隨著時間的推移，我國早期修建的部分半剛性基層瀝青路面在交通荷載和氣候、環(huán)境等自然因素的作用下，逐漸出現(xiàn)開裂、松散和沉陷等損壞現(xiàn)象，路面行駛舒適性、承載能力逐漸下降，路面相繼進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修階段。同時，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通量快速增長，使已建成公路出現(xiàn)了服務(wù)水平明顯下降的情況，普通公路升級改造與高速公路改擴(kuò)建已成為當(dāng)前公路建設(shè)的重要內(nèi)容。
由于無法確定路面結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)，導(dǎo)致路面養(yǎng)護(hù)維修及老路改擴(kuò)建路面處治方案制定存在一定的隨意性，往往采用簡單加鋪罩面或“開膛破肚”式的挖除重建的方案。對于路面出現(xiàn)橫向裂縫，但整體結(jié)構(gòu)完整性較好、承載能力強(qiáng)的半剛性基層瀝青路面，進(jìn)行裂縫等病害處理然后進(jìn)行瀝青層罩面，即可滿足承載力和行駛性能要求，如果簡單挖除重建，將造成巨大的交通保通壓力和資源浪費(fèi)；當(dāng)半剛性基層出現(xiàn)網(wǎng)裂、松散等嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性破損時，如果不挖除半剛性基層而進(jìn)行結(jié)構(gòu)性修復(fù)，即簡單加鋪路面補(bǔ)強(qiáng)，短期內(nèi)瀝青面層將出現(xiàn)坑槽、松散等破壞，也勢必造成巨大的資源浪費(fèi)和不良的社會影響。
因此，在舊瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修方案及老路改擴(kuò)建工程路面處治方案制定過程中，如何快速準(zhǔn)確地對路面結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)進(jìn)行檢測評價，并針對檢測結(jié)果進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)維修等，是業(yè)主和相關(guān)單位面臨的首要問題。
半剛性基層破損狀態(tài)檢測
路面結(jié)構(gòu)破損檢測評價直接的方法是在路面上鉆芯取樣，判定路面產(chǎn)生損壞的結(jié)構(gòu)層次，然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，如瀝青混凝土回彈模量試驗(yàn)、劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)等，確定應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，得到各項(xiàng)計(jì)算參數(shù)，通過與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相比較估算判定路面各結(jié)構(gòu)層的承載力。但這種方法不僅費(fèi)時費(fèi)力，而且在野外取樣過程中芯樣必然產(chǎn)生擾動，使室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果與原位材料的性質(zhì)產(chǎn)生偏差。此外，由于芯樣的尺寸較小，因而無法代表半剛性基層板體的實(shí)際破損狀態(tài)。
雷達(dá)波以其頻率高、波長短、分辨率高，可實(shí)現(xiàn)非接觸性連續(xù)測量的特點(diǎn)，在道路無損、快速檢測方面發(fā)揮著越來越大的作用。早期的探地雷達(dá)主要用于道路厚度無損、快速檢測。近年來，由于高頻微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理水平的不斷提高，探地雷達(dá)技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，探地雷達(dá)在公路工程檢測中的應(yīng)用日益成熟。用探地雷達(dá)對道路進(jìn)行無損檢測時，如果道路局部存在差異，則雷達(dá)波反射信號發(fā)生明顯變化，根據(jù)這些變化特征，就可以推測路面下基層、路基等的狀況，從而達(dá)到對路面結(jié)構(gòu)層的狀態(tài)無損檢測的目的。
三維雷達(dá)檢測
由于道路結(jié)構(gòu)為“帶狀”結(jié)構(gòu)，采用三維探地雷達(dá)可獲取道路結(jié)構(gòu)整個橫斷面的厚度、結(jié)構(gòu)層間狀態(tài)和結(jié)構(gòu)層損傷狀態(tài)。三維探地雷達(dá)采用頻率步進(jìn)技術(shù)，單次行駛可采集多個斷面，能獲得各結(jié)構(gòu)層厚度及內(nèi)部病害圖像。
采用三維探地雷達(dá)對山東省S321壽濟(jì)線淄博段進(jìn)行了檢測。該路段公路等級為二級公路，設(shè)計(jì)速度60km/h，原路面結(jié)構(gòu)形式為2cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-10+4cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13+15cm二灰穩(wěn)定碎石+15cm石灰穩(wěn)定土+15cm石灰穩(wěn)定土，路面總厚度為51cm。通車5年后路面出現(xiàn)了嚴(yán)重的網(wǎng)裂、坑槽病害，采用了挖除新建和舊路補(bǔ)強(qiáng)兩種維修方案。挖除新建路面結(jié)構(gòu)為：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13+6cm中粒式瀝青混凝土AC-20+18cm水泥穩(wěn)定碎石上基層+18cm水泥穩(wěn)定碎石下基層+18cm水泥穩(wěn)定銑刨料底基層，總厚度64cm。舊路補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)為：4cm細(xì)粒式瀝青混凝土AC-13+6cm中粒式瀝青混凝土AC-20+18cm水泥穩(wěn)定碎石上基層+17cm水泥穩(wěn)定碎石下基層+15cm水泥穩(wěn)定銑刨料底基層（兼調(diào)平層），總厚度60cm。路面結(jié)構(gòu)維修處理后，在重載交通作用下，通車5年后本段路面又發(fā)生了大面積的坑槽、網(wǎng)裂、縱橫向裂縫等路面病害。
