公路路基路面病害检测与修复分析

公路路基路面病害检测与修复分析

李渊

云南云路工程检测有限公司，云南 昆明 650000

摘要：现阶段，路基路面是公路建设的重点和难点,随着公路工程的不断发展,路基路面易发生各种病害。文章通过一个具体的工程实例,对公路路基的主要病害种类、特点进行了分析,并对其防治与养护方法进行了详尽的探讨,以期为有关施工单位提供参考。

关键词：公路；路基路面；病害检测；修复；

1 路面质量检测的重要性

1.1 控制原材料质量

铺设公路路面时，使用的建材原料是影响沥青混凝土公路质量的因素之一，决定了后期整体公路运行状况。就我国现阶段来看，部分公路建设企业为了获取最大利润，缩短工程周期，降低原材料质量选择标准，对工程质量产生了消极影响，不利于企业形象的树立。在选择原材料时，更加需要安排专业人员对原材料质量进行严格管控。原材料在采购完毕进入施工处后，需进行抽样检测，技术人员通过检测数据总结原材料是否满足公路建设需要，对质量不达标材料进行返厂处理，避免使用劣质原材料，大幅提高公路建设质量，延长公路使用寿命。

1.2 确定施工主要控制参数的依据

路面施工参数也是决定整体公路工程质量的核心因素，每项参数都是衡量施工的标准，与施工环节息息相关。例如，原材料比例、混凝土摊铺厚度、压实度等，这些参数需要经过反复试验对比才能获得最佳结果，在公路建设中只有使用最合适的参数才能最大限度地保障沥青混凝土品质。与此同时，公路在进行沥青混凝土大面积摊铺之前，还需利用测试参数来模拟铺设过程，经过多次调试，以确保沥青混凝土内各类原材料的配比。另外，在铺设试验取得成功后，必须进行钻芯取样，对数据指标进行检测，使其达到公路建设标准。

1.3控制施工质量

质量检验工作能够保障沥青混凝土公路安全，利用检验工作可以对当前公路建设施工质量进行监管，能够直观发现公路建设中难以解决的问题和存在的安全隐患。根据混凝土公路测试效果来看，通过混凝土公路测试的路面质量基本上已达到合格标准，对于测试过程中发现不合规路面，可以及时通知施工企业进行整改，以保障公路建设有序科学进行。

2项目背景

某公路路线全长60.6km。地势总体特征是北低南高、西低东高,地形起伏较大,公路路线大致沿长江东南岸展布,走向与长江河道大致平行。全线按平原微丘区四车道高速公路标准设计,路面采用沥青混凝土路面。沿线地貌由平原、岗地、丘陵和中、低山四个微地貌形态类型组成。在项目建成之后的运营过程中,发现边坡病害是路基的主要病害,裂缝和坑槽是路面的主要病害,路基路面的稳定性直接影响着公路的运行安全,因此,必须对这些病害进行处治。

3公路路基路面受损病害类型

本项目以沥青混凝土材料为主，随着时间推移，公路工程在经过长时间的使用后，空气和水会借助混合料结构中的孔隙与外界保持联通，进而深入到路面结构内部，对路面结构造成侵蚀作用，再加上外界车辆对路面结构形成碾压作用，会导致路基路面受损，并出现裂缝、坑槽等结构性问题。

3.1 不均匀沉降

路基原地面处理工作不到位，如地面的固有鱼塘或者水塘等区域处理效果不佳，清淤工作采用的处理措施不合理，无法保证路基工程在最终阶段的应用效果，底层填料作业期间夹带淤泥或其他类型的杂物，导致路基不实。原地面中存有大量松散土层，如未对这部分区域进行集中有效处理，便直接开始填方施工作业，则会导致路基强度不足问题发生，路基实际承载水平严重不足，当公路处于静、动荷载状态时，此时地基则会相继出现沉降和变形问题。

3.2　流动性车辙

公路工程在经过一段时间的使用后，会出现裂缝或者车辙等病害问题，此现象在国内外的公路工程中均属于常见问题，同时这种现象也是公路在长时间使用后必然会出现情况，属于无法避免的使用性问题。

3.3　结构性破坏

在公路工程的使用过程中，如果自身湿度过高，同时行驶车辆重量过大，则会导致公路的路基结构受到损坏，出现坑洞破坏问题，情况严重的还会因此出现横向或者纵向的结构性裂缝，严重影响到公路的正常使用寿命。

4　公路路基路面检测技术

此前我国公路破损问题检测大多会以人工检测方式为主，检测标准无法做到有效统一，并且最终检测数据不具备准确性。同时，缺乏统一标准的数据处理字表，也没有标准操作流程以及技术指导手册，所以，最终取得的检测数据存在可靠性差的特点，无法准确掌握公路出现破损问题的发展规律，同时无法给出最终的诊断病害原因，不具备数据挖掘技术能力。目前，公路养护资金存在预算不足的问题，因此，想要进一步提升公路检测技术水平，需要借助科技的力量才能够达成发展目标[3]。

