路面损坏智能检测技术研究综述

1、 路面损坏智能检测技术研究综述 摘要：随着交通运输基础设施的大规模建设，公路运营与管理工作也日益重要，目前中国高速公路的发展阶段已经从过去的大规模建设阶段转变为现在的大规模养护阶段，通过路面检测技术可以确定道路的技术状况及剩余寿命，为道路的运营管理和养护提供支撑。关键词：路面损坏；智能检测；技术1沥青路面水损坏种类、形成机理及影响因素1.1水损害种类及形成机理（1）表层自上而下的水害，如自然降雨、路面积水等，自上而下的水害往往局限于表层。在降雨过程中，雨水首先渗入并停留在表层沥青混凝土的空隙中。当向下渗透比较困难时，当大量高速车辆经过时，路面表层混合料中的水是有限的。在反复水动力作用下，沥青逐

2、渐从集料表面剥落，局部沥青混凝土松散，碎石被车轮甩出，路面产生凹坑。（2）自下而上的水损害。当半刚性基层沥青路面的沥青层较薄时，沥青路面的水损害往往表现为自下而上的水损害。一般来说，开始时是一个长度不超过2厘米的小孔，逐渐发展成坑。此外，表层与中层之间严重的层间污染也是造成水体损害的原因。层间污染直接影响路面的使用寿命。界面上的泥浆遇水变成泥浆，界面状态由连续变为半连续，甚至滑动，严重影响疲劳寿命。由于某一位置的水的推进，地表坑洞相当多，成为滑动界面条件。在表层独立承受交通荷载的作用下，表层底部出现较大的弯曲拉应力，从而在短时间内造成破坏。1.2水损害影响因素分析1.2.1沥青沥青与矿物集料的

3、粘结性不仅与沥青与矿物集料的性能有关，而且与沥青与矿物集料结合时的界面层性能有关。1.2.2矿石材料矿物材料的化学性质在很大程度上影响着沥青混合料的物理力学性能。一般来说，基础石与石油沥青的粘结性优于酸性石。1.2.3沥青混合料种类及空隙率大空隙率是沥青路面水损害的主要原因。较大的空隙率为积水提供了空间，而坑坑往往产生在沥青混凝土空隙率较大的地方，随着时间的推移，会对路面造成大面积破坏。1.2.4偏析和不均匀性的影响大量调查表明，松散沥青路面、坑洞等水损害大多发生在局部地区。沥青混合料离析和路面局部不均匀压实是造成路面局部损坏的根本原因。离析的特征是混合料中粗、细集料或沥青的含量不均匀。沥青路

4、面不均匀的原因是沥青混合料中粗、细集料的离析和施工过程中由于混合料温度不均匀引起的压实度差异，分别称为集料离析和温度离析。1.2.5路面结构排水水损害是由于水进入路面结构而引起的，因此路面水损害结构的排水系统是否完善有很大关系。1.2.6施工碾压施工工艺对混合料水稳定性的影响主要体现在压实度上。未充分压实的混合料空隙率增大，影响各种使用性能。通车后的行车压实会引起混合料的压实变形，形成异常车辙，更严重的是进入空闲空间的水成为水损害的根源。1.2.7气候影响沥青路面水的存在是水损害发生的必要条件。水害的数量和速度与沿线的降雨量密切相关。1.2.8车辆荷载的影响当车辆通过时，沥青混凝土孔隙中的自由

5、水或表面与基层之间的界面将产生相当大的水压和吸力。当车轮经过时，会有挤压压力，当车轮离开时，会有吸力。这两种力的瞬时顺序，可将滞留在基层顶面和面层空隙中的水抽离表面，使沥青膜从较大的集料颗粒上剥离，使沥青混凝土强度逐渐大幅度下降，直至路面局部松脱并形成浆体抽水、挖坑或车辙。当交通量较大，重载车辆和超载车辆在交通流中所占比例较高时，沥青混凝土路面的水损害更为严重。2路面损坏智能检测系统路面损坏检测技术可以分为两类：通过拍摄高清晰度的路表数字图像并利用数字图像处理技术来分析路面损伤信息；运用激光位移技术获取三维立体图像，用于测量路面的破损和变形，如车辙、裂缝等。根据路面损坏图像采集原理的不同，将现

