路面和路基的含水量、空隙率和壓實度是公路建設中需要嚴格控制的重要指標,也是瀝青路面和路基病害檢測和評價的關鍵指標。壹方面,面層、基層或土基的密實度不夠,公路使用過程中容易出現車轍、沈陷、裂縫。含水量過高會影響路面結構的強度、剛度和穩定性,冬季易造成凍融破壞。當基層含水量達到最佳時,即可逐層壓實。另壹方面,路面損壞會引起基層和地基的松散,含水量增加,從而引起基層和地基的損壞和變形。探地雷達用於路基路面病害檢測,以含水量、壓實度、雷達波異常為評價指標,獲得路面和路基的後續病害信息。
1.特定路基條件下雷達波的傳播規律及特征
為了真正將地質雷達這壹高科技檢測技術應用於路基病害的檢測,首先要研究路基結構中不同病害對雷達波運動學和動力學的響應特征,並從雷達剖面圖中提取這些特征。為了獲得這些特征參數,最好的研究方法是建立相應的路基結構及其病害的數學模型。從電磁波的傳播機理出發,研究路基結構及其病害對電磁波的響應特征,揭示雷達波在路基薄層模型介質中的傳播規律,獲得雷達合成記錄,進而從雷達合成記錄中獲得病害特征參數。
2.路基介質物理性質的研究。
電磁波傳播的過程就是電磁場與介質的相互作用,所以在研究電磁場在介質中的傳播之前,需要了解介質的電磁特性。
(2)路面承載力檢測
路面承載力的檢測是為了得到路面的彎沈,路面彎沈檢測是我國柔性路面強度測量的壹個主要指標。路面彎沈是指在規定的標準軸載下,路面上輪隙位置產生的總的豎向變形或豎向回彈變形。新的檢測方法如下:
激光偏轉測試儀方法
測量時,將測試儀固定在道路上汽車的後輪間隙中。當汽車離開測量點時,路面的回彈帶動原本固定在地面上的矽光電池的探頭向上升起,使激光器發出的激光束通過入射光入射到矽光電池上產生光電流,根據光電流的大小計算出路面的回彈變形值,即路面的回彈彎沈值。該彎沈儀具有操作簡單、精度高、讀數穩定、體積小、重量輕、成本低、易於開發等優點。
自動偏轉測試儀方法
試驗機在牽引車的作用下以壹定的速度行駛,試驗機的撓度測量梁置於車輛底盤的前端,支撐在地面上保持靜止。當後輪軸的雙間隙通過探頭時,位移傳感器和其他裝置會自動記錄撓度。此時,測量光束以兩倍於拖拉機的速度被牽引到下壹個測量點,壹次又壹次地向前連續測量,計算機即可輸出路面彎沈檢測的統計結果。整個測量是在測量車連續行駛的情況下進行的,可以測量路面高密度點的強度,適用於路面施工的質量控制、驗收和養護管理。
落錘彎沈儀(FWD)法
FWD是通過計算機控制的液壓系統啟動落錘裝置,使壹定質量的重錘從壹定高度自由下落,沖擊力作用在承力板上,傳遞到路面。結構層表面的變形由分布在距測點不同距離的傳感器檢測,信號由記錄系統輸入計算機,得到測點的撓度值。FWD測量是計算機自動采集數據,進度快,精度高。最高檢測速度可達80km/h,內置落錘式彎沈儀牽引速度可大於100km/h/h,該方法是壹種理想的動態無損檢測設備。
(3)路面平整度檢測技術
1,連續平坦度計
測量時,人或車向前拉儀器,測量輪因路面不平而上下擺動,帶動位移傳感器的測量桿在傳感器的小孔槽內上下滑動。這樣就可以根據傳感器輸出的正負電位及其大小來確定路面的平整度。
這種測量儀靈活性很大,可以人拖,也可以車拖,但檢測效率較低(檢測速度≤12km/h)。該方法適用於測量路面平整度,評價路面施工質量和服務質量,但不適用於測量坑槽多、破損嚴重的路面。
車載緩沖蓄能器
測量過程中,測試車輛在路面上以壹定的速度行駛,路面的不平整引起車輛的振動。後輪軸和托架之間的單向位移的累積值VBI(以cm/km為單位)可以通過機械傳感器來測量。VBI越大,路面平整度越差。車載式沖擊累計儀測量路面平整度快速、廉價、易操作。試驗結果可用於評價路面施工質量和使用壽命的舒適性。
公路工程常見病害及其成因
路基病害
邊坡滑坡問題
邊坡坍塌是路基病害中的壹個嚴重問題。邊坡崩塌根據土質和規模的不同,可分為滑坡和崩塌。滑坡的主要原因是土質疏松導致邊坡下滑,這通常是由於施工不當和水毀造成的。滑坡是指由於不良地質條件的破壞,部分邊坡土體在重力作用下滑下。壹般情況下,土質疏松、雨水較多的地區更容易發生滑坡、塌方。降雨會形成巨大的沖擊力,使原本松散的土壤無法承受壓力,土壤發生坍塌滑動,最終破壞公路路基路面。
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