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【摘 要】 路基检测是公路管理及建设过程中的关键性技术,为工程设计、施工以及养护提供可靠的依据。公路路面的各种危害,其主要原因是其路基稳定不断恶化所引起的,为了提高公路的整体质量,做好路基检测工作至关重要。基于此,本文分析了高速公路路基检测方法存在的不足,进而提出了检测过程中需要注意的问题。
【关键词】 高速公路;路基检测;方法评价
引言
调查显示,高速公路路基和路面损坏的形式多种多样,损坏原因也各不相同。高速公路运营期间,由于路基填土材料性质的变化、土体结构变形以及车辆荷载变化等因素的影响,使得不同路段的路基质量存在一定的差异。此外,在地表水和地下水的长期作用下,高速公路路基也会受到严重的侵蚀。这些因素将对路基的质量产生明显的影响,导致部分路段出现车辙、路面沉降、翻浆、纵向裂缝、横向裂缝、翻浆、路基变形等问题,大大降低了高速公路的使用功能性。目前,高速公路路基和路面质量检测体系还不完善,主要依靠公路养护工作人员的工作经验,来评价路基的实际状态和质量情况。
一、公路路基检测存在的局限性问题
公路路基检测地点在室内,具有明显局限性,另外室内的检测指标,与现场质量检测指标不完全吻合,所提供的试验数据,未必能够准确反映现场的情况,而且不同的施工队伍,所掌握的检测设备通常都不一样,这样也容易影响检测数据的统一性。
1、室内检测的局限性:室内检测,虽然可以提供周全的检测设备,但在施工现场所取的试样,未必能够代表整个现场的情况。
2、不同检测设备的检测结果不一样:公路路基的检测需要用到弯沉检测仪,而弯沉检测仪有贝克曼梁式和落锤式两种,前者测定静弯沉,后者测定动弯沉,由于后者的理论相对不够成熟,所以检测的结果与前者相比,尚不能够完全作为公路路基施工的依据。
3、检测指标的不完整性:譬如土基回弹弯沉检测仪,采用克兰曼梁式的检测仪器,所检测的是垂直静态力作用下的路基弯沉特性,而有些路基所受作用力是垂直冲击荷载作用,路基会出现瞬态变形,也就是说,无论采用哪种检测仪,只能够定性体现路基的响应趋势,而不能代表整个公路的具体指标。
二、高速公路路基检测方法
1、路基的压实度检测
有以下几种方法:首先是灌砂法,这种方法是使用一定规格粒径的均匀砂,然后放置在一定的高度上,自由下落到试洞内部,利用标准砂来替换试洞内部的集料,测量出试洞的容积大小,同时可以根据集料的含水率,推测出试样的实际测试干密度,主要用于细粒土、砂类土、砾类土的密度测定。其次是环刀法,主要用于测定具有一定体积土壤的持水能力,从而测定土壤的孔隙度,具体的测试方法是将环刀打入土层之中,并确保土壤的结构不会受到破坏,然后进行一系列的室内试验,根据试验数据推测出细粒土和无机结合料的密度。 再次是核子密度仪法,用于测定路基土基或者基层材料的压实度、含水率,可以采用直接投射的方法,在一定测试深度中,控制仪器与路面边缘的最小距离,然后打开仪器,测试在选定测定时间之后,读取各项数据,然后迅速关机。
2、含水率测定
结合土的物理力学性质, 结合不同含水率的物理性质变化情况,对土的强度、密实度、孔隙压力等变化情况进行测定。目前常用的公路路基含水率测定方法有以下几种:首先是烘干法,根据规定对粘质、粉质、砂类、有机质土的土基含水率进行测定,这种方法不容易受到其他因素的干扰,而且检测结果相对比较准确;其次是比重法,这种方法是针对土粒相对比较重和湿度比较大的砂类土, 需要考虑温度的影响,然后快速简易地测定;再次是酒精燃烧法,在土样中加入纯度较高的酒精,利用酒精燃烧过程中蒸发的热量,将土中的水分烘干,这种方法适用于不含有机质的细粒土,测试时间不长,对施工进度不会造成明显的影响。