6、有的路面损坏智能检测系统分为以下几类。2.1二维光学图像技术的路面图像快速采集系统该系统利用高速摄像机进行路面损坏二维光学图像的采集，并对胶卷进行冲洗得到路面损坏图像，最后采取人工的方式分析路面损坏图像。其缺点为自动化程度不高，检测效率较低。2.2模拟视频技术的路面图像快速采集系统该系统通过电视摄像仪采集路面损坏数据，并存储在录像带中，但在采集图像时需利用车辆两侧的灯光照明，自动化程度较低且必须在夜间环境下工作。2.3ccd相机的路面图像快速采集系统该系统采集图像主要使用ccd图像传感器，并通过全球定位系统和惯性导航系统采集道路线形数据，并对采集到的路面图像进行实时压缩，该系统的局限性是拍照效

7、果受环境照度影响较大，需增加人工照明，才能获得清晰度高的图像。2.4双线阵相机的路面图像快速检测系统该系统通过红外光进行照明，利用线扫描相机采集路面图像，并通过线激光检测车辙，图像质量、检测精度及稳定性都得到了提高。2.5红外热辐射成像技术的路面图像采集系统该系统主要依靠红外热成像相机进行图像采集，通过路面不同位置的反光率和表面温度差异，分辨路面损坏类型，但红外热成像相机成本较高，图像采集速率和分辨率还需提高。2.63d激光扫描技术的路面损坏检测系统路面精细的3d轮廓可由3d激光扫描获取，该系统首先获取线激光直射路面时生成的投影图像，然后基于图像处理算法对路面图像上每一个点的高程值进行计算。其

8、缺点是检测数据量大，且设备成本较高，可靠性有待提高，但该系统是未来路面损坏智能检测系统的发展方向。3有效解决路面损坏修复的对策3.1修补裂缝裂缝的处理方法有三种：一是用填缝胶修补裂缝，填缝胶室温下是固体，加热后是液体，附着力高。修补时，可先将裂缝开槽，清理裂缝中的杂物，然后预热，再填充填缝胶，15分钟后即可使用；二是稀浆封层。施工前应封闭交通，然后准备一定比例的材料，清理缝隙，将水、水泥、沥青等材料混合填塞缝隙，压实，停留20分钟后方可通行；三是封雾法。它是一种路面养护技术。喷涂应使用专业设备。技术要统一，不能太多，不能太少。如果遇到无法喷涂的零件，可以使用滚筒完成。3.2填坑处理坑的方法有两

9、种：一种是用浇注混合料填满坑。通常是将路面破损部分挖至至少10cm，然后切割修补区边界，测量基层强度，达到要求后，在底层铺设格栅，然后将准备好的材料倒入坑中；其次，使用半柔性材料。半柔性材料广泛应用于多种沥青路面，是一种新型的路面材料。其施工工艺简单，节能和环境污染也很小。3.3车辙修补车辙的修复方法有三种：一是微表面修复。采用合适的石屑和混合料，均匀铺砌，可保护受损路面；其次，超薄磨耗层。采用专业设备热拌摊铺的养护方法，其优点是松散度迅速改善，提高道路使用寿命；三是再生修复。它不仅可以修复路面，还可以通过同时对修复的土地和附近的地方进行加热，将周围的路面粘合起来。3.4溢油处理针对小空隙溢油现象，可成立相关部门，规范技术和施工标准，严格材料检验，减少矿石超标现象。如果是压实闪络，应注意压实标准和碾压工艺。结论综上所述，高速公路的路面施工和养护可以延长公路的使用性能，还可以确保车辆与行人的安全性。就当前路面出现的早期损坏问题，要严控施工环节，加强后续养护，不断在交通事业这条路上探索、发现