CN110082758B - 一种路面层间脱空检测与维修方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路面检测与养护维修技术领域，尤其涉及一种路面层间脱空检测方法，该方法包括以下步骤：对路面进行无损检测，采集检测结果；根据检测结果判断异常位置，并确定层间脱空桩号及层位；计算脱空桩号处的能量值；根据能量值确定层间脱空厚度；根据层间脱空厚度判断层间脱空严重程度。本发明中采用无损检测方法对路面状况进行检测，既不会对路面造成损伤，检测速度又快而且检测的结果是连续性的。本发明还提供了一种路面层间脱空的维修方法，将无损检测技术与脱空的注浆修补相结合，为路面脱空的快速检测与养护维修提供了科学、先进、经济、可靠的成套技术。

Description

一种路面层间脱空检测与维修方法

技术领域

本发明涉及路面检测与养护维修技术领域，尤其涉及一种路面层间脱空检测与维修方法。

背景技术

路面层间脱空是指路面层间结构之间不连续的现象。造成路面层间脱空的原因是超负荷的交通量、结构设计、材料性能和施工技术等原因。层间脱空会导致网裂、坑槽、沉陷等严重的问题，存在较大安全隐患。

现有技术中，对沥青路面层间脱空的检测方法，大多还是靠钻孔取芯法：首先将钻芯机移到要钻芯的位置，然后启动钻芯机开始钻芯，钻到板厚下表面停止钻芯机，提起钻头用锤子敲打钻头使芯样落出，然后对芯样进行分析，得出路面层间状态。然而上述方法至少存在如下技术问题：对公路造成破坏；取芯速度慢，且钻孔取芯为点式抽取样本，无法形成紧密的连续检测，评价代表性不强，难以全面的发现质量隐患，从而不易达到理想的检测目的。

进行鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种路面层间脱空检测与维修方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:提供一种路面层间脱空检测方法，实现对路面的快速、无损、连续检测。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种路面层间脱空检测方法，该方法包括以下步骤：

对路面进行无损检测，采集检测结果；

根据检测结果判断异常位置，并确定层间脱空桩号及脱空层位；

计算脱空桩号处的能量值；

根据能量值确定层间脱空厚度；

根据层间脱空厚度判断层间脱空严重程度。

优选的，所述无损检测为探地雷达检测方法，根据雷达回波信号判断异常位置及层位。

优选的，所述脱空层位包括：面层与基层层间脱空、基层与底基层层间脱空。

优选的，所述探地雷达检测方法中，探地雷达的天线中心频率由探测深度和层位决定，具体由下式确定：

其中，f为天线中心频率，单位为MH_Z；x为要求的空间分辨率，单位为m；ε为探测介质的相对介电常数。

优选的，所述能量值计算公式为：

其中，e为能量；A_n为层间脱空处雷达回波信号的振幅幅值；A₀为参考振幅幅值。

优选的，所述面层与基层层间脱空厚度与能量值之间的关系式为：

e₁＝16762.d₁+590.16

其中，e₁为面层与基层层间根据振幅转换的能量；d₁为面层与基层层间脱空的厚度。

优选的，所述基层与底基层层间脱空厚度与能量值之间的关系式为：

e₂＝1043.8ln(d₂)+2638.4

其中，e₂为基层与底基层层间根据振幅转换的能量；d₂为基层与底基层层间脱空厚度。

本发明还提供一种路面层间脱空维修方法，基于上述路面层间脱空检测方法，包括如下步骤：

根据路面层间脱空检测方法，确定层间脱空的桩号、层位以及脱空厚度；

对脱空处采用钻孔注浆法进行维修；

对注浆后的路段进行检测，确定注浆效果，如果不满足，则进行补注。

优选的，在面层与基层脱空处采用正三角形布孔方式，在基层与底基层脱空处采用梅花布孔方式。

优选的，所述对注浆后的路段进行检测中，检测方法为使用探地雷达安装十字型布线的方式进行检测，且所述十字形布线包括至少6条测线，分别为沿行车方向的3条布线和垂直行车方向的3条布线，所述沿行车方向的3条布线分别距离压浆孔20～30cm，所述垂直行车方向的3条布线分别贯穿各压浆孔