三、主要的路基无损检测技术及其应用
路基无损检测技术可以准确的找出路面以下的破损区域,能够有效地检测出公路中的路基疏松、路面不平整、路基沉陷以及路基空洞等各种质量问题,不仅提高了工作效率,同时还降低了施工造价。因此,路基无损检测技术是公路检测的发展方向。
1、频谱分析检测技术
频谱分析检测技术是一种对不同传播介质中传播表面波的传播频率进行分析检测的技术。检测原理如下分析:对公路的路面进行一次短暂且快速的冲击,将会产生一系列以此冲击源为中心的频率波,且会沿着地表向下传播,同时也向四周传播瑞雷面波,通过改变冲击的方式和力度来改变瑞雷面波的信号类型和频率,这样就能够从传感器中检测出不同的波的频率。采用频率分析技术,根据接收波的频率变化来对不同深度的分层介质进行力学性能分析,以实现准确、快速的检测。
2、超声波检测技术
超声波检测技术是一种根据介质中分布在不同位置的传感器所检测到的超声波在该介质中传播的波的各项参数,判断该路面的结构内部的损坏状况的检测技术。通过测定超声波的传播时间来确定超声波的传播速度,从而根据传播速度与介质间的关系确定介质的力学性能,比如抗折强度、抗压强度和弹性模量,同时也可以判定介质结构内部的缺陷。超声波检测技术造价合理、使用简便等优点使其在路基路面的工程实践中得到了广泛应用。
3、激光检测技术
激光检测技术的检测原理是激光的光强越强则其光电流也越强。在激光检测过程中,光电转换器将光能转化为电能,使得光电流随着激光的发光强度(即光强)的变化而变化。因为在激光检测前位移与电流间的关系已经确定下来了,所以弯沉位移的变化量可以通过光电流变化来判定。正是由于激光本身具有衍射性与相干性好、方向性、分辨率等优点,所以激光检测技术被广泛应用于平整度测定、车辙深度测定、弯沉测定以及距离测定等方面。
4、圖像检测技术
图像检测技术包括红外成像检测技术与激光全息图像检测技术两种。红外成像检测技术是依据不同材料的导热性能不同的原理来开展工作的,通过借助高精度的热敏传感器来检测分析路面结构内部的热传导以及温度分布及,并且以图像的形式显示检测结果,以达到充分了解路面内部破损情况的目的。激光全息图像检测技术是通过研究全息图中所得的各项数据从而获得所需的相关力学性能参数,此方法能够給管理人员提供场地的整体状况,且检测结果直观性好、可靠性强。
5、地质雷达测损技术
地质雷达测损技术主要利用是雷达波的“折射—反射”原理。通过雷达设备对所得数据进行分析从而得到地质雷达的图像剖面,再依据剖面呈现出来的状况判断公路的路基缺损状况。当被检测体中出现异常时,异常区与被检测体的界面两侧的电性差异相对较大,而且会出现较为强烈的反射波。另外,这一界面同时也是物性的特变点,通常会产生绕射波,由于绕射波在时间剖面上以双曲线的形式表现出来,所有其雷达图像便会呈现出同相轴不连续且紊乱等现象。此时便可以判定出异常区域的位置与深度,并且可以最终判定路基的危害程度、位置以及类型。
结束语
在当今经济飞速发展的时代,公路路基的检测与维修早已不再局限于仅对工作性能、质量的改善与维修,而是应当具备高效、准确的特点。 路基无损检测技术也就在这种情况下应运而生,它在很大程度上节省了工程的修复时间以及工程的造价,因此,路基无损检测技术具有广阔的发展、应用前景。
参考文献:
[1]王磊,陈运明,刘孝明.基于压路机的车载式路基压实度无损检测技术研究[J].施工技术,2013(5):82-85.
[2]彭飞.京哈高速公路绥中至沈阳段硬路肩及边坡路基检测与设计建议[J].北方交通,2013(2):6-9.
