隨著(zhe)中國(guó)經濟的(de)迅(xùn)猛發展,中國的(de)高速公(gōng)路建設也在飛速的發展,因此高速公路的養護(hù)與管理(lǐ)技術也必須與時俱進。路麵(miàn)檢測又是高速公(gōng)路養(yǎng)護與管理很重要的一(yī)部分。文章在對高速公路路麵的破損特征進行(háng)詳細(xì)分析的基礎上(shàng),探討了(le)針(zhēn)對中國高速公路路(lù)麵(miàn)破(pò)損特征的檢測與識別技術。
關鍵詞(cí):高速公路;路麵破損;檢(jiǎn)測技術;識別技術
改革開放(fàng)以後,我(wǒ)國的(de)經濟迅速發展,客流量和貨流量大大(dà)增加。2002年,高速公(gōng)路的客流量占(zhàn)91.7%,貨流量占78.3%。汽車保有量以每年(nián)14%的速度增長(zhǎng)。雖然我國高速公路的建設起步較(jiào)晚(wǎn),但發展速度之快和建(jiàn)設(shè)規模之大,在世界公路史(shǐ)上都是前所未有的。但是隨著高速公路通車時間的增長,路麵的破損問題就逐漸凸顯出(chū)來。因此隨著高(gāo)速公路建設的飛速發展,高(gāo)速公路路麵(miàn)養(yǎng)護與管理的任務也隨之變得越來越繁重。而路麵檢測是路麵養護與管理的第一步,如果可以提高這一步的工作效率那麽將會減輕路(lù)麵養(yǎng)護與管理的任(rèn)務。下(xià)麵就(jiù)國(guó)內外兩方麵論述一下路麵檢測的(de)發展情況。
一、路(lù)麵檢測與破損特征識別技術的發展(zhǎn)現狀
(一)國外發展狀況
從20世紀70年代開始,隨(suí)著高(gāo)速公路建設的飛速發展,路麵破損特征自動檢(jiǎn)測係統開始逐漸出現,如加拿大的Roadware公司在1969年開始了路麵數據(jù)采集的(de)研究。到目前為止,其客戶已經(jīng)遍布全(quán)球17個國(guó)家。還有日本的Komatsu係統、美國的ETC公司的(de)PCES係統、IMS公司的“PAVUE”係統、瑞士聯邦技術研究所的“CREHOS”係(xì)統、英國WDM公司研(yán)製的路(lù)麵裂縫檢測(cè)車等。但(dàn)當時的技(jì)術還很不完(wán)善,其工作原理也(yě)不盡相同。日本的Komatsu係統是利用安(ān)裝在檢測車兩側的激(jī)光掃描器發出氬激光照亮路麵,通過光電倍增管以一(yī)定角度接收從(cóng)路麵反射回來的光,當被掃描的(de)路麵上有裂縫出現時,接(jiē)收的射線數(shù)量就會減少(shǎo)。也就是說,從光電倍增管輸(shū)出的變化反映出所掃描的區域是否存(cún)在裂縫(féng)。
(二(èr))國(guó)內發展(zhǎn)現狀
伴隨著(zhe)我國經濟的穩步迅(xùn)速發展,我國高(gāo)速公路通車裏程也飛速增長,我們在路基(jī)、路麵設(shè)計、施工、管(guǎn)理上取得了長(zhǎng)足進步,但是從全社會對建設質量的要求來(lái)看,高速公路(lù)建設(shè)也存在一些不(bú)理(lǐ)想的地(dì)方。其中,高速(sù)公路瀝青路麵早期破(pò)損(sǔn)問題,已成為影響我國公路健康發展(zhǎn)的(de)突出矛(máo)盾。我國高速公路(lù)建設發展(zhǎn)的較晚,從2001年才(cái)算進入快速發展時期。
從國外的發展我們可以看出,基於數字圖像處理技術的路麵檢測(cè)係統技術以日(rì)趨成熟。同時,隨著圖像(xiàng)傳感器等硬件的發展,圖像采集的(de)新技術、新方法也廣泛的應用於其中。而(ér)國內還隻是處在起步階段,無論是軟件(jiàn)還(hái)是硬件都不成熟。
二、破損(sǔn)特征分類及成因分析
我國瀝青高速公路路麵的結構主要有以下三大類:半剛性基層瀝青路(lù)麵,簡稱半剛性路麵。半剛(gāng)性路麵通(tōng)常由半剛性材料底基層、半剛性材(cái)料(liào)基層、和瀝青麵層(céng)構成(chéng)。半剛性路(lù)麵約占75%;水泥混凝土路麵,也常(cháng)稱為剛性(xìng)路麵,約占(zhàn)23%;剛性組合式(shì)路麵,約占2%。由於半(bàn)剛性基(jī)層瀝青路麵占我國高速公路總裏程的(de)主要(yào)部分,所以本(běn)文隻針對半剛性基層瀝青(qīng)路(lù)麵的破損特征進行研究。
隻有(yǒu)對瀝青(qīng)高速公路路麵破損特征(zhēng)的類型及成因徹底(dǐ)了解,在後(hòu)續的維修過程中,才能針對不(bú)同破損類(lèi)型,做出(chū)相應的維修方案,做到有針對性的去維修。下麵(miàn)分別詳細介紹瀝青高速公(gōng)路路麵破損特征(zhēng)的(de)常見類型及其(qí)形成的原因。