本发明的有益效果为：经由上述可知，本发明中采用无损检测方法对路面状况进行检测，既不会对路面造成损伤，检测速度又快而且检测的结果是连续性的。

此外，本发明根据探测深度及层位选用探地雷达的天线中心频率，保证探测数据的精确性、有效性。通过雷达回波信号的能量值与层间脱空厚度的关系式，精确计算层间脱空厚度值，实现了对沥青混路面层间脱空厚度的快速、无损、连续检测，避免了钻孔取芯对路面的破坏。

最后，本发明将探地雷达无损检测技术与脱空的注浆修补相结合，为沥青路面脱空的快速检测与养护维修提供了科学、先进、经济、可靠的成套技术。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中路面层间脱空检测方法的流程图；

图2为本发明实施例中沥青路面的层间结构示意图；

图3为本发明实施例中路面层间脱空维修方法的流程图；

图4为本发明实施例中面层与基层层间脱空处注浆采用的正三角形布孔的布孔结构示意图；

图5为本发明实施例中基层与底基层层间脱空处注浆采用的梅花形布孔的布孔结构示意图；

图6为本发明实施例中对注浆维修后的路段检测中十字型布线方式的布线结构示意图。

附图标记：1-面层、2-基层、3-底基层、12-面层与基层层间脱空、23-基层与底基层层间脱空。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种路面层间脱空检测与维修方法，解决了现有技术中应用钻孔取芯法进行路面检对路面造成损害、检测速度慢、评价代表性不全面的问题。本申请采用的解决上述问题的思路如下：

通过无损检测得知路面层间结构中检测结果异常的位置，对异常位置进行脱空桩号和脱空层位确定，根据雷达回波信号确定脱空桩号处的能量值，然后根据能量值确定脱空厚度，从而确定层间脱空的严重程度。

在确定了脱空的严重程度后，对需要进行维修的脱空桩号处进行注浆维修，在注浆维修时，根据不同的层间脱空位置采用不同的注浆维修手段，大大提高了维修的可靠性。采用无损检测与注浆修补相结合，为沥青路面的检测与养护提供了科学、先进、经济、可靠的成套技术。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示的路面层间脱空检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤S101：对路面进行无损检测，采集检测结果；

步骤S102：根据检测结果判断异常位置，并确定层间脱空桩号及脱空层位；

步骤S103：计算脱空桩号处的能量值；

步骤S104：根据能量值确定层间脱空厚度；

步骤S105：根据层间脱空厚度判断层间脱空严重程度。

在上述实施例中，采用的无损检测方法为探地雷达检测方法，根据雷达回波信号判断异常位置及层位。探地雷达的工作原理为发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率、方位、高度等信息。通过回波的振幅可以得知层间的状态，由于雷达具有定位的功能，通过对回波信息的分析，可具体得知路面层间异常的位置信息。然后对异常位置进行标记编号(即桩号)，再对具体的桩号处进行检测和采集更详细的回波信号采集，通过将回波信号的振幅转化为能量值的方式计算层间脱空的状态及脱空的厚度，从而确定层间脱空的严重程度。

在上述实施例中，采用无损检测方法对路面状况进行检测，既不会对路面造成损伤，检测速度又快而且检测的结果是连续性的。

本发明实施例以沥青路面层间结构为测试对象，具体的，如图2所示，沥青路面的结构从上至下依次为面层1、基层2、底基层3和底基层以下部分(图中未示出)，而脱空层位包括：面层与基层层间脱空12和基层与底基层层间脱空23。在对具体的桩号处进行检测时，探地雷达的天线中心频率由探测深度及层位决定，在具体探测时，还需考虑检测的最大深度以及分辨率的选择，具体的，如表1所示：当待检测的层面为面层1时，天线中心频率控制在2000～2500MHz，纵向最小分辨率≤0.5cm；当待检测的层面为基层2与底基层3时，天线中心频率控制在700～1000MHz，纵向分辨率≤1.5cm；当待检测的层面低于底基层3时，天线频率控制在500MHz，纵向最小分辨率控制在5cm。通过兼顾最大探测深度与探测最小分辨率以达到获得最精准的探测结果的目的。

