市政道路路基路面弯沉检测技术探讨

市政道路路基路面弯沉检测技术探讨

杨亿

湖南华菱涟源钢铁有限公司  湖南 娄底  417000

摘要：随着城市化进程的加速，市政道路的建设和维护成为了各个城市的重要任务。市政道路不仅是城市的主要交通脉络，而且直接影响到城市的经济、环境和居民的日常生活。一个有效、安全、且持久的道路网络能为城市带来巨大的经济效益，反之，道路的问题也会给城市带来巨大的损失。

关键词：弯沉现象；检测技术；市政道路；道路安全

1引言：

弯沉是指由于路基土的压缩性或者路面材料的不均匀沉降导致的道路表面凹陷。这种凹陷不仅影响驾驶舒适度，增加车辆的维护成本，而且可能导致交通事故，从而对人的生命安全构成威胁。因此，对市政道路的弯沉进行有效的检测，早期发现问题并及时进行修复，是确保道路安全和延长其使用寿命的关键。然而，由于各种因素，如地质条件的复杂性、道路施工质量的不均匀性以及交通荷载的增加，弯沉检测的难度也随之增加。在这种背景下，探讨并发展新的弯沉检测技术变得尤为重要。

2 弯沉现象的成因与特点

2.1 弯沉的定义及成因

弯沉是指路面在受到交通荷载或其它外力作用时出现的局部凹陷现象。这种现象通常是由路基土的压缩性或路面材料的沉降所引起。因此，弯沉是一个多因素、复杂的过程，通常涉及多种成因。

2.1.1 自然因素

地质条件对弯沉现象有直接的影响。土壤类型、土层厚度、地下水位和土壤的物理化学性质都是决定路面是否出现弯沉的关键因素。例如，黏性土在受到荷载时的变形大于砂质土，易导致弯沉。地下水位的变化会影响土壤的承载力，过高的地下水位可能导致土壤液化，从而引发路面沉陷[1]。地震、暴雨和冻融循环也会对道路结构产生破坏性影响，导致路面出现弯沉。

2.1.2 人为因素

施工过程中的缺陷是引发弯沉的主要人为因素。如未经适当压实的路基，会在后期的荷载作用下产生沉陷。不恰当的排水设计可能导致水分在道路结构中积聚，削弱其承载力。质量不佳的材料或施工工艺，如不均匀的混凝土混合或铺装，都可能导致路面提前出现弯沉。重型车辆的过度载重和频繁通行也会对路面产生超出其设计承载力的应力，加速路面的损坏和弯沉。

2.2 弯沉的典型特征和危害

弯沉的表现为路面的不平整、局部凹陷或波状变形。这些凹陷区域往往伴随着路面的裂缝，裂缝可能因为雨水和冻融循环而进一步扩大。弯沉还可能导致路面出现纹理的损失，这种损失不仅影响驾驶的舒适性，而且增加了滑移的风险[2]。从安全的角度看，弯沉可能导致车辆失去控制，尤其是在高速或湿滑的条件下。而对于道路的维护来说，弯沉意味着需要进行更频繁的修复和更高的维护成本。如果不及时处理，弯沉可能会进一步发展，导致路面的全面崩解或需要进行大规模的重建工程。

3 常见弯沉检测方法及其特点

3.1人工观测法

人工观测法是最传统的弯沉检测方式之一，简单来说，它依赖于工程师或技术人员的直接观察来确定道路的弯沉状况。这种方法主要基于经验，将目测与测量工具相结合，如尺子、水准仪等，来判断路面的凹陷深度、面积和形状。

尽管这种方法相对简单和经济，但在大规模或复杂的项目中可能不是很有效。对于那些不容易被肉眼观察到的细微变化或深层弯沉，人工观测法可能存在局限性。而且，这种方法在某种程度上是主观的，可能受到观测者经验、技能和疲劳度的影响。但不可否认，对于小规模的项目或初步的评估，人工观测法仍然是一种快速、有效的选择。在现场快速评估道路状况、制定紧急维修计划或进行预算评估时，这种方法提供了极大的便利。

3.2 机械检测法

机械检测法通过各种设备来检测路面的弯沉。这种方法通常更精确，能够在不依赖于人为观察的情况下，对路面状况进行量化评估。挠度梁是机械检测法中常用的一个设备。通过在路面上施加已知的荷载，并测量路面的反应，挠度梁可以评估路面的承载能力和弯沉状况[3]。其它常用的机械设备包括测距仪、动态锥锤和地面穿透雷达。这些设备提供了关于路面深层结构和弯沉状况的详细信息，有助于更准确地确定维修和维护的需求。

