高等级路面病害与检测技术

摘要：伴随我省交通事业的不断发展，我省的高速公路建设也有了一个质的飞跃，相应的对高速公路的管理技术也必须与时俱进。高等级路面检测又是高速公路管理的重中之重。笔者通过对高等级公路路面的病害特征进行详细分析的基础上，探讨了针对我省高速公路高等级路面病害特征的检测与识别技术。

关键词：高等级路面；病害；检测技术；

中图分类号：U448文献标识码： A

伴随我省交通事业的不断发展，我省的高速公路建设也有了一个质的飞跃，相应的对高速公路的管理技术也必须与时俱进。高等级路面检测又是高速公路管理的重中之重。虽然我国高速公路的建设起步较晚，但发展速度之快和建设规模之大，在世界公路史上都是前所未有的。但是随着高速公路通车时间的增长，路面的病害问题就逐渐凸显出来。因此随着高速公路建设的飞速发展，高速公路路面管理的任务也随之变得越来越繁重。而路面检测是路面管理的第一步，如果可以提高这一步的工作效率那么将会减轻路面养护与管理的任务。

一、前言

从上世纪70年代开始，随着我国高速公路建设的飞速发展，我省从上世纪90年代第一条高速公路马平高速公路的施工开始，对高速公路路面破损特征自动检测系统开始逐渐出现，国外如加拿大的Roadware公司在1969年开始了路面数据采集的研究。我们在路基、路面设计、施工、管理上取得了长足进步，但是从全社会对建设质量的要求来看，高速公路建设也存在一些不理想的地方。其中，高速公路沥青路面早期破损问题，已成为影响我国公路健康发展的突出矛盾。我国高速公路建设发展的较晚，从2001年才算进入快速发展时期。从国外的发展我们可以看出，基于数字图像处理技术的路面检测系统技术以日趋成熟。同时，随着图像传感器等硬件的发展，图像采集的新技术、新方法也广泛的应用于其中。而国内还只是处在起步阶段，无论是软件还是硬件都不成熟。

二、路面病害特征分类及成因分析

我国沥青高速公路路面的结构主要有以下三大类：半刚性基层沥青路面，简称半刚性路面。半刚性路面通常由半刚性材料底基层、半刚性材料基层、和沥青面层构成。半刚性路面约占75%；水泥混凝土路面，也常称为刚性路面，约占23%；刚性组合式路面，约占2%。由于半刚性基层沥青路面占我国高速公路总里程的主要部分，所以本文只针对半刚性基层沥青路面的破损特征进行研究。只有对沥青高速公路路面破损特征的类型及成因彻底了解，在后续的维修过程中，才能针对不同破损类型，做出相应的维修方案，做到有针对性的去维修。下面分别详细介绍沥青高速公路路面破损特征的常见类型及其形成的原因。

（一）破损特征分类

沥青高速公路路面的破损情况因路基、路面的类型、地区、气候和交通等差异而不同。从大的方面可分为结构性破损和功能性破损两大类。结构性破损是由于路面各结构层的承载能力不能抵抗现有行车载荷的反复作用，而产生路面结构整体性破坏，其结果反映到路面上就是各种形状的裂缝，如龟裂、块裂、纵裂和横裂；功能性破坏是由于路面提供给道路用户的服务能力下降引起的，反映在路面上则是平整度降低和车辙加深。常见的功能性破损有不平整性、坑洞、拥包、泛油、波浪、修补、车辙（少量）和局部裂缝等。

路面结构性破损是最严重的一种早期破损，路面一旦发生结构性破损，其它使用性能就根本谈不上，所以本文只针对结构性破损的检测及识别进行研究。

（二）结构性破损的分类与成因

1．龟（网）裂。在高速公路行车道上常发生路面龟（网）裂病害，且在龟（网）裂、沉陷处又常伴有唧浆现象。如对龟（网）裂、沉陷不及时处理，雨后极易形成坑槽而加速路面的损坏，所以应及时修补龟（网）裂路面，抑制进一步的损坏。

2．纵向裂缝。纵向裂缝的形成原因是多方面的，常见的有如下四种情况：

（1）由于路基压实度不均匀引起的，如发生在路基半填半挖处的裂缝；

（2）在沥青面层分幅摊铺时，两幅接茬未处理好，在行车荷载作用下，易形成纵向裂缝；

（3）地下水位下降的影响。如果某段高速公路初建时地下水位很高，若遇到气候干燥，降雨量较小的季节，则地下水位就会降低。地下水位的变化将导致软弱土层及其它含水层的固结，引起地基下沉，发生路基不均匀沉降，产生道路纵向裂缝；

（4）超限重载车的作用。长期在超限重载车的作用下，将使轮迹处产生纵向裂缝。

3．横向裂缝。横向裂缝是沥青面层发生最多的一种破损类型，几乎每条沥青路面高速公路上都有或多或少的横向裂缝。

4．块状裂缝。路面上产生的不规则的大网格式网状裂缝，裂缝间距大进而导致路基软化，致使握裂缝的类型及其成因，才能选择合适的维修措施有针对小相近，裂块的网格在形状和尺寸上都有别于网状裂缝。

三、沥青高速公路路面破损状况评价指数（PCI）

1．路面破损换算系数（K）：根据路面破损的严重程度和范围对车辆行驶和养护处理工作量的影响。

2．路面综合破损率（DR）按下式计算：

DR =D/A×100=∑Di/A×100

式中：DR：表示路面综合破损率，以百分数计；

D：表示调查路段的折合破损面积（m2）；

A：表示调查路段的总面积；

Di：表示第i幅路面图像的破损面积。

3．路面状况指数（PCI）：路面状况指数（PCI）的数值范围为0～100。其值越大，路况越好。PCI计算公式为：

PCI=100-15 DR0.412

根据路面破损情况，可将路面质量分为优、良、中、次、差五个等级。

四、结语

随着我国高速公路总里程的迅速增加，新的问题即高速公路的养护与维修的重要性也逐渐凸显出来，由于检测与养护手段的落后，使得养护与维修的任务越来越重。本文详细分析了沥青高速公路路面的破损类型及其成因，介绍了沥青高速公路路面的使用性能及各项的评价指标，给出了路面破损状况的评价指数，此评价指数是研制开发路面破损特征检测与破损率识别系统的核心依据。

参考文献：

[1]喻翔，彭其渊。公路路面检测技术的发展[J]。交通标准化，2004，（136）

[2]储江伟，初秀民，王荣本。沥青路面破损图像特征提取方法研究[J]。中国图像图形学报，2003，8（A10）