外场水泥道路损害检测及质量评价.pdf

56第3 8 卷CONSTRUICTiONSAFETY2023年第8 期公路与铁路建筑实全外场水泥道路损害检测及质量评价张凤战（中国航空国际建设投资有限公司，北京100088)摘要：道路病害检测是维护道路质量的重要方法。以某外场道路为例，采用路面损坏状况调查、雷达探测、结构承载力检测、路面厚度检测等方法进行了病害综合检测和质量评价，其主要内容包括：东西外场路面破损程度及成因分析；运用路面破损状况指数（PCI)评级；进行弯沉况试验以及钻芯取样等。根据勘察和检测结果，针对道路病害的情况，提出了西外场路道面中修，东外场路道面大修的建议。关键词：道路病害；综合检测；检测技术；质量评价中图分类号：U418文献标志码：A0引言道路是病害高发区，针对道路工程病害综合检测和质量评价，肖春发等!统计了水泥路面表观病害、渗水状况、动力响应等特征，对脱空评价指标进行量化，提出了一套适合水泥路面板加铺沥青面层后板底脱空的检测及评价方法。宗长洪【2 发现最方便的水泥路板下是否有空洞的检测方法为板边中点板中弯沉差法。王晓川等3 对判断水泥板板底是否脱空的方法进行对比发现采用FWD截距法是最好的。刘亚伟4 发现用弯沉仪检测路面板缝边的方法检测水泥路面是否有脱空现象较为合适。李慧萍5 研究探讨了水泥路面状态现代检测技术，发现水泥损坏机理是较好的工具。谢昭晖等6 借助雷达检测方法研究了道路病害中的空洞、沉陷、断层及裂缝。王晓鹏7 利用探地雷达技术探测异常公路、公路裂缝、地层空洞，取得了显著成果。Makendran8使用回归和人工神经网络（A NN)技术开发了遇险预测模型，所开发的模型可以被视为印度乡村道路（低流量道路）维护管理策略的有效工具之一。本文采用道路破损状况调查、道面结构承载能力检测、路基病害探测、钻芯取样等多种检测方法，对某外场道路病害情况进行勘察，并根据检测结果提出了处理意见。1工程概况某道路包括一条进场路和两条外场路，道路相对位置示意见图1，本次道路检测范围为两条外场路：西外场路与东外场路，类型均为水泥混凝土路面，西外场路长度约40 0 m，宽约5m，路面较完整；东外场路长度约3 1 0 m，宽约5m，路面存在多处贯穿裂缝、破碎或边角剥落，部分低洼处在降雨时存在大量积水，外场路现状见图2。东外场路（水泥路）西外场路（水泥路北进场路（沥青路）图1道路相对位置示意(a)西外场路(b)东外场路图2外场路道路现状作者简介：张凤战，1 9 8 8 年生，大学本科，工程师，从事机场建设工作。E-mail：z x c v 2 0 2 1 1 2 3 1 2 6.c o m57张凤战：外场水泥道路损害检测及质量评价2检测方法与指标路面破损状况调查、道面结构承载能力检测、路面厚度检测为本次外场路道路检测方法。2.1路面破损状况调查通过人工调查及路面雷达检测（路面检测雷达是一种用于道路结构层探测的雷达）的方法判断道路的损坏类型，具体操作为借助简单的仪器和工具判定道路路面的损坏程度及损坏量，同时借助路面状况指数PCI评分标准对检测结果进行判断分析。2.2道面结构承载能力检测根据路面结构强度自动化检测要求，采用较新较准确的检测路面弯沉数据的仪器，以2 0 m为单位，统计路面弯沉1 l。的数值。2.3路面厚度检测采用自动路面取芯机在勘测点位置上钻取路面结构层样本，现场对样本进行测量确定面层厚度，并将检测厚度与设计厚度进行对比。道路路面厚度对比计算方法如式（1）T,=T i -T o i(1)式中：T为路面实测厚度，cm；T。为路面设计厚度，cm;T,为 Ti与 T。两者之差,cm。通过该式可以得出路面厚度检测是否合格，当T，为正即为合格，反之不合格。3检测结果3.1路面损坏状况检测结果西外场路存在小面积裂缝、边角剥落，局部区域路面有坑洞、接缝破损等；东外场路损坏较为严重，存在大面积的破碎板、裂缝和边角剥落，雨后路面存在大范围积水。外场路路面损坏状况见图3。