路面病害无损检测技术

路面病害无损检测技术

樊康1，潘晓薇2

（1.浙江交工集团股份有限公司设计院分公司 浙江杭州 310051；2.浙江顺畅高等级公路养护有限公司 浙江杭州 310051）

摘要：路面检测与评估是对施工质量进行检验与控制，提高公路养护管理的科学性以及改善路面设计质量的重要手段。路面检测评价技术水平的不断提高能给公路建设带来非常明显的社会经济效益。通过使用先进的无损检测技术，我们能够更加迅捷、准确地收集和分析道路的各项参数，这样就能够避免造成严重的破坏，同时也能够更好地预防和控制潜在的危险。本文首先对无损检测技术的发展及其在公路工程中的重要意义进行了阐述，然后重点介绍了雷达检测技术、超声波检测技术、图像检测技术的基本原理和技术特点。

关键词：道路路面、无损检测技术、检测设备

随着经济社会的快速发展，公路作为连接各个城市的重要交通枢纽，在里程和覆盖面积上都有了极大的提高。公路在长期的运营使用过程中，不仅要承受车轮荷载的反复

作用，还会受到大气环境中温度和湿度循环作用以及其他化学物质的侵蚀作用等的影响，因此公路各组成部分的使用性能在原理上来讲从建造完成开始使用后就处于不断退化

的过程。对于那些已经服役多年的公路来说，其路基路面结构很可能在交通荷载和环境变化的长期影响下已经发生破坏，其自身的路用性能受到很大影响，更进一步还会引起交通安全事故的发生。如今，无损检测技术凭借其操作简单、精准度高等优势逐渐替代了传统的路面检测技术。为了建立合理的路面质量评价体系，需要采用无损、连续的实验方法检测路面质量，因此研究路面无损检测技术具有重要的理论意义和现实意义。

1.无损技术介绍及其意义

1.1 无损检测技术介绍

传统的公路工程检测技术中，由于检测点的密度稀，有些有缺陷等不良区段极易漏检[1]，给后续工程工作留下隐患。路面无损检测技术具有无需前期处理、试样简单、无污染、高效、耗时短等优势[2]。在公路施工过程中，采用先进、高效的检测和评估技术，对公路施工过程中的质量进行检测和控制，可以对路面的各类早期病害进行有效的预防和治理。在公路建设后的维护和维护中，公路的服役寿命将随服役年限的增长而不断退化，但其退化速度具有非均匀性，初期较为缓慢，后期则随损伤积累而加速。一般在道路建成、路面施工完成的养护管理阶段开展无损检测技术，在无损检测技术应用过程中，检测的费用会因为基础设施的使用寿命和维护周期的差异而发生改变，因此，我们需要根据实际情况来确保检测技术的有效利用和最佳资金优化分配及修复方案[3]。

1.2无损检测技术的重要意义

无损检测技术的优势主要包括：

（1）无损伤性，无损检测技术的应用不会损坏检测对象部件，也会不影响其性能，即在不损伤公路的前提下，就可以检测出内部结构和性能。

（2）可靠性，即可以反复检测同一部件，具体测定公路各部分的具体参数，因此可以获得更加真实、可靠的数据，做到准确评价其路用性能。

（3）高效性，在现场就可以对公路的各种性能做出评价，不必再回到室内进行分析。

当前，路面无损检测技术已经发展到了多种不同的方式，包括GPR探测、激光扫描、超声波检测、频谱分析以及图像处理等，以满足不同的应用需求。

2.路面病害的主要无损检测技术

2.1 GPR探地雷达检测技术

探地雷达的工作原理包括：首先，将一束高能量的雷达信号从地表发出，然后，将这束信号转换为一束可以穿透地表的雷达信号。自70年代起，由于先进的电子和数字化处理技术的出现，探地雷达的使用范围得到极大的拓宽，它不仅可以被用于煤炭开采、地质钻井、地质结构研究，而且还可以作为一种先进的、不需要破坏的、高精度的无损检测方法。

