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无损检测技术评估和检测道路性能
发布时间:2022年05月20日

基础设施不仅仅是一个城市发展的基础,更是 全民生活的保障。基础设施的建设和维护需要巨大 的投资。美国联邦公路管理局(FHWA)2008 年的 一份报告显示,在美国约有 6.4×106 km 的道路需要 大范围的维修 [1]。2014 年,美国土木工程师学会 (ASCE)的一份报告给道路情况的总体评级为 D 级 (分 A、B、C、D 四级)[2],在美国有 42 % 的主 要城市道路因为破损而拥挤不堪。2014 年,联邦政 府、各州和地方政府已经投入了 910 亿美元,虽然 短期内情况会有所改善,但是这些投入仍然不足, 根据 FHWA 的估计,在此基础上,每年需再投入 1 700 亿美元,道路的状况和性能才能得以显著改 善 [2]

现阶段,我国道路的检测方法主要是针对破损 路段,通过目测的方法发现病害和破损,这对于日 益发展的道路设施和繁重的交通压力来说显然是不 够的。因此,迫切需要一种技术,可以经济有效地 监控路网系统的状态,并优先为维修养护作业提供 准确、及时的信息,使道路检测方法从定期的局部 检查向连续路网的健康监控方向发展。

道路病害与缺陷

路面劣化通常发生在路面以下,是不能用目测 法来评价的(见图 1)。

常见的路面病害包括横向裂缝、纵向裂缝、车 辙、波浪、坑槽、分层、渗漏等。横向裂缝往往比 纵向裂缝更容易出现,它可以从一个小于 0.5 mm 宽、2 cm 深的裂缝发展而来。这样的裂缝在晴天的 时候很难看见,但在雨后是可以发现的。这是因为 当地表水蒸发后,裂缝中却残留了水。细小的裂缝 需要及时处理以防止发展为大的裂缝。大的裂缝通 常超过 1 mm 宽,5 cm 深,并且能延续几米长。如 果大的裂缝不加以密封,那么分层和收缩就会接踵 而至。如果路面和混凝土板的黏结力减小,那么覆 盖层就会从混凝土板面脱黏。裂缝或渗漏造成的坑 槽多数是由黏结力减小造成的。局部脱黏可能延伸 了几平方厘米,但是由于路表保持完好,这样的裂 缝很难发现。大面积的分层可能会在路面发展成大 的裂缝,并最后导致路面大的坑槽和破损。裂缝和 坑槽往往伴随着渗漏,水通过裂缝进入覆盖层,沥 青和混凝土板极易受到渗漏水的损害,路面裂缝里 面的水会留存甚至继续向下渗漏,这是对沥青路面 最大的损害。

为了评估和确定高速公路路面和桥面的状况, 本文探究了几种无损检测方法,检测路面和路面 以下的道路病害和缺陷,并列举了一些商业产品 和检测程序,以便于道路早期的维修养护。无损 检测的优势在于在不阻断交通的情况下,准确、 高效地评估结构的状态。

在我国,坑槽和其他路面病害困扰着城市的基 础设施。如图 2 所示的坑槽存在于我国的大多数道 路中,图 2 中所示的修补是最常见,也是比较经济的处理方法,但其有效性差异很大。由于快速的修 复需要和小补丁区不能实现足够的压实而容易受到 损害。因此,应改善维修方法,同时加强对路面和 路面以下病害的监测和检测,用来识别早期的坑槽 和局部损坏,以延长道路寿命。

图 1 路面的劣化

 

图 2 坑槽病害路段修复图