路面損壞智能檢測技術(shù)研究綜述

1、 路面損壞智能檢測技術(shù)研究綜述 摘要：隨著交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)，公路運(yùn)營與管理工作也日益重要，目前中國高速公路的發(fā)展階段已經(jīng)從過去的大規(guī)模建設(shè)階段轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的大規(guī)模養(yǎng)護(hù)階段，通過路面檢測技術(shù)可以確定道路的技術(shù)狀況及剩余壽命，為道路的運(yùn)營管理和養(yǎng)護(hù)提供支撐。關(guān)鍵詞：路面損壞；智能檢測；技術(shù)1瀝青路面水損壞種類、形成機(jī)理及影響因素1.1水損害種類及形成機(jī)理（1）表層自上而下的水害，如自然降雨、路面積水等，自上而下的水害往往局限于表層。在降雨過程中，雨水首先滲入并停留在表層瀝青混凝土的空隙中。當(dāng)向下滲透比較困難時，當(dāng)大量高速車輛經(jīng)過時，路面表層混合料中的水是有限的。在反復(fù)水動力作用下，瀝青逐

2、漸從集料表面剝落，局部瀝青混凝土松散，碎石被車輪甩出，路面產(chǎn)生凹坑。（2）自下而上的水損害。當(dāng)半剛性基層瀝青路面的瀝青層較薄時，瀝青路面的水損害往往表現(xiàn)為自下而上的水損害。一般來說，開始時是一個長度不超過2厘米的小孔，逐漸發(fā)展成坑。此外，表層與中層之間嚴(yán)重的層間污染也是造成水體損害的原因。層間污染直接影響路面的使用壽命。界面上的泥漿遇水變成泥漿，界面狀態(tài)由連續(xù)變?yōu)榘脒B續(xù)，甚至滑動，嚴(yán)重影響疲勞壽命。由于某一位置的水的推進(jìn)，地表坑洞相當(dāng)多，成為滑動界面條件。在表層獨(dú)立承受交通荷載的作用下，表層底部出現(xiàn)較大的彎曲拉應(yīng)力，從而在短時間內(nèi)造成破壞。1.2水損害影響因素分析1.2.1瀝青瀝青與礦物集料的

3、粘結(jié)性不僅與瀝青與礦物集料的性能有關(guān)，而且與瀝青與礦物集料結(jié)合時的界面層性能有關(guān)。1.2.2礦石材料礦物材料的化學(xué)性質(zhì)在很大程度上影響著瀝青混合料的物理力學(xué)性能。一般來說，基礎(chǔ)石與石油瀝青的粘結(jié)性優(yōu)于酸性石。1.2.3瀝青混合料種類及空隙率大空隙率是瀝青路面水損害的主要原因。較大的空隙率為積水提供了空間，而坑坑往往產(chǎn)生在瀝青混凝土空隙率較大的地方，隨著時間的推移，會對路面造成大面積破壞。1.2.4偏析和不均勻性的影響大量調(diào)查表明，松散瀝青路面、坑洞等水損害大多發(fā)生在局部地區(qū)。瀝青混合料離析和路面局部不均勻壓實是造成路面局部損壞的根本原因。離析的特征是混合料中粗、細(xì)集料或瀝青的含量不均勻。瀝青路

4、面不均勻的原因是瀝青混合料中粗、細(xì)集料的離析和施工過程中由于混合料溫度不均勻引起的壓實度差異，分別稱為集料離析和溫度離析。1.2.5路面結(jié)構(gòu)排水水損害是由于水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)而引起的，因此路面水損害結(jié)構(gòu)的排水系統(tǒng)是否完善有很大關(guān)系。1.2.6施工碾壓施工工藝對混合料水穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在壓實度上。未充分壓實的混合料空隙率增大，影響各種使用性能。通車后的行車壓實會引起混合料的壓實變形，形成異常車轍，更嚴(yán)重的是進(jìn)入空閑空間的水成為水損害的根源。1.2.7氣候影響瀝青路面水的存在是水損害發(fā)生的必要條件。水害的數(shù)量和速度與沿線的降雨量密切相關(guān)。1.2.8車輛荷載的影響當(dāng)車輛通過時，瀝青混凝土孔隙中的自由

5、水或表面與基層之間的界面將產(chǎn)生相當(dāng)大的水壓和吸力。當(dāng)車輪經(jīng)過時，會有擠壓壓力，當(dāng)車輪離開時，會有吸力。這兩種力的瞬時順序，可將滯留在基層頂面和面層空隙中的水抽離表面，使瀝青膜從較大的集料顆粒上剝離，使瀝青混凝土強(qiáng)度逐漸大幅度下降，直至路面局部松脫并形成漿體抽水、挖坑或車轍。當(dāng)交通量較大，重載車輛和超載車輛在交通流中所占比例較高時，瀝青混凝土路面的水損害更為嚴(yán)重。2路面損壞智能檢測系統(tǒng)路面損壞檢測技術(shù)可以分為兩類：通過拍攝高清晰度的路表數(shù)字圖像并利用數(shù)字圖像處理技術(shù)來分析路面損傷信息；運(yùn)用激光位移技術(shù)獲取三維立體圖像，用于測量路面的破損和變形，如車轍、裂縫等。根據(jù)路面損壞圖像采集原理的不同，將現(xiàn)

