对检测技术在路面养护工程中的探讨
2016-03-23
一、检测技术在路面养护工程中的内容
在实际的路面养护工作中，对于一般路面养护工作，其整体方案总结为：首先通过竣工文件系统的了解该项目建设期遇到的相关问题及解决方案，并对通车以来的历年路面养护工程、病害治理工程以及检测评价报告等资料进行分析，客观全面的了解该项目路面技术状况的发生、发展过程，找出调查重点，指导技术人员进行有重点的调查和检测分析工作，对典型病害和代表路段进行深层的研究，结合现场检测和室内试验，分析病害机理，并在总结国内其它高速公路病害治理的类似工程经验的基础上，为治理路面养护工程提供有力的数据支持和理论依据，并制定更为针对性的、科学、适用、经济的病害治理及养护工程检测方案。主要包括：
1）、对项目路段路面破损进行全面、系统的调查； 2）、对项目段进行必要的技术指标：平整度、路面结构强度（弯沉）、车辙等进行检测。3）、进行必要的探坑、取芯配合室内材料试验，结合路面强度、车辙等检测结果，分析病害产生原因； 4）、在外业调研资料及试验分析结果的基础上对该段进行路面病害治理施工图设计、补强或罩面施工图设计及必要的附属设施恢复完善施工图设计； 5）、编制招标文件的图纸、技术规范等； 路面状况调查包括：沥青路面破损位置、范围和程度调查；路面结构强度检测；路面平整度检测；路面车辙检测；现场试验和室内试验等方面内容。
二、检测技术在路面养护工程中的具体应用
高速公路沥青路面养护工作中需要的检测技术及具体应用如下： 1）、路面病害破损调查，派有丰富经验的技术人员，配备相关的测量工具，进行现场调查，并绘制路面病害图。 2）、弯沉及平整度、车辙检测 采用自动弯沉仪和落垂（FWD）弯沉仪相结合对项目范围内的行车道和部分超车道进行自动弯沉普测和FWD重点部位的测量。采用激光平整度检测仪对全路段行车道及超车道进行平整度检测，统计出平整度较差路段。车辙检测：采用自动车辙仪对超车道、行车道进行车辙测量。并整理得出小于15mm、15mm～30mm、大于30mm不同病害程度的车辙路段。 3）、钻芯、挖探、切割横断面等现场试验 对路面行车道、超车道和不同的代表性病害处和段落进行现场钻芯和挖验，确定病害发展深度、程度掌握路面病害发展程度，路面结构层位，并选取芯样进行室内材料试验，分析病害产生的原因，并对照强度检测数据逐一确定治理范围和深度。对代表性的样品进行相关室内试验。 车辙横断面切割：在车辙发生的主要部位（行车道），选取车辙典型深度和较大深度处，垂直于行车方向在整个行车道范围内横向切割条状沥青混凝土样本，深度为整个沥青面层，宽度为20cm。通过切割车辙样本，直观判断沥青面层和结构层的变形情况，分析判断发生变形的主要层位，并取样品做相关室内试验，通过从材料方面出发，分析车辙产生的原因，为治理工作提供依据。 4）、地质钻探：针对严重的纵向裂缝病害，进行钻探检测，取整孔芯样，以判断路基中有无滑动面；通过室内试验分析路基填土状况；地基中有否较弱土层，厚度、埋深等，并对较弱土层的物理力学性质进行试验研究；原则上每个较长纵缝段选取3个断面，每个断面分别在上下行的硬路肩，行车道、超车道布孔 5）、雷达检测：采用地质雷达沿裂缝垂直于行车方向进行扫描检测，目的是探明裂缝深度，裂缝沿深度的变化情况，是否存在滑动面，配合地质钻探结果，为裂缝的治理工作提供依据。6）、渗水试验：采用路面渗水试验仪，对沥青路面的渗水情况进行详细检测。平均每5公里1组。 7）、室内工程试验：对沥青混合料的油石比、矿料极配、强度、密度、疲劳等参数进行试验，沥青老化、粘度、软化点、针入度及其他沥青常规试验，土的物理力学试验，无机结合料组成试验。 8）、相应路段沥青路面温度场检测与分析：采用自动无纸记录仪及气候调查等手段，对沥青路面温度场进行检测和分析，以用于混合料动稳定度和低温应变等指标确定，以及改性沥青等材料各技术指标的有针对性的制定。 根据以上对路面破损调查的原始记录汇总整理，划分典型病害路段，结合路面检测报告综合分析以及对全路段取芯试样的沥青混合料试验，土样物理力学指标，基层各种指标，针对车辙病害、纵缝病害、横缝病害、水损坏病害以及网裂病害等进行综合分析，编制分析报告，制定出经济、有效的病害治理方案及补强及罩面检测方案。
三、弯沉检测在高速公路沥青路面病害治理工程中的应用实例
对于半刚性基层沥青路面而言，路面弯沉值是体现路面强度的重要指标，它与行车作用下路面的实际工作状态有着很好的相关性，为判定路面病害成因及破坏程度提供了依据。实测弯沉的大小取决于路面结构层强度的大小，通过这些测值能够表明路面强度的状况及相对差异，反映出结构层位病害弱点的所在。