破碎板经常出现在公路运输严重超载的情形下，原因一般是此时的混凝土板由于自身的厚度无法达到相应的要求强度，或者基层过于松散使其无法为路面提供足够强度，还有可能因为土基出现不同程度的沉降使得破碎块或交叉裂缝的大量出现。在自然因素与车辆荷载的双重作用下，路面接缝的空隙与孔隙变得越来越大，更多的杂物会直接或间接地进入，对板块的伸胀作用造成了阻碍，硬杂物会导致板边发生严重胀裂，雨雪水的快速渗人也会对路基造成严重损坏，最终引起边角剥落的现象。(a)破碎板(b)裂缝(c)边角剥落(d)路面积水（e）接缝破损与路面坑洞图3外场路（水泥路）损坏状况水泥板厚度太薄或路面承受荷载超重，板平面尺寸过大，导致板底脱空缺少支撑等，会导致水泥板产生裂缝。3.2路面损坏状况指数PC/等级按照表1 判别路面损坏状况指数（PCI)等级。表1公路技术状况分项指标等级划分标准评定指标差次中良优PCI6060,70 70,8080,90090注：水泥混凝土路面行驶质量指数RQI等级划分标准应为“优”大于或等于8 8，“良”在8 0 8 8 之间，其他保持不变。根据表1，本项目道路路面损坏状况指数PCI及路面损坏状况评价见表2。3.3路基病害雷达探测结果通过对各条测线的雷达数据进行处理后，得到外场路的雷达成果剖面图，具体探测结果如下：根据外场路9 0 0 MHz雷达成果图，在探测范围内西外场路未发现明显异常。在东外场路L5测线里程EYK0+103EYK0+111（图4）同相轴发生明显弯曲或错断，推断路面以下2 0 cm范围内地层疏松或轻微脱空58第3 8 卷2023年第8 期CONSTRUCTiONSAFETY公路与铁路建筑安全表2路面损坏状况指数（PCI）评价桩号桩号距离/路面综合破路面损坏状路面损坏路面位置首位末尾m损率DR/%况指数PCI状况评价WYK0+000(WZK0+000)WYK0+400(WZK0+400)4005.0677.48中西侧水泥路EYK0+000(EZK0+000)EYK0+310(EZK0+310)30034.0845.77差东侧水泥路m102.50105.00107.50/110.00112.50,115.00117.50120.00122.50125.00127.50130.00132.50135.0cm1020元304050元图4东进场路9 0 0 MHz雷达探测成果图（局部）3.4道面结构承载能力检测检测原理为落锤式弯沉仪重锤有规律的冲击导致路基或路面表面产生瞬间变形，再测定路面或路基在动态冲击载荷作用下产生的弯沉数值，然后借助已知公式进行反算，得到最终的数据。回归方程如式（2）所示：Lg=a+bLFWD(2)式中：L为贝克曼梁式弯沉值；和b为拟合系数；LFWD为落锤式弯沉值。西外场路弯沉试验检测共设桩号WYKO+000至WYK0+380共2 0 个，车向为上行，车道为右行车道，检测路表温度在2 9 3 1 之间。由图5可知，随着测量力的增大，等效贝克曼梁值的分布较为分散，但值大小主要集中在0 2 0 mm之间。东外场路弯沉试验检测共设桩号EYK0+000至EYK0+300共1 6 个，车向为上行，车道为右行车道，检测路表温度在2 7 2 9 之间。由图6 可知，随着测量力的增大，等效贝克曼梁值的分布较为集中，值大小主要集中在2 0 1 0 0 mm之间。80等效贝克曼梁值等效贝克曼梁值拟合曲线70605020100-1049.449.649.850.050.250.450.6测量力/kN图5西外场路测量力一等效贝克曼梁值200等效贝克曼梁值180等效贝克曼梁值拟合曲线160/14012010080604020048 50 525456606264测量力/kN图6东外场路测量力一等效贝克曼梁值详细的弯沉检测结果见表3、表4，西外场路特异点数为1,东外场路的特异点数为0。表3西外场路弯沉检测结果明细（贝克曼梁值）非正常相关贝克曼梁贝克曼染贝克曼梁落锤弯况落锤弯沉落锤弯况设计弯数量点数系数均值/mm标准差/mm代表值/mm平均值/mm标准差/mm代表值/mm况值/mm2010.95512.26.923.521.010.438.10注：相关关系式见式（2），a=-1.934,b=0.671。