(diǎn)和彎沉盆數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成彎沉峰值柱狀圖和彎沉盆圖形，計(jì)算出彎沉平均值和曲率半徑，將其換算為回彈彎沉，可將該數(shù)值作為公路路面強(qiáng)度評(píng)定的依據(jù)。

（二）3m 直尺檢測(cè)

在檢測(cè)路面上放置3m 直尺，從直尺一端勻速移動(dòng)畫(huà)圖儀，將其移動(dòng)到另一端。在移動(dòng)時(shí)，畫(huà)圖儀受到路面高低不平的影響會(huì)產(chǎn)生畫(huà)針運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)在輸力輪的作用下滾筒輪會(huì)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，促使紙帶移動(dòng)，畫(huà)針會(huì)在移動(dòng)的紙帶上自動(dòng)畫(huà)出幾何量的變化，將其換算為平整度。直尺檢測(cè)法適用于已經(jīng)壓實(shí)成型的路面檢測(cè)，可以根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)路面平整度和施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。但這種方法需耗費(fèi)人力，且測(cè)量效率和精度相對(duì)偏低，在當(dāng)前的公路試驗(yàn)檢測(cè)中應(yīng)用的越來(lái)越少。

（三）激光平整度儀測(cè)定法

該測(cè)定方法運(yùn)用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，包括激光傳感器、陀螺儀、加速度計(jì)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。在檢測(cè)過(guò)程中，將激光傳感器安裝到測(cè)試車(chē)輛底盤(pán)處，讓測(cè)試車(chē)輛勻速行駛在路面上，由激光傳感器發(fā)射并接受激光信號(hào)，自動(dòng)生成路面平整度的相關(guān)信息。在信息生成過(guò)程中，信號(hào)處理系統(tǒng)要對(duì)激光模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，借助數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)換算出平整度指標(biāo)，該檢測(cè)方法能夠自動(dòng)采集汽車(chē)行駛過(guò)程中收集的多個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，提高平整度檢測(cè)的精度。

（四）抗滑性能試驗(yàn)檢測(cè)

在抗滑性能檢測(cè)中，可通過(guò)測(cè)得路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦擺值等關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)路面抗滑性進(jìn)行評(píng)定。

1.制動(dòng)距離法。讓測(cè)試車(chē)輛在潮濕路面上行駛，始終保持勻速，要求車(chē)輛緊急制動(dòng)，測(cè)試車(chē)輛減速滑移至停止的距離，計(jì)算出路面摩擦系數(shù)，用以判定路面抗滑性能。在試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，必須中斷路面交通，減少車(chē)輛被制動(dòng)產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.人工鋪砂法。選取一定量的砂子，已知砂子體積，將砂子均勻攤鋪到路面上，對(duì)砂子攤鋪面積進(jìn)行測(cè)量，用砂子體積除以覆蓋面積得到構(gòu)造深度指標(biāo)。這種實(shí)驗(yàn)檢測(cè)方法具備操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快的優(yōu)勢(shì)，可以準(zhǔn)確測(cè)量路面構(gòu)造深度，測(cè)定路面抗滑性能、粗糙度和排水性。

3.擺式儀法。將橡皮滑塊安裝到擺式儀的錘面底部，讓擺錘做自由下落運(yùn)動(dòng)，當(dāng)橡皮滑塊與地面接觸后會(huì)受到摩擦力的作用損失部分能量，使得擺錘只能回?cái)[到一定高度，根據(jù)回?cái)[高度計(jì)算出摩擦擺值?；?cái)[高度會(huì)隨著摩擦阻力的增大而變小，該實(shí)驗(yàn)測(cè)試法屬于定點(diǎn)測(cè)試，能夠測(cè)量出瀝青混凝土路面的抗滑性能。

4.摩擦系數(shù)測(cè)定法。在潮濕路面上測(cè)試，測(cè)試車(chē)輛上重新安裝專(zhuān)用試驗(yàn)輪胎，將試驗(yàn)輪胎方向與車(chē)輛行駛方向偏移適當(dāng)角度，檢測(cè)路面對(duì)輪胎產(chǎn)生的橫向摩擦阻力。通過(guò)橫向摩擦阻力和試驗(yàn)車(chē)輛載重求得橫向摩擦系數(shù)，根據(jù)橫向摩擦系數(shù)評(píng)定路面的抗滑性。

5.激光構(gòu)造深度測(cè)試法。先要確定檢測(cè)路面，再利用中子源發(fā)射多束光線，光線照射到不同深度的路表層之后返回，傳輸?shù)蕉O管內(nèi)，最后根據(jù)二極管點(diǎn)亮的時(shí)間計(jì)算出構(gòu)造深度。該方法具備操作簡(jiǎn)便、測(cè)試速度快的優(yōu)勢(shì)，但僅適用于干燥狀態(tài)下的路面抗滑性能測(cè)試，若將這種方法應(yīng)用到不平整、裂縫多的路面測(cè)試，則會(huì)降低測(cè)量精度。

