高速路面破損測試探討
時間:2022-11-01 05:42:00
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我國高速公路早期路基及路面的損壞模式有多種,其中路面性能和壽命最容易受到結(jié)構(gòu)性破壞和嚴重車轍槽的影響。快速而高效的查明病害出現(xiàn)的原因,并在分析基礎(chǔ)上采取合適的方案對公路病害進行養(yǎng)護是高速公路日常檢測的首要目的。目前公路病害的狀況往往由公路養(yǎng)護技術(shù)人員靠其實際工作經(jīng)驗進行判定。路面檢測是路面養(yǎng)護和管理的前提,只有提高和做好這個步驟的工作效率才有可能減輕路面養(yǎng)護和管理的負擔(dān)。
1路面檢測技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
1.1國外發(fā)展現(xiàn)狀
20世紀(jì)70年代開始,高速公路的建設(shè)日新月異,相伴隨而來的路面破壞特征自動化檢測體系也開始出現(xiàn),例如加拿大的路波公司在1969年就開始了路面數(shù)據(jù)收集分析等方面的研究。如今,該公司的客戶已經(jīng)覆蓋了全球多達到數(shù)十個國家。但是由于受到當(dāng)時的計算機信息技術(shù)水平的限制,其技術(shù)尚且不夠成熟,而且工作原理也存在很大的差異,尚處于探索階段。日本的komatsu體系主要是將激光掃描器安裝在車輛的兩端,然后通過其發(fā)送的氬激光照明路面,然后通過光電倍增管,在一定角度接受反射光。如果路面有裂縫的狀況出現(xiàn),所接受的射線數(shù)量會有相應(yīng)量的減少,也就是通過反射光來判定路面的裂縫程度。
1.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,客流量和貨物流量都大幅增加,高速公路的通車里程也迅速增加,我國在路基施工管理,以及路面設(shè)計上取得了巨大的進步,但是我國目前對高速公路的建設(shè)要求來看,高速公路的建設(shè)質(zhì)量仍然不盡如人意。例如,高速公路瀝青路面的破損已經(jīng)成為我國高速公路發(fā)展的一個瓶頸。我過高速公路建設(shè)的發(fā)展直到2000年以后才進入快速發(fā)展時期。與國外的數(shù)字圖像處理技術(shù)相比,我國的路面檢測系統(tǒng)在圖像傳感器硬件方面以及圖像采集技術(shù)方法上,都明顯的不成熟。
2破損特征分類及成因分析
瀝青高速公路路面的結(jié)構(gòu)主要包括:半剛性基層為主的瀝青路面,該路面也簡稱半剛性路面。半剛性路面占到總比例的75%左右,一般由材料底基層、材料基層、和瀝青面層三個部分構(gòu)成。水泥混凝土路面即所謂的剛性路面,一般占到四分之一左右,而剛性組合路面則只占有非常小的比例,因此主要針對瀝青高速公路進行分析破損。
瀝青高速公路的路面破損特征的類型和成因的分析,對于后續(xù)維修的有效性非常重要,為了有針對性的做出判斷,主要介紹瀝青高速公路的破損特征和形成原因。
2.1破損特征分類
路基和路面類型,地區(qū)氣候以及交通狀況等對瀝青高速公路路面的破損影響非常大,從宏觀方面而言瀝青高速公路路面分為結(jié)構(gòu)性與功能性破損兩部分。結(jié)構(gòu)性破損主要是因為路面的結(jié)構(gòu)層承載力難以抵御現(xiàn)有車輛通行量,經(jīng)過車輛方法輾壓后形成路面破損,表現(xiàn)為路面出現(xiàn)不同的裂縫,如龜裂和橫裂;功能性破損主要是路面所提供的道路自身承載能力下降,表現(xiàn)為路面平整度下降以及車轍加深。主要破損情況有平整性、波浪、修補、和局部裂縫等。路面結(jié)構(gòu)性破損屬于早期的破壞比較嚴重的一個類,如果出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性破損,其路面使用性能非常低,因此主要針對結(jié)構(gòu)破損的檢測和識別進行探討。
2.2結(jié)構(gòu)性破損的分類與成因
1)網(wǎng)裂。瀝青高速公路路面車道上常會出現(xiàn)網(wǎng)裂開,而且網(wǎng)裂的同時一般伴隨有沉陷現(xiàn)象和唧漿現(xiàn)象,如果對于這種裂開形式不予重視的話,容易在雨水沖刷的作用下轉(zhuǎn)變成坑槽,從而加速瀝青高速公路路面破壞晨讀,因此應(yīng)該要在網(wǎng)裂時候予以治理防止進一步損害。
2)縱向裂縫??v向裂縫形成的常見原因如下:由于立即的壓實程度分布不均勻,往往使得路基半填半挖處容易出現(xiàn)裂縫;如果在瀝青面分攤過程中,接樁時沒有施工好,一旦出現(xiàn)車輛負載就很容易發(fā)生縱向裂縫;如果高速公路在建設(shè)初期的地下水位比較高,一旦遇到氣候非常干燥的情況,而且降雨量小的時候,地下水位會迅速下降,此時水位的變化會使得軟弱土層和含水層固結(jié),導(dǎo)致地基下降,最終引起道路產(chǎn)生大的縱向裂縫;如果路面處于長期超載狀態(tài)也會產(chǎn)生縱向裂縫。
3)橫向裂縫。橫向裂縫屬于瀝青面常見的一類破損,幾乎每條瀝青高速公路路面都會存在多多少少的橫向裂縫。
4)塊狀裂縫。瀝青高速公路路面產(chǎn)生不規(guī)則網(wǎng)狀裂縫,其間距大而導(dǎo)致路基軟化,只有分析了其裂縫類型及成因,才可能選擇正確的維修措施。裂塊的網(wǎng)格不論是形狀還是尺寸上都有別于網(wǎng)狀裂縫。
瀝青高速公路路面產(chǎn)生裂縫的情況下,雨水滲入到基層后路面承載力繼續(xù)惡化,從而使得路面破壞程度進一步增加。因此,必須在第一時間采取修補措施,防止裂縫擴大,裂縫的治理是養(yǎng)路護路的首要步驟,只有治理好裂縫后才能阻止路面其他病害的發(fā)展速度,從整體上降低維護費用。
3瀝青高速公路路面破損狀況評價指數(shù)(PCI)
1)路面破損換算系數(shù)(K):依據(jù)瀝青高速公路路面的破損程度和范圍對車輛行駛和養(yǎng)護處理工作量的影響。
2)路面綜合破損率(DR)計算公式如下:
DR=D/A×100=∑Di/A×100
式中:DR—代表路面綜合破損率,以百分數(shù)計;
   D—代表調(diào)查路段的折合破損面積(m2);
   A—代表調(diào)查路段的總面積;
   Di—代表第i幅路面圖像的破損面積。
3)路面狀況指數(shù)(PCI):路面狀況指數(shù)(PCI)的數(shù)值范圍為0~100。其數(shù)值越大,代表路況越好。PCI計算公式為:
PCI=100-15DR0.412
4結(jié)束語
我國高速公路總里程飛速增加的同時,高速公路的養(yǎng)護和維修的重要性也日益凸顯。路面破損狀況的評價指數(shù)是研制開發(fā)路面破損特征檢測與破損率識別系統(tǒng)的核心依據(jù)。只有提高和做好路面檢測這一路面養(yǎng)護和管理的前提工作,才有可能減輕高速公路的維護負擔(dān)。