(一)破損特(tè)征分類
瀝青高速公路路麵的破損情況因路基(jī)、路麵的類型(xíng)、地區、氣候和交通等差(chà)異(yì)而不同。從大的方麵可分為結構性破損和功能性破損兩大類。結構性破損是由於路麵各結構層的承載能力不能抵抗現有行車(chē)載荷的反複作用,而產生路麵結構整(zhěng)體性破壞,其結果反(fǎn)映到路(lù)麵上就是各種形(xíng)狀(zhuàng)的裂縫,如龜裂、塊裂、縱裂和橫(héng)裂;功能(néng)性破壞是由於路(lù)麵提供給道路用(yòng)戶的服務能力下降引起的,反映在路麵上則是平整度降低和車轍加(jiā)深。常見的功能性破損有(yǒu)不平整性、坑洞、擁包、泛油(yóu)、波浪、修補、車轍(少量)和(hé)局部裂縫等(děng)。
路(lù)麵結構性破損(sǔn)是最嚴重的一種早期破損,路麵一旦發生結構性破損(sǔn),其它使用性能就(jiù)根本談不上,所以本文(wén)隻針對結構性破損的檢測及識別(bié)進行研究。(二)結構性破(pò)損的分類與成因(yīn)
1.龜(網)裂。在高速公路行車道上常發生路麵龜(網)裂病害,且在龜(網(wǎng))裂、沉陷(xiàn)處又常伴有唧(jī)漿現象。如(rú)對龜(網)裂(liè)、沉(chén)陷不(bú)及時處(chù)理,雨(yǔ)後極(jí)易形成坑槽而加速路麵的損壞,所(suǒ)以應及(jí)時修補龜(網)裂路麵,抑(yì)製進一步的損壞。
2.縱向裂(liè)縫。縱向裂縫的形成原因是多方(fāng)麵的,常見的有(yǒu)如下四種(zhǒng)情況:
(1)由於路基壓實度不均勻引起(qǐ)的,如(rú)發生在路(lù)基半填半挖處的裂縫;
(2)在瀝(lì)青麵層分幅攤鋪時,兩幅接茬未處理好,在行車荷載作用下,易形成縱向裂縫;
(3)地下水位下降(jiàng)的影響。如果某段高速公路初建時地下水位很高,若遇到氣候(hòu)幹燥,降雨量較小的季節,則地下水位就會降低。地下水(shuǐ)位的變化將導致軟弱土層及其它含水層的固結,引起地基下沉(chén),發生路基不均勻沉(chén)降,產生道路縱向裂縫;
(4)超限重(chóng)載車的作用。長期在超限重載(zǎi)車的作(zuò)用下,將使輪跡處產生縱向裂縫。
3.橫向裂縫。橫向裂縫是瀝青麵層發生最多的一(yī)種破損類型,幾乎每條瀝青路麵高速公路上都有或多或少的橫(héng)向裂縫。
4.塊狀裂縫。路麵上產生的(de)不規則的大網格式(shì)網狀裂縫,裂縫間距大進而導致路基(jī)軟化,致(zhì)使握裂縫的類(lèi)型及(jí)其成因,才(cái)能選擇合適的維修措施有針對小相(xiàng)近,裂塊的網格在形狀和尺寸(cùn)上都有別於網(wǎng)狀裂縫。
瀝青路麵產生裂縫後,雨水將不斷從裂縫滲入基層,路麵承載力(lì)進(jìn)一步下降,使路麵損壞程度逐(zhú)漸加大。因此,應及(jí)時進(jìn)行修補,防止裂縫進一步發展。
裂縫類路(lù)麵病害的治理是路麵養護工作的(de)第一步,做好了就可以阻止路麵其它病害的發展速度和深度,而且可以降低養護成(chéng)本。
三、瀝青高速公路路麵破損狀況(kuàng)評價(jià)指數(PCI)
(一)瀝青(qīng)路麵破損率(DR)
1.路麵破(pò)損換算係數(K):根據路(lù)麵破損的嚴重程度(dù)和範圍對(duì)車輛行駛和養護處理工作(zuò)量的影響。
2.路麵綜合(hé)破(pò)損率(DR)按下式計算:
DR =D/A×100=∑Di/A×100
式中:DR:表示路(lù)麵綜合(hé)破損(sǔn)率,以百分數計;
D:表示調查路段的折合破損(sǔn)麵積(m2);
A:表示調查路段的總麵積;
Di:表示第i幅路麵圖(tú)像的破損麵積。
3.路麵狀況指數(PCI):路麵狀況指數(PCI)的數值範(fàn)圍為(wéi)0~100。其值越(yuè)大,路況越好。PCI計算公式(shì)為:
PCI=100-15 DR0.412
(二)路麵狀況的評(píng)價標準(zhǔn)
根據路麵(miàn)破損情況,可將路麵質量分為優、良、中、次、差五個等級。四、結(jié)語
隨著我國高速公路總裏程的迅速增加,新的問題即高速公路的養(yǎng)護與維(wéi)修的重要性也逐漸凸顯出來,由於檢測與養護手段的落後,使(shǐ)得養護與維修的任務越來越重。本文詳細分析了瀝青高(gāo)速(sù)公路路麵的破(pò)損類型及其成因,介紹了瀝青(qīng)高速公路(lù)路麵的使用性(xìng)能及各項的評價指標(biāo),給(gěi)出了路麵破損狀況的評價(jià)指數,此評價指數是研製開發路麵破損特征檢測與破損率識別係統的核心(xīn)依據。