路面无损检测技术论文

路面无损检测技术探讨

【摘要】本文在阐述激光检测技术、图像技术、频谱分析技术、超声波技术等主流无损检测技术的基础上，结合常用检测仪器对无损检测在施工质量的检测与控制、养护管理等方面的工程应用进行了分析。

【关键词】无损检测;主流技术;工程应用

0.前言

路面检测技术在改进路面设计、控制施工质量、提高养护管理水平等方面具有重要的作用。传统的检测技术是随机选点、钻孔取样后进行室内分析，从而获得所需的工程参数。传统方法虽然能及时发现路表问题，但对道路内部状况却不能得到满意的检测结果，难以满足实际工作需求。同时，由于检测点是随机选取的，缺乏代表性，也容易造成漏检，给后续工作留下隐患。随着计算机技术、高精度测微技术、自动化控制技术的发展，使得无损、快速、直观有效的检测道路内部状态成为可能。路面检测技术由人工检测、破损类检测、低速度、低精度检测向自动化检测、无损检测、高速度、高精度方向发展，开展路面无损检测技术的研究有着重要意义。

1.主流无损检测技术

1.1 激光检测技术

在路面检测中，激光检测技术主要用于距离的测定、弯沉测定、车辙深度测定、平整度测定及路面构造深度检测几方面。基本原理是利用激光高亮度、高分辨率及良好的相干性、衍射性和方向性特

点，通过广电的转换将光能转换为电能，结合事先标定的电流和位移关系由光电流的变化反推位移的变化，进而达到检测目的。

1.2 图像技术

图像技术包括利用不同材料介质导热性能的差异进行热传导规律和测试场检测的红外成像技术与通过分析全息摄影，在得到的全息图上测取数据求取力学量的激光全息图像技术两种。图像技术在路面裂纹检测中应用较多，检测时运用多结构中值滤波法对路面裂缝图像进行降噪处理，使其图像信息增强。为突出裂缝目标，需要对图像进行分割，迭代阈值分割法可满足要求。在分割的基础上进行裂缝特征的测量，最后用像素统计法计算裂缝的长度和宽度。

1.3 频谱分析技术

频谱分析技术具有速度快、检测效率的特点。检测时，在相应位置设置传感器，用力锤在路面施加瞬时垂直冲击，传感器可检测到具有各种频率成分且以振源为中心，沿地表某一深度向周围传播的波的频率。通过设置不同力锤重量或锤头获得含多种频率成分的瑞雷面波信号，利用频域互谱分析和相干分析技术即可测定不同深度分层介质力学参数，实现路面质量的无损检测。频谱分析法常用于检测路面各层的刚度、强度及诊断下沉、裂缝、缺陷、脱空等病害。利用相干函数和r波频散曲线可评定路面分层情况，并能揭示路面下的介质情况。但工程实践证明，频谱分析法的精度会随着路面结构深度的增加而灵敏度降低，需要引起注意。

1.4 超声波技术

超声波具有容易激发、检测工艺简单、操作方便和价格便宜等众多优点，在路面检测，特别是高等级水泥路面检测中有着广泛的应用。目前，超声波技术已成功地应用于路面材料密实度、弹性模量、路面厚度、孔隙、混凝土抗压强度、抗折强度等方面的检测。但水泥路面情况较为特殊，超声波探头无法埋置，造成了一定的检测困难，一般采用超声波技术与回弹法组合检测。工程实践证明，波速对于路面检测十分有用，一般超声波检测法也称为波速法。

2.无损检测技术的应用

2.1施工质量的检测与控制

公路路面的施工质量会直接影响到公路的整体质量和使用寿命，无损检测技术能在道路建设期及时发现工程质量隐患，有效地防止路面过早破坏。无损检测技术在道路施工质量的检测与控制中主要应用于抗滑性能检测、平整度检测、弯沉检测和厚度检测等。

（1）抗滑性检测：抗滑性检测一般使用由测车、测轮系及计算机系统等组成的safegate摩擦测试车来完成，其工作原理是使测试轮与路面紧密接触，在测试轮上施加恒定垂直荷载，以恒定速度沿与车辆前进方向平行前进，然后由力矩传感器检测获得测试轮上产生的纵向滚滑摩阻力。测试时需要将测试车尽量锁定在某一固定速度，选择干、冰或洒水测试模式控制水量。测定的纵向滚滑摩阻力以电信号的形式通过脉冲传感器传至处理系统。

（2）平整度检测：平整度检测一般使用在英国trrl激光平整度仪基础上改进的非接触式dynatest-5051rsp激光平整度测试车。

该测试车主要由激光器、距离传感器、横杠、处理器、便携式电脑和测试车等组成。测试前要进行标定，标定完成后通过电脑输入测段长、数据收集模式和起始位置等参数，然后预运行约250米，以某一恒定速度进入测段收集数据。测试车自带处理器会将测试结果以国际平整度指标iri 值（m/km）输出。该测试车全程自动化控制，操作简单，且采样点相距为0.16米，代表性强，测试精度能达到0.1mm级，在对高等级公路大面积检测时优势最为明显。

（3）弯沉检测：弯沉检测一般使用由牵引车和托挂体组成的dy natest-8000fwd落锤式弯沉仪。使用该弯沉仪检测时可调节锤重和落高实现对冲击荷载的调整，我国测试时一般落锤质量设为5t ,承载板直径30cm, 这样对路面的压强就为0.7mpa。落锤式弯沉仪实际测得的是动态总弯沉，可根据弹性层状体系理论，由弯沉数据反算路面各层材料的弹性模量。测试时因为承载板、位移传感器和路面接触不稳定，一般要在同一点落锤三次，并取第三次的测试值作为测点结果。

（4）厚度检测：厚度检测一般使用由天线、信号处理机、发射机、接收机和终端设备等组成的gpr仪器。目前gpr是能满足高采样率、连续无损检测的唯一手段，相比宏观评价的钻芯法和水准测量法，gpr更能反映路面及路面一定深度下的微观变化。测试时发射机产生已知波形的射频，由gpr记录的地面反射波和地下反射波的时间差计算所测路面的厚度。

2.2 养护管理检测

道路建成后，路面使用性能会随着使用时间的增加逐渐劣化，前期劣化较缓慢，损伤累积不断累积后，劣化速率加快，整个过程劣化的速率是不均匀的。使用先进的路面检测评价技术对路面进行检测和分析，可认识到路面使用性能劣化基本规律，为优化养护方案和实现科学决策提供有力依据。工程实践表明，无损检测技术在道路养护管理中的应用可以有效减少道路养护的检测工作强度，提高工作效率。

地质雷达在沥青路面病害的无损检测和养护中使用较多，测试时主要包括测试布线、时窗选择、确定水平采样点距、天线频率选取、垂向取样点距选取等关键步骤。然后对测试数据进行分析，确定面层波速与厚度、水分含量和压实度等计算参数，实现沥青路面病害的无损检测。

激光断面仪在路面平整度和车辙检测中应用较多。激光断面仪由激光传感、惯性制导单元、测试梁、距离传感器和信号数据处理与分析系统等组成。路面平整度测试时用激光平整度仪沿着需要测定的路段全程连续测量平整度3至5次，取测试数据平均值作为测试结果，然后将测试结果与路段已知iri值对应，绘制曲线并进行回归分析，建立相关关系。车辙深度数据的采集与平整度测试通过一个过程完成，测试操作方法也完全相同，只是数据的软件处理不同。此外，激光断面仪还能进行横坡、纵坡、曲率等几何参数的连续快速测试。

3.总结