表4东外场路弯沉检测结果明细（贝克曼梁值）非正常相关贝克曼梁贝克曼梁贝克曼梁落锤弯况落锤弯况落锤弯况设计弯数量点数系数均值/mm标准差/mm代表值/mm平均值/mm标准差/mm代表值/mm沉值/mm1600.95154.743.4.126.184.564.6190.80注：相关关系式见式（2），a=-2.115,b=0.814。59张凤战：外场水泥道路损害检测及质量评价3.5路面厚度检测结果本次路面厚度检测工作共完成6 组取芯，西外场路（水泥路）与东外场路（水泥路）各3组。西外场路取芯厚度检测结果如表5，由前期资料查询可得进场路路面设计厚度为2 1 0 mm，据式(1)可知本次检测厚度2 1 0 mm等于设计厚度210mm，评价结果为西外场路道路路面厚度足够。表5西外场路（水泥路）取芯厚度检测结果单位:mm结构层厚度芯样编号桩号路面状况钻孔深度芯样完整程度混凝土土基1*WYK0+020完好21018030破碎东外场路取芯厚度检测结果如表6,由前期资料查询可得进场路路面设计厚度为2 1 0 mm，据式（1)可知本次检测厚度2 0 0 mm，小于设计厚度2 1 0 mm，评价结果为东外场路道路路面厚度不足。表6东外场路（水泥路）取芯厚度检测结果单位:mm结构层厚度芯样编号桩号路面状况钻孔深度芯样完整程度混凝土土基1*WYK0+060完好20018020破碎4结论通过路面损坏状况调查、雷达检测、结构承载能力检测、路面厚度检测等检测方法对某道路外场路进行了检测，得到以下结论：1)检测区西外场路（水泥路）由于道路荷载较重，基层受雨水、温度变化等原因发生扰动，致使混凝土板结构发生形变，进而出现破碎板、裂缝、边角剥落等损坏，东外场路（水泥路)各类病害成因与西外场路基本一致，但损坏程度更为严重。2)西外场路（水泥路）的路面破损状况指数PCI等级为中；雷达探测结果显示未发现道面下存在明显病害；东外场路（水泥路）的路面破损状况指数PCI等级为差；雷达探测结果显示东外场路多处路面以下存在地层疏松或轻微脱空现象，两个外场路的路面平均弯沉值均较小。3)西外场路路面检测厚度等于设计厚度，西外场路道路路面厚度足够，建议对西外场路道面进行中修;东外场路路面检测厚度小于设计厚度，东外场路道路路面厚度不足，建议对东外场路道面进行大修。参考文献1肖春发，罗卫，粟宋来，等.水泥路面板加铺沥青面层后板底脱空检测及评价方法 J.中外公路，2 0 2 0,40(1):52-55.2宗长洪.水泥路面板脱空检测方法探讨 J.公路交通科技（应用技术版）,2 0 1 7，1 3（8）：45-47.3王晓川,杨继康.基于FWD技术的水泥路面板底脱空的检测 J.公路交通科技（应用技术版）,2 0 1 4,1 0(4)：1 0 1-1 0 3.4刘亚伟.水泥路面板底脱空检测方法及对比评价J.科技信息,2 0 1 3(1 1)：37 7-37 8.5李慧萍.浅谈水泥路面的早期损坏成因及检测修复C/2012年1 2 月建筑科技与管理学术交流会论文集,2 0 1 2:32-33.6谢昭晖，李金铭.探地雷达技术在道路路基病害探测中的应用 J.地质与勘探,2 0 0 7（5）：9 2-9 5.7王晓鹏.探地雷达技术在道路检测中的应用 J.中国高新科技,2 0 2 0（1 4）：1 0 6-1 0 7.8MAKENDRAN Chandrakasu.Comparative Evaluation ofDistress Prediction Modeling of Village Roads in IndiaUsing Regression and ANN Techniques J.Journal ofTransportation Engineering,Part B:Pavements,2021,147(3):04021034(1-9)(本文收稿:2 0 2 2-1 1-2 1)