路面结构为非磁性介质，电磁波反射特性仅与介质的介电常数有关[4]。根据其原理，要实现对道路安全隐患的有效检查，必须满足以下几个物理要求：道路表面的结构、构造、材料的种类、结构的强度、结构的稳定性以及道路的抗压能力等。

介电常数的变化是由多种因素影响的，包括介质的组成、结构、孔隙率以及含水量。表3.1为不同材料的相对介电常数，图3.1 为探地雷达电磁波在高速公路各介质层间传递与反射示意图。

表 3.1不同材料相对介电常数

图 3.1公路结构和各层反射形成的地质雷达扫描波形图

2.2 超声波检测技术

通过超声波路面检测技术，可以有效地识别出结构内部的破损情况，这种新型的无损检测方法的基本原理是：首先，将特定的超声波发射至材料介质，然后，接收器根据反射的超声波信息，如波形、波速等参数，进行分析，以及比较正常和产生损伤的路面材料的频率和速度差异。

此外还能够通过超声波传播时间和其传播速度分析不同介质之间的力学性能，比如抗压强度和弹性模量，材料的强度越高，材料就越坚硬，即材料的弹性模量和密度必然就大，穿过它的超声波波速值就越高，相反材料的强度越低，

材料越松软，穿过它的超声波的波速值就越低，而对于有缺陷的材料体来说，其强度降低就会导致超声波在该处的波速也就必然减小。一般在施工之中使用的超声波检测仪器的震荡频率为两万赫兹以上，其强大的穿透性能可以实现对混凝土沥青路面内部的结构检测，但不会对路面的本体造成影响[5]。

2.3 图像检测技术

图像检测技术根据成像方式可以细分为红外成像技术和激光全息图像技术两种[6]，二者获得图像的方式不同，它们所使用的原理、操作流程、结果等都有所区别。其中激光全息图像技术是通过对被测物体施加外加载荷，利用有缺陷部位的形变量与其他部位不同的特点，通过加载前、后所形成的全息图像的叠加来判断材料、结构内部是否存在不连续性。红外成像技术又被称作红外热成像技术，这种方法依靠热传感器探测周围环境中的热，以及热成像仪器的热传递能力，从而发现周围环境中的热损失。

3.结语

时代的进步和科技的发展为无损检测技术水平的提高提供了条件，路面无损检测技术可以在不损伤路面完整性的条件下对路面施工以及开放使用后的使用性能进行高效、无损、可靠的监测，及时发现路面中存在的问题，并制定针对性有效的整改措施，从而有效保护道路。随着无损检测技术的普及，它不仅极大地提升了路面性能检测和工程质量检测的效率，而且也为道路养护技术带来了前所未有的科学性、合理性。与传统的检测方法相比，无损检测技术取得了显著的进步，但是在实践中，仍然存在一些问题是现阶段的检测技术无法检测出来的，并且无损检测技术在很大程度上依赖于我们所选择的检测设备。因此，我们需要继续深入研究，推动技术的进步和检测设备的更新，提高公路检测的安全性和精确性。

参考文献：

[1]董江涛.关于路面无损检测技术的探讨[J].工程技术,87-89

[2]胡先进.无损检测技术在公路隧道支护结构质量检测中的应用研究[J].黑龙江交通科技,2016,39(05)157.

[3]林钦国,熊斌丹.PQI用于沥青混合料密度检测的影响因素分析[J].公路交通技术,

2016,32(02):46-50+56.

[4]杨建广.地球物理信号处理技术的研究及进展[J]．地球物理学进展,2002,17(1):171-175.

[5]黎邦涛.无损检测技术在沥青路面中的应用[J].中国高新区,2018(05):36.

[6]王志渝.试述高速公路路基路面无损检测技术的探究[J].科技资讯,2018,16(13):59-60.

作者简介：

1. 樊康（1998-）男，汉族，湖北荆门人，硕士研究生，浙江交工集团股份有限公司设计院分公司，设计员，研究方向：路面无损检测与图像处理
2. 潘晓薇（1988-），女，汉族，浙江丽水人，学士，浙江顺畅高等级公路养护有限公司，助理工程师/综合办主任，研究方向：道路养护与管理