弯沉检测以及相应的路面病害调查检测工作，宜尽可能地安排在一年中的最不利季节，路面处于最弱时期进行，对于广东省每年的3月上、中旬的春季冻融期间。并与相关病害调查工作结合起来。目前我检测中心已对全省各条高速公路都做有系统的自动弯沉检测，建立了相应的数据积累。下面以弯沉检测在广深高速公路深圳段沥青路面养护工程中的分析应用为例，详细说明检测技术对于养护工程的重要性和实用性。广深高速公路全长122.8公里，宽33.1米，双向6车道、全封闭、全立交，限速为120km/h。沥青路面上面层为4cmAC-16 I (调整)的中粒式沥青混凝土，中面层为5cmAC-20 I型中粒式沥青混凝土，底面层为6cmAC-25 I型粗粒式沥青混凝土。上基层为19cm水泥稳定碎石，下基层为19cm二灰稳定碎石，底基层为20cm二灰土。自1997年7月竣工通车以来，至今已运营了十年多的时间，经历了几次的路面维修养护。 通过对全线弯沉分布汇总的分析，路况较差、弯沉值偏大，之间都具有一定的规律性。全线弯沉值较大段落基本上集中在某几个施工标段内，分别表现出不同的病害特点。这与施工单位的队伍素质、管理水平有着很大关系。如同样是高填方路基，有的路段几乎没有病害发生，而有的路段则出现多条纵向裂缝、网裂等。以下摘取其中横缝密集、纵横缝交叉严重、纵缝较为严重以及广州方向无明显病害等几段弯沉检测散点图做对比分析。 1、广州方向K47～K48横缝密集路段。广州方向K47～K48路段内，根据病害调查，共有67条横缝，且在行车道、超车道都有纵向裂缝，实测弯沉值离散较大，弯沉值也大。虽然在K47+100～K48+600路段内已经对原沥青混凝土上面层进行过挖补处理，但从处理效果上看，弯沉值仍较大，开挖发现，原水泥稳定碎石基层顶面存有大量横、纵向裂缝，且缝宽较大，纵向裂缝与横向裂缝交叉形成网裂，基层强度衰降。二灰碎石顶面纵横向裂缝也很明显，强度较低。通过对照分析，说明此前病害挖补路段的处理不彻底，致使检测弯沉值依然较大。所以，在病害挖补治理过程中，一定要做到彻底挖补，不留后患。 2、深圳方向K35～K36纵横缝交叉严重路段。深圳方向K45～K46路段内，根据病害调查，共有94条横缝，行车道两条轮迹带处存有纵向裂缝。在K35+100～K35+200段内，有40米已挖补至二灰碎石顶面，所以此段的代表弯沉值为0.22mm。其它已经做过的挖补路段，弯沉值依然较大的原因仍然是由于病害处理的不彻底。开挖发现，基层顶面也存在大量纵向裂缝，且缝宽较大，纵向裂缝与横向裂缝交叉形成网裂，基层强度衰降。
由以上对比分析可以看出，病害表现明显的路段，代表弯沉值均大大超出了设计允许弯沉值，说明该段路面的整体强度已经明显不足，路面或基层甚至土基等都会存在不同程度的病害。主要原因是来自透水性水损害，造成了沥青面层、基层整体强度的衰变。代表弯沉值小而均匀路段，路况良好，沥青混凝土面层和基层基本无病害。因此，在检测及设计时，可以通过分析路面强度检测的结果，并对照路面病害现场调查情况，识别出路面结构层发生强度衰减的路段，再进一步结合FWD、钻孔取芯、探坑挖验等检测手段，对路面病害进行定性和定量的评价，为病害治理方案的确定提供更加科学的依据。 通过弯沉检测在广深高速公路路面病害治理工程中的应用，结合对典型、代表性病害部位的钻孔取芯、探坑挖验等综合分析，以及病害在治理过程中、治理之后的跟踪观测，可以分析判定路面病害发生的诱因、程度、层位及深度，从而能够明确提出路面病害的治理方案。在治理时能帮助技术人员有针对性的切中要害，做到彻底挖除，不留后患。因此，弯沉检测是一种较为理想的无损检测手段，值得在今后的道路设计、施工、养护中去分析和应用。以上是对弯沉检测与应用所做的分析，在实际养护过程中，对于检测技术的应用是全方面、综合性的。如路面破损调查、钻芯、雷达检测、室内试验，以及平整度、抗滑、车辙等检测结果的数据处理，都使得我们的沥青路面养护检测技术越来越更量化、更准确、更科学。因此路面养护检测技术是综合了最新检测技术、路面设计理论新理念、新工艺、新材料等多方面的一个领域，有着更为严格的综合性技术要求。
四、结语
目前，养护工程对检测技术要求上越来越更全面、更准确、更快捷、更实用，检测技术在养护工作中越来越重要，地位也越来越突出。随着高速公路大量修建，养护工作任重而道远。作为技术人员，应与时俱进，对于养护工作中出现的如早期路面病害问题、耐久性问题，以及养护检测与评价技术需求等多方面问题，都有待于我们继续去研究和总结。今后应加强如沥青材料，路用新材料、结构方面、区域气候、土质、建材、检测评价等综合技术研究，通过维修养护中的经验积累和反复验证，不断总结、不断提高，勇于探索和创新，以为今后公路事业的蓬勃发展打下坚实的基础。我们要加大对高速公路养护力度，进一步引进竞争机制，降低养护成本，提高养护效率，确保高速公路安全畅通，最大限度地发挥其通行能力。正确树立“公路建设是发展，公路养护也是发展，而且是更为重要的发展”的观点。