表1

为了使探地雷达探测更具有适用性，本发明实施例给出了探地雷达的天线中心频率的决定公式，具体如下：

其中，f₀为天线中心频率，单位为MHZ；x为要求的空间分辨率，单位为m；ε为探测介质的相对介电常数。

由于不同的层中的介电常数不同，因此可以根据已知的不同层中介电常数带入到公式中去，从而获得相应的天线中心频率。

根据探地雷达的回波只能检测到层间异常状况和具体的层间脱空位置，却无法得知具体的脱空厚度，为了实现脱空厚度的直观获取，本发明实施例利用数学公式将回波振幅转化为能量数值，具体的，能量值计算公式为：

其中，e为能量；A_n为层间脱空处雷达回波信号的振幅幅值；A₀为参考振幅幅值。

根据能量值计算公式获得了层间脱空处的能量之后，通过反复试验，获得了层间脱空与能量值之间的关系，面层与基层层间脱空12的厚度与能量值之间的关系式为：

e₁＝16762.d₁+590.16

其中，e₁为面层1与基层2层间根据振幅转换的能量；d₁为面层与基层层间脱空12的厚度。

基层与底基层层间脱空23的厚度与能量值之间的关系式为：

e₂＝1043.8ln(d₂)+2638.4

其中，e₂为基层2与底基3层层间根据振幅转换的能量；d₂为基层与底基层层间脱空厚度。

在上述实施例中，反复的试验是指，通过在已测得异常的路面进行取芯测量层间脱空厚度，并对层间脱空厚度与振幅能量值进行数字拟合最终得到了各层之间的能量值与厚度之间的关系，测试数据详见表2、表3，其中表2表示面层与基层层间脱空12的能量值与实测脱空厚度表、表3为基层与底基层层间脱空23的能量值与实测脱空厚度表，取样序号表示取芯的序号。

表2

表3

需要指出的是，这种取芯测试只是初期公式获取时采用的手段，在获取了正确的数学公式后，以后的测试中将不再采用取芯的方式，也不会对路面造成伤害。

通过能量与层间脱空厚度计算公式，计算处相应能量对应的脱空厚度，具体判断层间脱空厚度的分级标准，详见表4。

表4

严重程度	能量	层间不良厚度(cm)
			良好	≤1000	0
轻	(1000,2600]	(0,1]
			中	(2600,4000]	(1,3]
重	＞4000	＞3

在上述实施例中，根据探测深度及层位选用探地雷达的天线中心频率，保证探测数据的精确性、有效性。通过雷达回波信号的能量值与层间脱空厚度的关系式，精确计算层间脱空厚度值，实现了对沥青混路面层间脱空厚度的快速、无损、连续检测，避免了钻孔取芯对路面的破坏。

基于上述路面层间脱空检测方法，本发明还提供了一种路面层间脱空维修方法，如图3所示，该方法包括如下步骤：

S201：根据路面层间脱空检测方法，确定层间脱空的桩号、层位以及脱空厚度；

S202：对脱空处采用钻孔注浆法进行维修；

S203：对注浆后的路段进行检测，确定注浆效果，如果不满足，则进行补注。

根据路面层间脱空检测方法最终确定的严重程度不是良好的桩号进行钻孔补浆。

具体的，如图4、图5所示，在面层与基层层间脱空12处采用正三角形布孔方式，在基层与底基层层间脱空23处采用梅花布孔方式。

进一步地，在面层与基层层间脱空12处，采用正三角形布孔方式，根据需要按照50cm～70cm的间距钻孔注射双组份高性能聚氨酯注浆材料等高聚物材料，待稳压后瞬时最大压力达到设计压力时停止压浆，将注射枪从注浆孔退出，采用快凝水泥砂浆封闭注浆孔，并准备进行下一孔位压浆；