与人工观测法相比，机械检测法提供了更高的精度和更广泛的应用范围。它能够在短时间内评估大片区域的路面状况，减少了因人为因素导致的误差，并为维修工作提供了更具针对性的数据。然而，这种方法通常需要更高的初期投资，对设备的操作和维护也有一定的要求。但鉴于其在确保道路安全和延长使用寿命方面的长远效益，这种投资是非常值得的。

3.3 地质雷达法

地质雷达法，又称为地面穿透雷达(GPR)，使用高频率的无线电波测量地下的结构和物体。当雷达波从一个材料传递到另一个材料时，会产生反射。收集和分析这些反射信号，可以获得关于地下结构的深度、形状和物质组成的信息。在道路弯沉检测中，GPR可以快速地识别路基中的空洞、裂缝、不均匀的土层以及其他异常结构，这些都可能是导致弯沉的原因。GPR的主要优势在于它能够提供连续的、大面积的地下信息，而且完全无损。但是，地质雷达法需要专门的设备和专业的人员进行操作和数据解析。虽然初期投资可能相对较高，但它为道路的预防性维护和精确的维修提供了宝贵的信息，从长远看，能够节省大量的维护成本。

3.4 无损检测技术

无损检测技术是指不破坏或不影响结构完整性的情况下，对材料或结构的性能和状况进行评估的技术。在道路弯沉检测中，无损检测可以通过声波、超声波、红外热像技术等方法，来识别和定位路面和路基中的问题。例如，声发射技术可以检测到微小的裂缝或空洞的形成。红外热像技术则可以检测到由于不同材料或结构缺陷导致的热传导异常。这些技术为我们提供了关于道路状况的即时和准确信息，使得早期干预和精确维修成为可能[4]。尽管无损检测技术具有高的精确度和效率，但它们也需要相应的专业知识和设备支持。适当的培训和实践是确保检测结果准确性的关键。

3.5 光纤传感技术

光纤传感技术使用光纤来检测、测量和分析各种物理变化，如温度、压力和应变。在道路弯沉检测中，光纤传感器可以嵌入到路面或路基中，实时监测结构的变化和性能。这种技术的主要优势在于它提供了连续、实时的监测，能够及时捕捉到问题的初期迹象。此外，光纤传感器对环境因素具有很高的抗干扰性，如温度、湿度和化学物质，这使得它们在各种环境条件下都能提供可靠的数据。虽然光纤传感技术为我们提供了一个强大的工具来监测和管理道路资产，但它也需要相应的技术支持和维护。正确的安装、校准和数据解析是确保检测结果可靠性的基础。

4 弯沉检测技术的发展趋势

4.1 智能检测技术的兴起

随着科技的迅猛发展，传统的弯沉检测方法正逐渐被更高效、更准确的智能检测技术所替代。智能检测技术结合了先进的传感器、计算能力和人工智能算法，能够在短时间内对大面积的路面进行全面的检测，并对数据进行深度分析，从而快速识别和定位潜在的弯沉问题。这种技术的出现，不仅提高了检测的效率和准确性，而且降低了维修和维护的成本。通过实时监测和预测分析，可以在问题出现的初期阶段进行及时干预，避免了大规模的破坏和修复。智能检测技术的发展也为道路的长期管理和维护提供了新的可能性。现在，城市和交通部门可以建立一个完整的、实时更新的道路健康数据库，为决策者提供宝贵的参考信息。

4.2 大数据和云计算在弯沉检测中的应用

大数据和云计算的融合为弯沉检测带来了革命性的变革。大数据技术可以处理和分析大量的检测数据，从中提取有价值的信息和模式。而云计算为数据存储、处理和分析提供了强大的计算能力和灵活性。在实际应用中，当各种检测设备收集到数据后，这些数据可以实时上传到云端，进行集中存储和处理。通过对大量数据的分析，可以发现隐藏的模式，预测可能的弯沉风险，并为维修工作提供指导[5]。此外，基于大数据和云计算的检测系统还可以与其他城市管理系统集成，如交通流量监测、气候数据分析等，为城市提供一个全面的、实时的道路健康评估。

4.3 无人机和机器人在弯沉检测中的潜在应用

无人机和机器人技术为弯沉检测带来了新的可能性。无人机可以在空中对道路进行高分辨率的拍摄，捕捉到可能被忽略的微小变化。而地面机器人则可以在路面上进行近距离的检测，甚至进入难以到达的区域。无人机具有快速、灵活和高效的特点，可以在短时间内完成大面积的道路检测。其高分辨率的摄像头和传感器可以识别微小的裂缝、凹陷和其他异常结构。而机器人则可以携带各种检测设备，如地质雷达、声波传感器等，对路面进行深度检测。结合人工智能算法和自动化技术，无人机和机器人可以进行自主的检测任务，无需人工干预。这不仅大大提高了检测的效率，而且降低了操作的复杂性和风险。

