吴志列

【摘  要】目前我国处于运营期的公路工程由于受到设计理念或施工技术等方面的限制，再遭遇降雨、温度变化等自然环境的影响可能存在滑坡、坍塌等 。为了提高公路工程的建设水平、加强公路服务水平、确保其功能满足交通运输需要，应当在公路施工及运营期间，对路基可能出现的病害展开动态的、全面的检测，同时如何准确判断路基可能出现的病害，选择经济可行的病害检测技术也成为国内外学者及工程技术人员亟待解决的问题。

【关键词】公路;路基病害;无损检测;技术应用

引言

公路工程在建设过程中及后期运营阶段，应当对路基的质量展开全面的监检测管理，从而满足公路交通运输的需求，并提高公路的服务质量。近年来，检测技术的飞速发展为公路工程的质量监测提供了很高的便利性、经济效益等。在公路施工过程中，路基厚度会影响到路基的压实度、工后沉降等参数。与此同时，由于施工工艺和填筑材料性能的差异性，路基厚度很难恰好达到设计的要求值。传统的路基施工厚度无损检测方法是对每个施工环节的路基分层压实度进行检测，而且往往是采用随机选点的方式开展的，并将现场钻探取样与室内分析结合起来分析。目前，在进行国内外路基厚度检测时，选择便利、高精度的检测技术就成了主要趋势。其中，应用最为广泛的就是无损检测技术。因此，研究无损检测技术在公路路基施工厚度中的应用意义重大，这不仅能更好地确保公路路基的施工质量，还可以提高公路工程的整体建设水平，为类似公路路基厚度施工检测提供科学的指导。

1.工程概况

某公路工程项目路线总长70km，主线采用高速公路标准进行建设，路基宽度为26m，双向6车道，设计速度为100km/h。在高速公路工程建设过程中，工作人员主要采用无损检测法进行施工质量检测，包括路基路面的压实度、路基路面的弯沉值、路面平整度等，记录指标数值。检测路段的路面结构为5cm中粒式沥青混凝土+1cm下封层+25cm水泥稳定砂砾基层+35cm级配碎石底基层，利用无损检测技术全面检测路基的压实度和弯沉值，检测路面的压实度、压实厚度以及路面厚度，根据检测结果，分析工程施工质量，及时发现施工中存在的问题，确保高质量施工。

2.路基病害及原因

2.1路基沉陷

公路路基沉陷指的是路基表面竖向位移较大，使得地基土出现下沉并向两侧挤压所引起的路基不均匀沉陷现象。出现这种病害的原因在于：（1） 路基填料或压实方法选取不当。（2） 路基分层压实厚度不合理、不同填料混合压实、含水量控制不当等原因导致路基压实效果不佳，压实度达不到规范要求。（3） 公路路基施工期间排水设施处理不当，出现积水现象。

2.2滑坡

公路路基滑坡指的是路基边坡岩土体在重力作用下，沿着某一软弱带整体向下滑动。产生路基滑坡的原因分为内在因素和外在因素两大类，前者包括土体填料性质、地质构造、水文地质条件等，后者包括降雨、温度变化、人类活动等。

2.3坍塌

公路路基坍塌指的是路堑边坡在各种不利荷载作用下，岩土体发生崩塌并坠落的现象。路基坍塌相对于一般病害而言，有快速性、突变性等特点，对行车安全危害较大。同时形成公路路基坍塌的原因主要有坡度较大（55°以上）、降雨、地震、人工开挖及爆破等。

3.公路路基病害的无损检测技术应用

3.1探地雷达法

（1）工作原理。地质雷达法是一种地下甚高频～微波段电磁波反射探测法。地质雷达的探测原理是：发射器通过发射天线向地下定向发射电磁波，电磁波在传播的路径中当遇到有电性（介电常数和电导率）差异的界面时即发生反射，反射波由接收器接收，在时域上得到反射回波及其往返旅行时间，并首先沿2天线所在表面形成直达波被最先接收到，作为系统起始零点，取反射波往返时间的一半，乘以相应介质的雷达波速度便得出反射目标所在深度，再根据反射波的形状、幅度及其在横向和纵向上的组合特征和变化情况进行目标识别。因此，如果路基与地基间的土质存在较大的差异性，则二者交界面处的介电常数也不同（如黏土层与软土层的介电常数分别为7～8和25～35，2土层之间存在着明显的电性差异），这就使得地质雷达发出的电磁波出现折射和反射现象，然后，再依据电磁波的传播时间就可以得到路基的实际施工厚度。

（2）实施方法。①现场测试。现场测试的关键环节就是天线频率的选择和测线的布置。地质雷达天线频率的选择要考虑2个方面的因素：路基的大概厚度。地质雷达天线的频率与其分辨率、探测深度密切相关，即天线频率越高，分辨率越低，地质雷达的探测深度越浅。路基土与地基土交界面的介电常数。介电常数会影响地质雷达发出的电磁波的折射和反射，从而影响测试结果的准确性。一般介电常数可以通过在路基某处剖面上开挖测试得出。地质雷达天线的频率确定之后，就要根据路基施工的实际情况来布设测点。测试断面的选择主要依据公路路基相关规范标准，测试操作严格遵循地质雷达操作手册。② 数据处理。地质雷达的数据可以采用IDSP等软件来进行处理，并借此分析得到需要的路基施工厚度值。地质雷达的数据核心是如何分析脉冲波形图。在分析波形图时，首先要对现场测试的原始数据进行降噪处理，随后通过调整增益大小来补偿或抑制杂波的出现，最后使用滤波工具对数据中的高频波突出显示。在现场测试时，为了得到更多有效的电磁波信号，往往用宽频采集，并在原始数据中记录干扰波。与此同时，波形图的处理还应当使用专门软件基于时域和频域来分析计算参数。