4.1　地质雷达对路基进行测损

在本项目中路基缺损检测示意如图1所示。

图1　路基缺损检测示意

地质雷达检测技术作为一种经典的先进技术，属于无损检测技术类型，地面穿透雷达检测法能够在公路的检测任务中发挥重要作用。按照地下介质情况的不同，土壤与岩石之间的介电常数具有一定差异性，使用该检测方法，需要不同物质对应的电性差异信息作为一项测试的前提条件，以此为基础，形成一种反射界面，通过这种方式完成对地下物体具体情况的检测效果。在此期间，可以按照地面接收装置接收到的回波信息时间以及特征进行分析，可以对测区地下介质的实际深度和变化发展趋势做出准确判断。以上述内容为基础，使用探地雷达检测方式对路基路面进行检测，可以及时找出各种潜在的隐患问题，如：沉降问题、溶洞问题、积水问题等。通过技术检测，能够准确掌握上述隐患问题的具体分布规律、实际分布深度以及规模大小，从而采取针对性的处理手段。基于此，为进一步治理好上述安全隐患问题提供必要的数据支持，为后续阶段的消除隐患措施奠定良好基础。对于探地雷达检测技术而言，本身具有分辨率较高的使用优势。因此，这种技术的最终检测精度相对较高，可以有效探查地下不同介质的实际分布信息，使用优势非常明显。正是由于地质雷达技术具备上述几项显著优点，所以，该技术在现有检测工作中的应用十分常见。

4.2　频谱分析检测技术对路基结构进行测损

目前，频谱分析检测技术属于公路检测技术中应用频率较高的一项技术，具有较高的实用性。对此技术进行分析，其基本检测原理如下。（1）需要将固有公路作为基础，针对不同区段的路基路面进行检测，在检测任务开始前，需要按照相关规范的要求，准确选取更为合适的任务检测点，保证点位具备代表性。（2）需要在最终选取点位的周边位置设一部分接收器装置，所有接收器都需要严格按照要求摆放。对于这些接收器设备而言，主要用途在于接收对该点位进行一定强度的垂直打击后，对最终发出的效果信号进行接收和传输。（3）在实际检测过程中，由于不同类型的介质会对波的最终传播速度造成影响，所以，可以对最终接收到的信号频率进行分析，以此为基础，能够大致分析出所选点位对应的路基路面施工质量。上述内容均属于频谱分析检测技术的基本工作原理，使用该技术，能够准确检测公路中存在的各种路面路基质量问题，并实现排除隐患的效果，进而为车辆和行人提供更为可靠的安全保障作用。

4.3　超声波检测技术对路基进行测损

常规情况下，超声波信号检测技术的使用需要以超声波具有的发射和传播功能为基础，在检测区段布置多个超声波传感器设备，并在不同地方设定统一执行标准。通过这种方式，可以对波的参数进行对比分析，通过部署展现出的数据差异，可以顺利完成相应检测任务，并且此时的路面结构内部如果存在损坏情况，超声波检测技术的使用，可以保证最终检测效果达到理想水平，准确找出存在质量问题的区域。在检测过程中，首先需要确定超声波信号传播时间，以此为基础，可以确定最终的实际传播速度，同时还能够将基本速度与介质之间存在的传递关系进行判定，借此明确材料具有的力学性能。如在实际的检测中，弹性模量信息、压缩强度信息以及挠曲强度信息等关键信息内容，均可以使用超声波检测法，从而准确地检测出工程内部存在的缺陷问题。由此可知，超声波检测法具有简便性及低成本性使用优势，该检测技术在未来阶段有着十分可观的发展和应用前景，并且在现有工程实践中有着大量的应用。

4.4 裂缝检测技术

路面病害检测应重点研究路面在气候和车辆荷载影响下的性能状态，结合路面病害状况，对路面健康状态进行评价，制定科学的路面维修、养护策略。相关专业的专家学者对路面裂缝的检测技术进行了不同方向的试验研究并取得了一定成果。陈泽斌等[3]通过研究以DHDV采集的二维激光图像为训练数据集基础，结合数据增强技术进行数据库扩充，调整U-net模型架构和参数微调进而实现对路面裂缝的自动识别，提高公路路面裂缝检测效率。改进后的U-net构架如图2所示。

图2　改进后的U-net构架

张志华等[4]提出了基于改进SegNet网络的沥青路面病害提取方法，采用标线去除+MSRCR法增强图像对比度，实验选择ResNet50和空洞卷积层组成编解码网络，针对裂缝分割不连续的问题，采用形态学方法连接裂缝，实现对路面病害精确提取。网络结构如图3所示。

