高速公路路面破损检测问题研究

高速公路路面破损检测问题研究

摘要本文阐述了高速公路路面检测技术的国内外发展现状，分析了高速公路路面破损特征分类及成因分析，并在此基础上介绍了沥青高速公路路面破损状况评价指数。

关键词高速公路；路面；检测

我国高速公路早期路基及路面的损坏模式有多种，其中路面性能和寿命最容易受到结构性破坏和严重车辙槽的影响。快速而高效的查明病害出现的原因，并在分析基础上采取合适的方案对公路病害进行养护是高速公路日常检测的首要目的。目前公路病害的状况往往由公路养护技术人员靠其实际工作经验进行判定。路面检测是路面养护和管理的前提，只有提高和做好这个步骤的工作效率才有可能减轻路面养护和管理的负担。

1路面检测技术的国内外发展现状

1.1国外发展现状

20世纪70年始，高速公路的建设日新月异，相伴随而来的路面破坏特征自动化检测体系也开始出现，例如加拿大的路波公司在1969年就开始了路面数据收集分析等方面的研究。如今，该公司的客户已经覆盖了全球多达到数十个国家。但是由于受到当时的计算机信息技术水平的，其技术尚且不够成熟，而且工作原理也存在很大的差异，尚处于探索阶段。日本的komatsu体系主要是将激光扫描器安装在车辆的两端，然后通过其发送的氩激光照明路面，然后通过光电倍增管，在一定角度接受反射光。如果路面有裂缝的状况出现，所接受的射线数量会有相应量的减少，也就是通过反射光来判定路面的裂缝程度。

1.2国内发展现状

随着我国经济的发展，客流量和货物流量都大幅增加，高速公路的通车里程也迅速增加，我国在路基施工管理，以及路面设计上取得了巨大的进步，但是我国目前对高速公路的建设要求来看，高速公路的建设质量仍然不尽如人意。例如，高速公路沥青路面的破损已经成为我国高速公路发展的一个瓶颈。我过高速公路建设的发展直到2000年以后才进入快速发展时期。与国外的数字图像处理技术相比，我国的路面检测系统在图像传感器硬件方面以及图像采集技术方法上，都明显的不成熟。

2破损特征分类及成因分析

沥青高速公路路面的结构主要包括：半刚性基层为主的沥青路面，该路面也简称半刚性路面。半刚性路面占到总比例的75%左右，一般由材料底基层、材料基层、和沥青面层三个部分构成。水泥混凝土路面即所谓的刚性路面，一般占到四分之一左右，而刚性组合路面则只占有非常小的比例，因此主要针对沥青高速公路进行分析破损。

沥青高速公路的路面破损特征的类型和成因的分析，对于后续维修的有效性非常重要，为了有针对性的做出判断，主要介绍沥青高速公路的破损特征和形成原因。

2.1破损特征分类

路基和路面类型，地区气候以及交通状况等对沥青高速公路路面的破损影响非常大，从宏观方面而言沥青高速公路路面分为结构性与功能性破损两部分。结构性破损主要是因为路面的结构层承载力难以抵御现有车辆通行量，经过车辆方法辗压后形成路面破损，表现为路面出现不同的裂缝，如龟裂和横裂；功能性破损主要是路面所提供的道路自身承载

能力下降，表现为路面平整度下降以及车辙加深。主要破损情况有平整性、波浪、修补、和局部裂缝等。路面结构性破损属于早期的破坏比较严重的一个类，如果出现了结构性破损，其路面使用性能非常低，因此主要针对结构破损的检测和识别进行探讨。

2.2结构性破损的分类与成因

1）网裂。沥青高速公路路面车道上常会出现网裂开，而且网裂的同时一般伴随有沉陷现象和唧浆现象，如果对于这种裂开形式不予重视的话，容易在雨水冲刷的作用下转变成坑槽，从而加速沥青高速公路路面破坏晨读，因此应该要在网裂时候予以治理防止进一步损害。

2）纵向裂缝。纵向裂缝形成的常见原因如下：由于立即的压实程度分布不均匀，往往使得路基半填半挖处容易出现裂缝；如果在沥青面分摊过程中，接桩时没有施工好，一旦出现车辆负载就很容易发生纵向裂缝；如果高速公路在建设初期的地下水位比较高，一旦遇到气候非常干燥的情况，而且降雨量小的时候，地下水位会迅速下降，此时水位的变化会使得软弱土层和含水层固结，导致地基下降，最终引起道路产生大的纵向裂缝；如果路面处于长期超载状态也会产生纵向裂缝。

3）横向裂缝。横向裂缝属于沥青面常见的一类破损，几乎每条沥青高速公路路面都会存在多多少少的横向裂缝。

4）块状裂缝。沥青高速公路路面产生不规则网状裂缝，其间距大而导致路基软化，只有分析了其裂缝类型及成因，才可能选择正确的维修措施。裂块的网格不论是形状还是尺寸上都有别于网状裂缝。

沥青高速公路路面产生裂缝的情况下，雨水渗入到基层后路面承载力继续恶化，从而使得路面破坏程度进一步增加。因此，必须在第一时间采取修补措施，防止裂缝扩大，裂缝的治理是养路护路的首要步骤，只有治理好裂缝后才能阻止路面其他病害的发展速度，从整体上降低维护费用。

3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）：依据沥青高速公路路面的破损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）计算公式如下：

DR =D/A×100=∑Di/A×100

式中：DR—代表路面综合破损率，以百分数计；

D—代表调查路段的折合破损面积（m2）；

A—代表调查路段的总面积；

Di—代表第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。其数值越大，代表路况越好。PCI计算公式为：

PCI=100-15 DR0.412

4结束语

我国高速公路总里程飞速增加的同时，高速公路的养护和维修的重要性也日益凸显。路面破损状况的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。只有提高和做好路面检测这一路面养护和管理的前提工作，才有可能减轻高速公路的维护负担。

参考文献

[1]唐磊,赵春霞,王鸿南,胡勇.基于图像分析的路面裂缝检测和分类[J].工程图学学报,2008,03.

[2]张景利,王超委,刘广海.基于拓扑反变的路面裂纹识别新方法[J].计算机与信息技术,2010,Z1.