[3]侯志锋,王冕,麻斌.谈高速公路路基路面无损检测技术[J].山西建筑,2013,1(3):141-142.
【关键词】 高速公路;路基检测;方法评价
引言
调查显示,高速公路路基和路面损坏的形式多种多样,损坏原因也各不相同。高速公路运营期间,由于路基填土材料性质的变化、土体结构变形以及车辆荷载变化等因素的影响,使得不同路段的路基质量存在一定的差异。此外,在地表水和地下水的长期作用下,高速公路路基也会受到严重的侵蚀。这些因素将对路基的质量产生明显的影响,导致部分路段出现车辙、路面沉降、翻浆、纵向裂缝、横向裂缝、翻浆、路基变形等问题,大大降低了高速公路的使用功能性。目前,高速公路路基和路面质量检测体系还不完善,主要依靠公路养护工作人员的工作经验,来评价路基的实际状态和质量情况。
一、公路路基检测存在的局限性问题
公路路基检测地点在室内,具有明显局限性,另外室内的检测指标,与现场质量检测指标不完全吻合,所提供的试验数据,未必能够准确反映现场的情况,而且不同的施工队伍,所掌握的检测设备通常都不一样,这样也容易影响检测数据的统一性。
1、室内检测的局限性:室内检测,虽然可以提供周全的检测设备,但在施工现场所取的试样,未必能够代表整个现场的情况。
2、不同检测设备的检测结果不一样:公路路基的检测需要用到弯沉检测仪,而弯沉检测仪有贝克曼梁式和落锤式两种,前者测定静弯沉,后者测定动弯沉,由于后者的理论相对不够成熟,所以检测的结果与前者相比,尚不能够完全作为公路路基施工的依据。
3、检测指标的不完整性:譬如土基回弹弯沉检测仪,采用克兰曼梁式的检测仪器,所检测的是垂直静态力作用下的路基弯沉特性,而有些路基所受作用力是垂直冲击荷载作用,路基会出现瞬态变形,也就是说,无论采用哪种检测仪,只能够定性体现路基的响应趋势,而不能代表整个公路的具体指标。
二、高速公路路基检测方法
1、路基的压实度检测
有以下几种方法:首先是灌砂法,这种方法是使用一定规格粒径的均匀砂,然后放置在一定的高度上,自由下落到试洞内部,利用标准砂来替换试洞内部的集料,测量出试洞的容积大小,同时可以根据集料的含水率,推测出试样的实际测试干密度,主要用于细粒土、砂类土、砾类土的密度测定。其次是环刀法,主要用于测定具有一定体积土壤的持水能力,从而测定土壤的孔隙度,具体的测试方法是将环刀打入土层之中,并确保土壤的结构不会受到破坏,然后进行一系列的室内试验,根据试验数据推测出细粒土和无机结合料的密度。 再次是核子密度仪法,用于测定路基土基或者基层材料的压实度、含水率,可以采用直接投射的方法,在一定测试深度中,控制仪器与路面边缘的最小距离,然后打开仪器,测试在选定测定时间之后,读取各项数据,然后迅速关机。
2、含水率测定
结合土的物理力学性质, 结合不同含水率的物理性质变化情况,对土的强度、密实度、孔隙压力等变化情况进行测定。目前常用的公路路基含水率测定方法有以下几种:首先是烘干法,根据规定对粘质、粉质、砂类、有机质土的土基含水率进行测定,这种方法不容易受到其他因素的干扰,而且检测结果相对比较准确;其次是比重法,这种方法是针对土粒相对比较重和湿度比较大的砂类土, 需要考虑温度的影响,然后快速简易地测定;再次是酒精燃烧法,在土样中加入纯度较高的酒精,利用酒精燃烧过程中蒸发的热量,将土中的水分烘干,这种方法适用于不含有机质的细粒土,测试时间不长,对施工进度不会造成明显的影响。
三、主要的路基无损检测技术及其应用
