公路工程病害檢測(cè)與防治探討
2016-02-29
公路工程病害檢測(cè)技術(shù)
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路面、路基的含水量、空隙率和壓實(shí)度是公路建設(shè)中需要嚴(yán)格控制的重要指標(biāo)，也是瀝青路面、路基病害探測(cè)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵性指標(biāo)。一方面，面層、基層或土基壓實(shí)度不夠，公路在使用過程中就容易產(chǎn)生車轍、沉陷和裂縫。含水量過高會(huì)影響路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，在冬季還容易產(chǎn)生凍融破壞。基層的含水量達(dá)到最佳時(shí)才能逐層壓實(shí)。另一方面，路面破損會(huì)造成基層、地基的松散及含水量增大，引起基層、地基的破壞和變形。探地雷達(dá)對(duì)路基、路面病害的探測(cè)，以含水量、壓實(shí)度、雷達(dá)波異常為評(píng)價(jià)指標(biāo)，獲得以下路面、路基的病害信息。
1、雷達(dá)波在路基特定條件下的傳播規(guī)律和特性
為了將地質(zhì)雷達(dá)這項(xiàng)高新探測(cè)技術(shù)真正應(yīng)用到路基病害的探測(cè)上，首先必須研究清楚路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同病害對(duì)雷達(dá)波運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的響應(yīng)特征，以及從雷達(dá)剖面上提取這些特征。為了獲取這些特征參數(shù)，最好的研究手段就是對(duì)路基結(jié)構(gòu)及其病害建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。從電磁波的傳播機(jī)理上，研究路基結(jié)構(gòu)及其病害對(duì)電磁波的響應(yīng)特征，揭示雷達(dá)波在路基薄層模型介質(zhì)中的傳播規(guī)律，獲取雷達(dá)合成記錄，進(jìn)而從雷達(dá)合成記錄中獲取病害特征參數(shù)。
2、路基介質(zhì)物性的研究
電磁波傳播的過程是電磁場(chǎng)與介質(zhì)發(fā)生作用的過程，因而研究介質(zhì)內(nèi)電磁場(chǎng)的傳播必須先了解介質(zhì)的電磁學(xué)性質(zhì)。
（二）路面承載能力檢測(cè)
路面承載能力的檢測(cè)是得出路面的彎沉度，路面彎沉檢測(cè)是我國(guó)柔性路面強(qiáng)度測(cè)量的一項(xiàng)主要指標(biāo)。路面彎沉是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形或垂直回彈變形值。新的檢測(cè)法有以下幾種：
激光彎沉測(cè)定儀法
在測(cè)定時(shí)，將測(cè)定儀固定在路面上汽車的后輪隙中。利用汽車駛離被測(cè)點(diǎn)時(shí)，路面回彈帶動(dòng)原固定于地面上的硅光電池測(cè)頭向上升起，使激光器發(fā)出的激光束通過進(jìn)光射到硅光電池上產(chǎn)生光電流，并根據(jù)光電流的大小來計(jì)算路面回彈變形的數(shù)值即路面回彈彎沉值。這種彎沉儀操作簡(jiǎn)易、精度高、讀數(shù)穩(wěn)定、體積小、質(zhì)量輕、造價(jià)低且容易研制。
自動(dòng)彎沉測(cè)定儀法
該測(cè)定儀在牽引車的作用下以一定的速度行駛，將測(cè)定儀的彎沉測(cè)定梁放在車輛底盤的前端并支于地面保持不動(dòng)。當(dāng)后軸雙輪隙通過測(cè)頭時(shí)，彎沉通過位移傳感器等裝置被自動(dòng)記錄下來。這時(shí)測(cè)定梁被以二倍的牽引車速度拖到下一測(cè)點(diǎn)，周而復(fù)始地向前連續(xù)測(cè)定，通過計(jì)算機(jī)可輸出路段彎沉檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。整個(gè)測(cè)定是在測(cè)定車連續(xù)行駛的情況下進(jìn)行的，它可對(duì)路面進(jìn)行高密集點(diǎn)的強(qiáng)度測(cè)量，適用于路面施工質(zhì)量控制、驗(yàn)收和路面養(yǎng)護(hù)管理。
落錘式彎沉儀(FWD)法
FWD是通過計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)啟動(dòng)落錘裝置，使一定質(zhì)的重錘從一定高度自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳到路面，通過分布距測(cè)點(diǎn)不同距離的傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，得到路而測(cè)點(diǎn)彎沉值。FWD測(cè)量是計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，進(jìn)度快、精度高。檢測(cè)最大速度可達(dá)80km/h，內(nèi)置式落錘彎沉儀的牽引速度可大于100km/h。該方法是一種很理想的動(dòng)態(tài)無損檢測(cè)設(shè)備。
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1、連續(xù)式平整度儀
測(cè)量時(shí)由人或車?yán)瓌?dòng)該儀器前進(jìn)由于路面不平引起測(cè)量小輪上下擺動(dòng)，并帶動(dòng)位移傳感器的測(cè)桿在傳感器的小孔槽里上下滑動(dòng)。 這樣就可以根據(jù)傳感器輸出的電位的正負(fù)及其大小來確定路面平整度。
采用該類測(cè)定儀靈活性較大，既可人拖也可車?yán)?，但測(cè)試效率較低(檢測(cè)速度≤12km/h)。該方法適用于測(cè)定路表面的平整度，評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量，但不適用于在已有較多坑槽、破壞嚴(yán)重的路面上測(cè)定。
車載式顛簸累積儀
測(cè)定時(shí)測(cè)試車以一定的速度在路面上行駛，路面的凹凸不平引起汽車的激振，通過機(jī)械傳感器可測(cè)量后軸同車廂之間的單向位移累積值VBI（以cm/km）計(jì)。VBI越大，說明路面平整度越差。車載式顛簸累積儀測(cè)定路面平整度速度快價(jià)格低廉操作簡(jiǎn)便?？捎闷錂z測(cè)的結(jié)果評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用期的舒適性。
公路工程常見病害及成因
路基病害
邊坡的滑塌問題
邊坡滑塌是路基病害中較為嚴(yán)重的一個(gè)問題。邊坡滑塌根據(jù)土質(zhì)和規(guī)模不同可以分為塌方和滑坡。塌方的形成原因主要是土質(zhì)疏松導(dǎo)致邊坡向下滑動(dòng)，通常是由施工不當(dāng)和水的損壞引起的?；率侵赣捎诓涣嫉刭|(zhì)條件的破壞，使部分邊坡土體在重力作用下下滑。一般情況下，塌方和滑坡比較容易發(fā)生在土質(zhì)疏松同時(shí)雨水較多的地區(qū)。雨水會(huì)形成巨大的沖擊力使原本較為疏松的土質(zhì)難以承受壓力，出現(xiàn)土體陷落和下滑，最終破壞公路路基和路面。