6、有的路面損壞智能檢測系統(tǒng)分為以下幾類。2.1二維光學(xué)圖像技術(shù)的路面圖像快速采集系統(tǒng)該系統(tǒng)利用高速攝像機(jī)進(jìn)行路面損壞二維光學(xué)圖像的采集，并對膠卷進(jìn)行沖洗得到路面損壞圖像，最后采取人工的方式分析路面損壞圖像。其缺點為自動化程度不高，檢測效率較低。2.2模擬視頻技術(shù)的路面圖像快速采集系統(tǒng)該系統(tǒng)通過電視攝像儀采集路面損壞數(shù)據(jù)，并存儲在錄像帶中，但在采集圖像時需利用車輛兩側(cè)的燈光照明，自動化程度較低且必須在夜間環(huán)境下工作。2.3ccd相機(jī)的路面圖像快速采集系統(tǒng)該系統(tǒng)采集圖像主要使用ccd圖像傳感器，并通過全球定位系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)采集道路線形數(shù)據(jù)，并對采集到的路面圖像進(jìn)行實時壓縮，該系統(tǒng)的局限性是拍照效

7、果受環(huán)境照度影響較大，需增加人工照明，才能獲得清晰度高的圖像。2.4雙線陣相機(jī)的路面圖像快速檢測系統(tǒng)該系統(tǒng)通過紅外光進(jìn)行照明，利用線掃描相機(jī)采集路面圖像，并通過線激光檢測車轍，圖像質(zhì)量、檢測精度及穩(wěn)定性都得到了提高。2.5紅外熱輻射成像技術(shù)的路面圖像采集系統(tǒng)該系統(tǒng)主要依靠紅外熱成像相機(jī)進(jìn)行圖像采集，通過路面不同位置的反光率和表面溫度差異，分辨路面損壞類型，但紅外熱成像相機(jī)成本較高，圖像采集速率和分辨率還需提高。2.63d激光掃描技術(shù)的路面損壞檢測系統(tǒng)路面精細(xì)的3d輪廓可由3d激光掃描獲取，該系統(tǒng)首先獲取線激光直射路面時生成的投影圖像，然后基于圖像處理算法對路面圖像上每一個點的高程值進(jìn)行計算。其

8、缺點是檢測數(shù)據(jù)量大，且設(shè)備成本較高，可靠性有待提高，但該系統(tǒng)是未來路面損壞智能檢測系統(tǒng)的發(fā)展方向。3有效解決路面損壞修復(fù)的對策3.1修補(bǔ)裂縫裂縫的處理方法有三種：一是用填縫膠修補(bǔ)裂縫，填縫膠室溫下是固體，加熱后是液體，附著力高。修補(bǔ)時，可先將裂縫開槽，清理裂縫中的雜物，然后預(yù)熱，再填充填縫膠，15分鐘后即可使用；二是稀漿封層。施工前應(yīng)封閉交通，然后準(zhǔn)備一定比例的材料，清理縫隙，將水、水泥、瀝青等材料混合填塞縫隙，壓實，停留20分鐘后方可通行；三是封霧法。它是一種路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)。噴涂應(yīng)使用專業(yè)設(shè)備。技術(shù)要統(tǒng)一，不能太多，不能太少。如果遇到無法噴涂的零件，可以使用滾筒完成。3.2填坑處理坑的方法有兩

9、種：一種是用澆注混合料填滿坑。通常是將路面破損部分挖至至少10cm，然后切割修補(bǔ)區(qū)邊界，測量基層強(qiáng)度，達(dá)到要求后，在底層鋪設(shè)格柵，然后將準(zhǔn)備好的材料倒入坑中；其次，使用半柔性材料。半柔性材料廣泛應(yīng)用于多種瀝青路面，是一種新型的路面材料。其施工工藝簡單，節(jié)能和環(huán)境污染也很小。3.3車轍修補(bǔ)車轍的修復(fù)方法有三種：一是微表面修復(fù)。采用合適的石屑和混合料，均勻鋪砌，可保護(hù)受損路面；其次，超薄磨耗層。采用專業(yè)設(shè)備熱拌攤鋪的養(yǎng)護(hù)方法，其優(yōu)點是松散度迅速改善，提高道路使用壽命；三是再生修復(fù)。它不僅可以修復(fù)路面，還可以通過同時對修復(fù)的土地和附近的地方進(jìn)行加熱，將周圍的路面粘合起來。3.4溢油處理針對小空隙溢油現(xiàn)象，可成立相關(guān)部門，規(guī)范技術(shù)和施工標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格材料檢驗，減少礦石超標(biāo)現(xiàn)象。如果是壓實閃絡(luò)，應(yīng)注意壓實標(biāo)準(zhǔn)和碾壓工藝。結(jié)論綜上所述，高速公路的路面施工和養(yǎng)護(hù)可以延長公路的使用性能，還可以確保車輛與行人的安全性。就當(dāng)前路面出現(xiàn)的早期損壞問題，要嚴(yán)控施工環(huán)節(jié)，加強(qiáng)后續(xù)養(yǎng)護(hù)，不斷在交通事業(yè)這條路上探索、發(fā)現(xiàn)