對老路進(jìn)行檢測時，首先在硬路肩上取芯，對三維探地雷達(dá)路面結(jié)構(gòu)層厚度檢測結(jié)果進(jìn)行標(biāo)定。其中橫斷面截取的是右側(cè)輪跡帶，圖中雷達(dá)圖像清晰，無較大波動，各結(jié)構(gòu)層厚度均勻、界面清晰，雷達(dá)圖像未發(fā)現(xiàn)明顯病害。
檢測結(jié)果分析
完成三維探地雷達(dá)路面結(jié)構(gòu)層厚度檢測結(jié)果標(biāo)定后，對挖除新建結(jié)構(gòu)和舊路補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維探地雷達(dá)檢測。分別為挖除新建結(jié)構(gòu)和舊路補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)段典型病害雷達(dá)圖?？芍访婢W(wǎng)裂坑槽段水泥穩(wěn)定碎石上基層和下基層中內(nèi)部分層不清、雷達(dá)反射波振幅遠(yuǎn)大于周圍介質(zhì)反射、波形基本散亂、水泥穩(wěn)定銑刨料底基層界面同相軸部分缺失，由此可判斷水泥穩(wěn)定碎石上基層和下基層碎裂、松散。此外，根據(jù)右側(cè)瀝青面層和水泥穩(wěn)定碎石上基層同相軸明顯，可判斷該處裂縫上下貫通。水泥穩(wěn)定碎石上基層和下基層碎裂、松散，舊路瀝青面層網(wǎng)裂，舊路結(jié)構(gòu)層內(nèi)部分層不清；右側(cè)路面裂縫病害處未見水泥穩(wěn)定碎石基層與瀝青面層出現(xiàn)明顯的同相軸部分，由此可判斷裂縫未貫通或者裂縫寬度較小，裂縫損傷狀態(tài)還需要進(jìn)一步判斷。
裂縫損傷狀態(tài)檢測
裂縫處FWD檢測
通過探地雷達(dá)圖檢測路面結(jié)構(gòu)層坑槽、松散等嚴(yán)重病害后，對于路面結(jié)構(gòu)橫向裂縫是否貫通或者裂縫損傷狀態(tài)即裂縫處荷載傳遞能力尚需進(jìn)一步判斷，以便為裂縫處理方案設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。采用FWD在裂縫兩側(cè)各1．5m范圍內(nèi)每隔15cm選取一個檢測點(diǎn)，以707kPa錘重進(jìn)行彎沉檢測。
檢測結(jié)果分析
可知，裂縫處最大彎沉為100μm即10，沿上行方向彎沉較小，但裂縫兩端彎沉基本相當(dāng)，裂縫處荷載傳遞能力較好，僅需進(jìn)行灌縫處理，防止水分下滲即可滿足要求?？芍?，裂縫處最大彎沉為325μm即32．5，裂縫兩端彎沉曲線基本對稱，距裂縫兩端各2m處彎沉基本穩(wěn)定在10左右，水穩(wěn)基層裂縫底部沖刷脫空，裂縫傳荷能力較差，需對裂縫處進(jìn)行開挖修補(bǔ)處理方可滿足承載力要求。
路面損傷狀態(tài)驗(yàn)證
路面鉆芯檢測：為了對裂縫損傷狀態(tài)進(jìn)行更直觀的觀測驗(yàn)證，裂縫處進(jìn)行取芯觀測驗(yàn)證。所取出芯樣完整，裂縫不明顯；芯樣僅取出瀝青面層和水穩(wěn)上基層，裂縫貫通瀝青面層與水穩(wěn)上基層，裂縫寬度較大，與上一節(jié)FWD彎沉檢測結(jié)果相符。
探坑檢測：兩種維修方案的網(wǎng)裂病害，采用開挖探坑的方式進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層損傷狀態(tài)觀測。分別為挖除新建結(jié)構(gòu)和舊路補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)裂病害處開挖探坑觀測現(xiàn)場。探坑開挖結(jié)果顯示，上基層、下基層均碎裂，水泥穩(wěn)定銑刨料底基層完整，原舊路結(jié)構(gòu)石灰土墊層結(jié)構(gòu)完整。探坑開挖結(jié)果顯示，上基層、下基層均開裂，原舊路結(jié)構(gòu)瀝青面層網(wǎng)裂、水泥穩(wěn)定碎石基層網(wǎng)裂。
采用FWD和三維探地雷達(dá)聯(lián)合進(jìn)行了半剛性基層瀝青路面快速無損檢測。首先通過三維探地雷達(dá)對待測路段進(jìn)行破損、層間聯(lián)結(jié)狀態(tài)檢測，然后采用FWD對路面橫向裂縫損傷狀態(tài)進(jìn)行檢測評價，最后對典型路段鉆芯和開挖探坑進(jìn)行觀測驗(yàn)證，結(jié)果表明：該半剛性基層瀝青路面快速無損檢測方法能快速準(zhǔn)確確定路面損傷狀態(tài)，對于路面結(jié)構(gòu)檢測效果較好，為路面結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)維修及老路改擴(kuò)建工程路面處治提供了科學(xué)依據(jù)，有效避免路面結(jié)構(gòu)周期性損壞和重建，減少資源和能源浪費(fèi)，踐行了當(dāng)前國家綠色公路要求的資源節(jié)約、節(jié)能高效理念及政策。
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