图3　网络结构

林博煌等[5]基于Python程序开发图像处理软件，在快速转换和识别裂缝图像基础上，采用Photoshop软件提取路面裂缝，实现裂缝图像的精细二值化处理，对路面裂缝细外观结构特征进行深入分析，为沥青路面裂缝的自动化和精细化检测提供简便方法和新的技术途径。

侯越等[6]使用卷积自编码器(Convolutional AutoEncoder，CAE)方法对路面裂缝的原始图片进行重构，强化原始图片的颜色、纹理、形状和空间关系等特征，初步实现了无须人工标注的路面目标智能识别，方法尚未运用于实际工程，还需要继续研究该算法在不同路面检测中的应用。陶健等结合高斯模糊值的图像光照归一化方法以及利用多尺度邻域和像素强度信息两种方法的优点，提出了结构保持型Retinex算法，算法不仅对光照不均匀的图像有明显改善，对路面产生的纵向、横向以及网状裂缝也有较强的检测能力。Retinex算法流程及其改进如图4所示。

图4　Retinex算法流程及其改进

5　处理公路路基路面病害问题的修复措施

5.1　完善现有检测技术

（1）需要在保障质量的基础上，合理降低检测方面的成本支出，进一步提升检测工作的实际效率。公路施工全过程分别由多个不同的施工环节和流程共同组成。因此，现场技术人员在完成施工任务的过程中需要保证不同施工环节之间的有效衔接。（2）在顺利完成不同环节施工质量检测任务以后，具体施工期间还需要以施工设计方案设定的标准为核心，为项目的最终施工质量提供全方位保障。

5.2　引进新检测方法

对沥青路面施工做好质量方面的把控，就要重视对施工作业进行质量把控，全面控制工程质量以及经济效益。在实践过程中引进新检测技术，给路面施工带来支持，去除掉潜在风险，提高路面施工质量，推动施工顺利实施。对于进行沥青路面施工质量检测的工作人员来说，要对其展开技术培训，让其可以学会路面施工质量控制手段，把握好所有工序的质量，保证技术应用价值最大化。除此之外，站在质量控制层面上，每做完工程施工环节，就要带领检测人员展开质量检查工作，把关每一处细节，实现技术应用价值。

5.3　 对施工技术进行创新

现阶段，对于沥青路面的施工需求进一步增加，不但要确保路面建设符合需求，同时要控制路面质量安全，增强施工水平。这就要对沥青施工技术进行创新，使用新技术，增加路面工程资源整体利用效率，达到绿色施工。如，使用钢渣沥青混凝土技术，通过钢渣来代替在路面工程中应用的骨料，包括石质骨料等，从而实现工程效益最大化目标，减少施工成本，并有效处理钢渣堆放导致的环境污染情况，提高废物利用率，实现节能减排。又如，使用沥青混凝土再生技术，对旧沥青材料进行资源化利用，借助翻挖处理还有回收利用，和再生剂以及新沥青材料相混合在一起，加快材料性能不断恢复，确保施工作业能够符合使用要求。按照之前的工程实践情况来看，采用此技术，能够给公路养护带来良好的技术支持，提高处理质量以及资源利用率，促进持续化发展。除此之外，在建立沥青施工方案的时候，要基于经济效益还有社会效益等角度，进行综合对比，选择最佳技术方案来指导沥青混凝土施工。

结束语

综上所述，路基路面属于公路工程建设中的核心内容，公路路基路面病害问题的检测工作需要受到更多的重视，同时还需要在发现问题的第一时间予以处理和妥善维护，才能够为现代交通进步提供必要的支持作用。除此之外，强化公路路基路面病害问题的检测力度，还能够进一步推动地区的经济发展效果，为交通安全提供良好的保障作用。

参考文献：

[1]王清州,李杨帅.市政公路透水沥青混凝土路面工程施工技术的应用与管理[J].居业,2019,12:174-175.

[2]许鹏.论市政公路沥青路面施工质量的控制[J].福建建材,2019,12:164-166.

[3] 陈泽斌.沥青混凝土施工中混合料离析的原因及其解决措施研究[J].建材发展导向,2019,24:180-182.

[4] 张志华,安昶.沥青路面预防性养护应用效果对比研究[J].公路,2022(06):352-359.

[5] 林博煌,叶康,李俭,等.磷酸盐基沥青路面冷再生快速修补材料路用性能研究[J].硅酸盐通报,2014(10):2643-2647.

[6] 侯越,汪权,王芳,等.灌浆修复带裂缝沥青路面力学性能分析[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2016(7):943-948.