在基层与底基层层间脱空23处，采用梅花形布孔方式，根据需要按照40～60cm的间距钻孔注射改良型水泥浆材料，待压浆过程中出现临孔溢浆时，即可停止压浆，将注射枪从注浆孔退出，立即插上木塞，确保灰浆不会从孔中挤出时，方可将木塞拔出，并用快凝水泥砂浆封孔，准备进行下一孔位压浆；其中，改良型水泥浆材料为在水泥浆材料中加入了20％的聚氨酯改性剂，2％的固化剂的水泥浆材料，其中，聚氨酯改性剂为单组分聚醚型聚氨酯预聚体，固化剂为MOCA。所述改良型水泥浆材料具有高强度、固化快、弹性好、防渗透性能及耐老化性能优异等优点，对层间脱空的处治效果好。

在注浆维修往北对注浆后的路段进行检测中，检测方法为使用探地雷达安装十字型布线的方式进行检测，如图6所示，十字形布线包括至少6条测线，分别为沿脱空方向的3条布线和垂直脱空方向的3条布线，沿脱空方向的3条布线分别距离压浆孔20～30cm，垂直脱空方向的3条布线分别贯穿各压浆孔。采用十字形布线方式能够对检修过的路段进行全面的检测，防止遗漏，保障了施工的质量，为延长路面寿命提供了全方位的保证。

在上述实施例中，根据脱空层位和厚度的不同，确定注浆材料和注浆孔的布置方式，适用性极强。同时，改良型水泥浆具有工程造价低，养生时间段，成型后收缩小的优点，具有良好的社会效益和经济效益。该发明将探地雷达无损检测技术与脱空的注浆修补相结合，为沥青路面脱空的快速检测与养护维修提供了科学、先进、经济、可靠的成套技术。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种路面层间脱空检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

对路面进行无损检测，采集检测结果，所述无损检测为探地雷达检测方法，根据雷达回波信号判断异常位置及层位；

根据检测结果判断异常位置，并确定层间脱空桩号及脱空层位；

计算脱空桩号处的能量值；

根据能量值确定层间脱空厚度；

根据层间脱空厚度判断层间脱空严重程度；

所述脱空层位包括：面层与基层层间脱空、基层与底基层层间脱空；

所述能量值的计算公式为：

，

其中，e为能量值；A_n为层间脱空处雷达回波信号的振幅幅值；A₀为参考振幅幅值。

2.根据权利要求1所述的路面层间脱空检测方法，其特征在于，所述探地雷达检测方法中，探地雷达的天线中心频率由探测深度和层位决定，具体由下式确定：

，

其中，f为天线中心频率，单位为MH_Z；x为要求的空间分辨率，单位为m；ε为探测介质的相对介电常数。

3.根据权利要求1所述的路面层间脱空检测方法，其特征在于，所述面层与基层层间脱空厚度与能量值之间的关系式为：

e₁=16762.d₁+590.16

其中，e₁为面层与基层层间根据振幅转换的能量值 ；d₁为面层与基层层间脱空的厚度。

4.根据权利要求1所述的路面层间脱空检测方法，其特征在于，所述基层与底基层层间脱空厚度与能量值之间的关系式为：

e₂=1043.8ln（d₂）+2638.4

其中，e₂为基层与底基层层间根据振幅转换的能量值 ；d₂为基层与底基层层间脱空厚度。

5.一种路面层间脱空维修方法，基于权利要求1-4任一项所述的路面层间脱空检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

根据路面层间脱空检测方法，确定层间脱空的桩号、层位以及脱空厚度；

对脱空处采用钻孔注浆法进行维修；

对注浆后的路段进行检测，确定注浆效果，如果不满足，则进行补注。

6.根据权利要求5所述的路面层间脱空维修方法，其特征在于，在面层与基层脱空处采用正三角形布孔方式，在基层与底基层脱空处采用梅花布孔方式。

7.根据权利要求5所述的路面层间脱空维修方法，其特征在于，所述对注浆后的路段进行检测中，检测方法为使用探地雷达安装十字型布线的方式进行检测，且所述十字型布线包括至少6条测线，分别为沿行车方向的3条布线和垂直行车方向的3条布线，所述沿行车方向的3条布线分别距离压浆孔20~30cm，所述垂直行车方向的3条布线分别贯穿各压浆孔。

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