（五）壓實(shí)度試驗(yàn)檢測(cè)

路面壓實(shí)度檢測(cè)需要測(cè)量公路施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際密度，將該密度值除以室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度，即得出壓實(shí)度，用以評(píng)價(jià)路面壓實(shí)質(zhì)量。

1.室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度需要根據(jù)瀝青混凝土路面所用的材料結(jié)構(gòu)，確定相應(yīng)檢測(cè)方法，求得標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)曲線上的最大值，在計(jì)算過(guò)程中還要計(jì)算出最佳含水量指標(biāo)。

2.公路等級(jí)越高，路基強(qiáng)度越強(qiáng)，對(duì)公路施工中的壓實(shí)度要求也會(huì)相應(yīng)提高。一級(jí)公路的壓實(shí)度要求為：路床0～80cm 的壓實(shí)度不小于96%；路堤80～150cm 的壓實(shí)度不小于94%，150cm 以下的路堤不小于93%。

二、公路工程常見(jiàn)病害

（一）坑槽

公路投入使用一段時(shí)間后，瀝青路面面層的集料會(huì)出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，致使路面產(chǎn)生坑槽，影響行車(chē)安全。造成坑槽的原因?yàn)椋?/p>

1.路面面層的孔隙率較大，雨水滲入瀝青混合料基層與面層中，受到車(chē)輛荷載作用產(chǎn)生反復(fù)沖刷力，造成集料松散脫落。

2.路面施工時(shí)壓實(shí)度未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，降低瀝青混合料的黏結(jié)力，加之路面受交通荷載的長(zhǎng)期作用，導(dǎo)致面層集料脫落。

（二）松散

路面混凝土松散變形，產(chǎn)生圓形坑洞、網(wǎng)裂、瀝青剝落等病害。造成路面松散的原因?yàn)椋?/p>

1.路面施工中在底面鋪設(shè)質(zhì)量較好的黏結(jié)防水層，當(dāng)水滲入到地面層時(shí)無(wú)法繼續(xù)下滲，滯留在表面和中面層，導(dǎo)致路面混凝土強(qiáng)度減弱，出現(xiàn)表面網(wǎng)裂變形。

2.路面施工中沒(méi)有在基層頂面鋪設(shè)黏結(jié)防水層，且下封層質(zhì)量不合格。在受到雨水滲入、行車(chē)荷載的作用下，基層表面的水泥細(xì)料會(huì)隨著外力作用脫落，對(duì)表面層、中面層造成嚴(yán)重的水破壞。

（三）車(chē)轍

流動(dòng)性車(chē)轍常見(jiàn)于縱坡上坡路段，若該路段經(jīng)常通行重載車(chē)輛，會(huì)加重車(chē)轍對(duì)路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的破壞程度。造成嚴(yán)重車(chē)轍的原因?yàn)椋?/p>

1.瀝青混凝土礦料級(jí)配難以滿足路面行車(chē)要求，公路施工采用連續(xù)式密集配，這種礦料級(jí)配混凝土?xí)诔掷m(xù)高溫狀態(tài)下形變，若受到重載交通車(chē)輛輪胎的來(lái)回碾壓，則會(huì)出現(xiàn)轍槽。

2.瀝青混凝土中使用過(guò)多細(xì)集料，在降水期間，雨水只滯留到中面層，會(huì)減弱混凝土強(qiáng)度，易產(chǎn)生車(chē)轍，且車(chē)轍兩端會(huì)鼓起變形。

（四）裂縫

1.受路基不均勻沉降、施工接縫處理不當(dāng)?shù)挠绊?，在路面行?chē)方向會(huì)出現(xiàn)縱向裂縫。

2.混凝土路面養(yǎng)護(hù)不到位，使得基層發(fā)生溫縮或干縮的情況，會(huì)產(chǎn)生瀝青路面橫向裂縫。

3.路面受車(chē)輛荷載作用處于應(yīng)力應(yīng)變交替變化的狀態(tài)，一旦交通荷載施加的外力超過(guò)混凝土路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，則會(huì)導(dǎo)致路面龜裂，形成大面積破壞。

三、結(jié)語(yǔ)

公路在使用過(guò)程中，路面的病害問(wèn)題很難避免，一旦發(fā)生病害，不僅會(huì)對(duì)行車(chē)安全性造成影響，還會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞。因此，應(yīng)當(dāng)采取有效的方法，對(duì)路面進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，按照檢測(cè)所得的結(jié)果，制定路面病害處置方案，以此來(lái)解決路面病害問(wèn)題。未來(lái)應(yīng)加大對(duì)公路試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的研究力度，除對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)方法進(jìn)行改進(jìn)和完善之外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)一些新的技術(shù)，從而更好地為公路路面病害整治服務(wù)。