（3）工程应用。某公路在路基施工作业结束之后，为了验证路基的填筑厚度是否满足设计文件的要求，采用了探地雷达法来检测路基的厚度。现场试验选择的是SIR3000雷达，测试天线的频率选择了400MHz，并每隔10m布设了1条测线。与此同时，在地质不良地段对测线的间距进行了适当的加密，最终得到了连续的测试信号。将测试数据进行处理之后，能夠得到波的传播形态，并通过深度剖面得到路基的厚度。试验结果表明：探地雷达法应用于路基施工厚度检测是可行的，且同一横断面厚度检测结果的误差仅在3%左右，满足工程要求。

3.2高密度电阻率法在路基滑坡厚度检测中的应用

（1）高密度电阻率法探测基本原理。高密度电阻率法是在地下被探测体与周围介质之间的电性存在差异性的基础上来建立直流电场，并按照预先布设的电极进行扫描，得到地下一定范围内的空间电阻率变化趋势，最终查明可能存在的路基病害。使用高密度电阻率法来检测路基滑坡厚度时要遵循以下几项原则：第一，测量点距必须按照所探测滑坡的范围来确定;第二，在观测装置沿测线移动过程中，每次移动的距离应当在勘探范围内是连续的;第三，数据测量时应当采用正负交替的供电方式。

（2）高密度电阻率法的应用。①探测设备选型。不同探测设备对地质体的敏感程度各有差异，温纳四级分辨能力不佳，而偶极、微分分辨能力较高;同时如果地形起伏大，温纳四级影响不大。故笔者用高密度电阻率法探测路基滑坡厚度时采用的仪器是重庆奔腾数控技术研究所设计的高密度电阻率测量系统。该测量系统以数字直流激电仪为测控主机，并搭配了多路电极转换器。②探测方案。在探测设备选型完成后，应当根据路基滑坡体覆盖层的几何特征、滑移范围等来确定高密度电阻率法检测技术方案。笔者选择ZK2+330里程附近的滑坡段进行滑坡病害检测，其检测步骤如下：高密度电阻率测量系统调教归零→确定检测断面→布置测线（应采用多电极排列检测同一测线）→检测路基滑坡厚度和滑移范围→数据处理→结合钻孔取芯法对比分析。

3.3声波探测法在路基施工厚度检测中的应用

（1）工作原理。目前，声波探测法是应用于桥梁桩基础施工过程中的完整性检测，但其用于路基施工厚度的检测时效果也较好。声波探测法的基本原理是：将一对一发双收式或自发自收式的换能器放置在待测的路基中，换能器会发射出声波。如果声波的入射角等于第一临界角，则声波在被测物体中的折射角度为90°。此时声波会沿着钻孔不断滑行，最终声波又折射回钻孔中由换能器接收，由此可以计算得出路基的厚度。

（2）实施方法。使用声波探测法测定路基厚度时，需要准备的仪器有声波检测仪、换能器、计算机等。具体实施方法如下：①使用钻孔设备在路基上钻出孔径稍大于声测管的孔，并在孔中布置声测管;②向孔中注入清水，并采用钢筋插入孔中检查孔的通畅性;③将一对自发自收式换能器放到声测管的内部，并将换能器自钻孔底部拉出，从而得到各土层的测试信号;④将测试数据导入计算机，并采用专门的软件进行分析，从而准确地计算出路基的厚度。

3.4实度快速检测技术的应用

路基路面压实度是高速公路质量检测的重点内容。路基路面压实度是室内检测的混凝土标准密度与路面检测的混凝土密度之比。传统的检测方法是环刀法和灌砂法，这些方法会对路面结构产生一定的损伤，并且难度较大，存在较多的限制。因此，该工程选择土壤无核湿密度仪法进行路基压实度检测，选择沥青无核密度仪对路面压实度进行快速检测，提高了检测效率和精度。

（1）用土壤无核湿密度仪检测路基压实度。土壤无核湿密度仪的检测原理主要是利用时域反射技术，将金属钢针插入路基土壤中，通过脉冲发生器进行电磁脉冲，收集检测信号，并对信号进行处理，获取路基土体的干密度与湿度数值，进行高质量检验。本工程检测的基层材料为水泥稳定碎石材料，利用土壤无核湿密度仪获取材料的湿密度、含水量、干密度以及压实度，进而分析路基的压实度。

（2）用无核密度仪检测沥青面层压实度。沥青无核密度仪的检测原理主要是利用电磁表面接触法进行混合料密度测量。在检验测量前应对仪器进行调整和标定。需要从四个方向进行实测以标定密度，达到检验的目的。该检测方法具有较大的优势，灵活利用仪器实现了孔隙率、压实度以及平均密度的自动计算，可通过获取的数值分析沥青路面的均匀性，并提升检测质量和效率。研究发现，无核密度仪可以高精度、高效率地检测沥青上层密度，中下层检测结果虽然存在一定的误差，但在允许范围内。误差产生的主要原因在于无核密度仪的检测信号受探测深度影响，深度越深，其对信号的削弱度越大，最终影响检测精度。

4.结语

高效率的开展水利工程建筑设计工作， 实现对建筑工序和作业人员的有效控制， 对水利工程建设进行总平面设计， 积极掌握主体建筑物的总平面布局， 根据建筑基本特点来进行造型设计， 积极引进三维设计技术， 充分利用现代化的建筑设计理论来设计建筑造型， 给人们提供一个更为优美的水体环境， 促使水利工程走向市场化的发展道路。

参考文献

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