5 弯沉检测技术在实际工程中的应用案例分析

5.1 城市道路弯沉检测实践

城市道路承载着繁重的交通流量，每日面临车辆、行人和各种环境因素的考验。弯沉问题在这样的环境下可能快速发展，带来交通安全风险和维修挑战。许多城市已经实施了系统的弯沉检测方案，采用各种技术，从传统的人工观测到先进的智能检测技术，以维护道路的健康状态。在城市实践中，地质雷达法和无损检测技术被广泛应用。它们可以迅速扫描大面积的道路，识别潜在的问题区域。而光纤传感技术则为城市提供了持续的道路健康监测，确保及时发现并处理问题。城市的道路管理部门还利用大数据和云计算技术，集成各种检测数据，为维修决策提供强有力的支持。实践证明，这种综合、系统的方法大大提高了道路维护的效率和效果。

5.2 高速公路弯沉检测与修复案例

高速公路由于其长距离、高速度和大流量的特点，对道路的健康状况有着极高的要求。弯沉问题可能导致严重的交通事故，甚至影响整条高速公路的运营。因此，高速公路的弯沉检测和修复工作尤为重要。在某高速公路的检测案例中，使用了无人机技术对全线进行了飞行扫描，快速识别了几个潜在的弯沉区域。之后，地面机器人和人工团队对这些区域进行了深入检测，确认了弯沉的程度和原因。基于这些数据，制定了具体的修复方案，包括加固路基、重新铺设路面和设置排水系统[5]。此案例展示了高速公路弯沉检测的高效和科学性，以及多种技术的综合应用，为保障公路的安全和稳定运营提供了有力支持。

5.3 地区受自然灾害影响后的弯沉检测与修复

自然灾害，如洪水、地震和滑坡，可能对道路造成严重破坏，导致弯沉问题。在灾害后，迅速、准确的弯沉检测和修复是重建工作的首要任务。在某地区经历了严重洪水后，大量的道路出现了弯沉、裂缝和塌陷。当地政府迅速启动了应急检测方案，利用地质雷达和无损检测技术对受损路段进行了全面扫描。同时，光纤传感技术被部署在关键路段，实时监测道路的变化。基于检测数据，确定了优先修复的路段和方法。在修复工作中，除了恢复道路的完整性，还增加了排水系统、加固了路基，以防止未来的弯沉问题。这一案例突显了在自然灾害后，科学的弯沉检测和修复方法对于恢复交通和保障人民生命财产安全的重要性。

6 基于现代技术发展的弯沉检测技术改进建议

在众多现代技术中，人工智能和物联网尤为突出，为道路健康监测带来巨大的潜力。深度学习技术可以帮助解析从不同传感器中收集到的大量数据，自动识别和预测潜在的弯沉问题，从而实现更早期的干预和维护。物联网技术则使得各种检测设备能够实时上传和同步数据，为决策者提供准确的道路状态报告。云计算与大数据的结合进一步促进了数据处理的效率和深度。这使得即使是大规模的道路网络也能进行实时监控，迅速发现并解决问题。无人机和机器人技术提供了更高效、更广泛的检测范围，特别是在难以到达或高风险区域。

6结语

随着技术的进步和社会的发展，道路的健康和稳定性成为了关注的焦点。弯沉问题作为道路健康的关键因素，其检测和处理方法已经从初级阶段发展到现在的高技术应用。本文深入探讨了弯沉的成因、特点、现代检测技术及其应用案例，希望为专业人员和决策者提供有益的参考。在未来，结合技术的持续创新和实践的积累，我们有理由相信，弯沉检测和维护将达到更高的标准，为确保道路交通的安全和流畅做出更大的贡献。

参考文献：

[1]欧阳艺勇. 南方地区市政沥青路面病害及施工控制[J]. 居业,2023,(07):70-72.

[2]郑靓娴. 公路项目沥青路面交工验收弯沉值的计算探讨[J]. 交通科技与管理,2023,4(13):144-146.

[3]陈勇,曾志强. 市政道路中水稳层施工技术的应用与管理研讨[A]. 上海筱虞文化传播有限公司.Proceedings of 2023 Seminar on Engineering Technology Application and Construction Management[C].上海筱虞文化传播有限公司:上海筱虞文化传播有限公司,2023:232-234.

[4]武威. 探究市政道路桥梁工程中沉降段路基路面施工技术[J]. 中国建材科技,2023,32(02):113-114+101.

[5]王毅. 公路路面基层施工质量控制措施研究[J]. 交通世界,2023,(12):56-58.