路基无损检测技术可以准确的找出路面以下的破损区域,能够有效地检测出公路中的路基疏松、路面不平整、路基沉陷以及路基空洞等各种质量问题,不仅提高了工作效率,同时还降低了施工造价。因此,路基无损检测技术是公路检测的发展方向。
1、频谱分析检测技术
频谱分析检测技术是一种对不同传播介质中传播表面波的传播频率进行分析检测的技术。检测原理如下分析:对公路的路面进行一次短暂且快速的冲击,将会产生一系列以此冲击源为中心的频率波,且会沿着地表向下传播,同时也向四周传播瑞雷面波,通过改变冲击的方式和力度来改变瑞雷面波的信号类型和频率,这样就能够从传感器中检测出不同的波的频率。采用频率分析技术,根据接收波的频率变化来对不同深度的分层介质进行力学性能分析,以实现准确、快速的检测。
2、超声波检测技术
超声波检测技术是一种根据介质中分布在不同位置的传感器所检测到的超声波在该介质中传播的波的各项参数,判断该路面的结构内部的损坏状况的检测技术。通过测定超声波的传播时间来确定超声波的传播速度,从而根据传播速度与介质间的关系确定介质的力学性能,比如抗折强度、抗压强度和弹性模量,同时也可以判定介质结构内部的缺陷。超声波检测技术造价合理、使用简便等优点使其在路基路面的工程实践中得到了广泛应用。
3、激光检测技术
激光检测技术的检测原理是激光的光强越强则其光电流也越强。在激光检测过程中,光电转换器将光能转化为电能,使得光电流随着激光的发光强度(即光强)的变化而变化。因为在激光检测前位移与电流间的关系已经确定下来了,所以弯沉位移的变化量可以通过光电流变化来判定。正是由于激光本身具有衍射性与相干性好、方向性、分辨率等优点,所以激光检测技术被广泛应用于平整度测定、车辙深度测定、弯沉测定以及距离测定等方面。
4、圖像检测技术
图像检测技术包括红外成像检测技术与激光全息图像检测技术两种。红外成像检测技术是依据不同材料的导热性能不同的原理来开展工作的,通过借助高精度的热敏传感器来检测分析路面结构内部的热传导以及温度分布及,并且以图像的形式显示检测结果,以达到充分了解路面内部破损情况的目的。激光全息图像检测技术是通过研究全息图中所得的各项数据从而获得所需的相关力学性能参数,此方法能够給管理人员提供场地的整体状况,且检测结果直观性好、可靠性强。
5、地质雷达测损技术
地质雷达测损技术主要利用是雷达波的“折射—反射”原理。通过雷达设备对所得数据进行分析从而得到地质雷达的图像剖面,再依据剖面呈现出来的状况判断公路的路基缺损状况。当被检测体中出现异常时,异常区与被检测体的界面两侧的电性差异相对较大,而且会出现较为强烈的反射波。另外,这一界面同时也是物性的特变点,通常会产生绕射波,由于绕射波在时间剖面上以双曲线的形式表现出来,所有其雷达图像便会呈现出同相轴不连续且紊乱等现象。此时便可以判定出异常区域的位置与深度,并且可以最终判定路基的危害程度、位置以及类型。
结束语
在当今经济飞速发展的时代,公路路基的检测与维修早已不再局限于仅对工作性能、质量的改善与维修,而是应当具备高效、准确的特点。 路基无损检测技术也就在这种情况下应运而生,它在很大程度上节省了工程的修复时间以及工程的造价,因此,路基无损检测技术具有广阔的发展、应用前景。
参考文献:
[1]王磊,陈运明,刘孝明.基于压路机的车载式路基压实度无损检测技术研究[J].施工技术,2013(5):82-85.
[2]彭飞.京哈高速公路绥中至沈阳段硬路肩及边坡路基检测与设计建议[J].北方交通,2013(2):6-9.
[3]侯志锋,王冕,麻斌.谈高速公路路基路面无损检测技术[J].山西建筑,2013,1(3):141-142.