一种半刚性基层沥青路面的路面状况评价方法与流程

1.本发明涉及道路工程领域，具体涉及一种半刚性基层沥青路面的路面状况评价方法。


背景技术：

2.我国高速公路通车里程已经是世界第一，交通基础设施规模巨大，而随着早期建设的公路目前进入大规模养护期，如何保养和维护这些规模巨大的基础设施是目前亟需解决的难题。
3.我国通车的高速公路90％以上为半刚性基层沥青路面，现有研究表明半刚性基层沥青路面的主要表现为基层内部裂缝，但是根据现行的《公路技术状况评定标准》(jtg 5210-2018)规范，仅对沥青路面表层病害进行评价，而对于半刚性基层内部的破损及裂缝状况缺乏合适手段和方法合理评价。
4.由于缺乏半刚性基层内部破损状况的评价和检测手段，现有的路面维修仅停留在表层维修阶段，而绝大部分表层病害是由于内部病害扩展至表层引起的，因此，部分高速公路每年进行表层维修，但是第二年维修处继续损坏；给社会造成了公路年年维修，年年坏的不良影响，同时也造成了资金和资源浪费。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明旨在提供一种能合理评价并给出维修建议的半刚性基层沥青路面病害状况的路面状况评价方法。
6.为实现该技术目的，本发明的方案是：一种半刚性基层沥青路面的路面状况评价方法，具体步骤如下：
7.s1：通过图像识别采集半刚性基层沥青路面表面损坏数据，采用3d雷达技术对半刚性基层沥青路面进行全断面检测获得内部病害数据；
8.s2：根据表面损坏数据和内部病害数据，对该路段路面病害进行损害类型分类；
9.s3：统计各种损害类型对应的损坏体积，获取该路段路面的三维损坏体积，最终给出该路段路面的三维损坏状况指数3dpci。
10.作为优选，步骤s3中三维损坏状况指数的计算公式如下：
[0011][0012]
其中：n为病害类型数；ci为修补情况系数；di为损害体积，m3；fi为损害程度系数；m为该路段半刚性基层沥青路面总厚度分段数；lj为对应分段的路面长度，m；hj为对应分段的路面厚度，m；a为校正系数；b为校正指数。
[0013]
作为优选，步骤s2中的病害类型分为龟裂、块状裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、沉陷、车辙、波浪拥抱、坑槽、松散、泛油中的一种或多种。
[0014]
作为优选，其特征在于：损坏类型为龟裂时，损害体积＝龟裂面积
×
龟裂最大深
度；
[0015]
损坏类型为块状裂缝时，损害体积＝块状裂缝面积
×
裂缝平均深度；损坏类型为横向裂缝时，损害体积＝横向裂缝长度
×
0.2m
×
裂缝平均深度；损坏类型为纵向裂缝时，损害体积＝体积＝纵向裂缝长度
×
0.2m
×
裂缝平均深度；
[0016]
损坏类型为沉陷时，损害体积＝沉陷面积
×
沉陷最大深度；损坏类型为车辙时，损害体积＝车辙长度
×
0.4m
×
车辙最大深度；
[0017]
损坏类型为波浪拥抱时，损害体积＝波浪面积
×
波浪拥抱最大深度；损坏类型为坑槽时，损害体积＝坑槽面积
×
坑槽最大深度；损坏类型为松散时，损害体积＝松散面积
×
松散最大深度；损坏类型为泛油时，损害体积＝泛油面积
×
沥青混合料层厚度。
[0018]
作为优选，当修补不良则为修补情况系数取1，修补良好则为修补情况系数取0；
[0019]
其中：校正系数a为15；校正指数b为0.412。
[0020]
作为优选，当路面表面损坏为纵横向交叉的裂缝，且损坏范围内纵向裂缝和横向裂缝之间存在五个或五个以上的交点，同时损坏范围内路面破损为复数个块状结构，且块状结构的面积为0.01～0.04m2时，则判定损坏类型为龟裂；
[0021]
当路面表面损坏存在交点形成的病害，且损坏范围内纵向裂缝和横向裂缝存在1-2个交点，同时向裂缝或横向裂缝的裂缝面积为1-5m2，则判定损坏类型为块状裂缝；
[0022]
作为优选，当路面表面损坏出现垂直于行车方向的裂缝，则判定存在横向裂缝，若该横向裂缝的宽度≤3mm，则为轻度裂缝，若该横向裂缝的宽度＞3mm，则为重度裂缝；
[0023]
当路面表面损坏出现平行于行车方向的裂缝，则判定存在纵向裂缝，若该纵向裂缝的宽度≤3mm，则为轻度裂缝，若该纵向裂缝的宽度＞3mm，则为重度裂缝；
[0024]
作为优选，当路面表面高度突然低于周围路面表面高度的区域，且该损坏范围内的最低点和周围路面表面的高差为5cm以上时，则判定损坏类型为沉陷；
[0025]
当路面表面损坏垂直于行车方向，且该损坏饭内路面表面标高低于该断面平均标高所构成的区域，则判定损坏类型为车辙。
[0026]
本发明的有益效果，本技术的方法能够有效识别半刚性基层沥青的不同路面病害类型和损坏体积，进而能够合理评价半刚性基层沥青路面病害状况，能解决现有路面病害状况仅能够评价表面情况的难题；同时采用损害体积评价不同损坏类型的3d损害状态，能够更准确的描述路面内部损害情况可以更精准的指导后续的处治方法、或加铺超薄磨耗层，有效减少重复、或无效施工。
附图说明
[0027]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0029]
如图1所示，本发明所述的具体实施例为一种半刚性基层沥青路面的路面状况评价方法，具体步骤如下：
[0030]
s1：通过图像识别采集半刚性基层沥青路面表面损坏数据，采用3d雷达技术对半刚性基层沥青路面进行全断面检测获得内部病害数据；
[0031]
s2：根据表面损坏数据和内部病害数据，对该路段路面病害进行损害类型分类；
[0032]
s3：统计各种损害类型对应的损坏体积，获取该路段路面的三维损坏体积，最终给出该路段路面的三维损坏状况指数3dpci；
[0033]
检测路段的半刚性基层沥青路面的三维损坏体积计算公式为：
[0034][0035]
按照下式计算所检测路段的半刚性基层沥青路面三维破损率：
[0036][0037]
三维损坏状况指数的计算公式如下：
[0038][0039]
其中：n为病害类型数；ci为修补情况系数；di为损害体积，m3；ei为损害程度系数；m为该路段半刚性基层沥青路面总厚度分段数；lj为对应分段的路面长度，m；hj为对应分段的路面厚度，m；a为校正系数；b为校正指数。
[0040]
为了能够更好的判断损坏类型，对容易混淆的几种损害类型进行区分。当路面表面损坏为纵横向交叉的裂缝，且损坏范围内纵向裂缝和横向裂缝之间存在五个或五个以上的交点，同时损坏范围内路面破损为复数个块状结构，且块状结构的面积为0.01-0.04m2时，则判定损坏类型为龟裂；
[0041]
当路面表面损坏存在交点形成的病害，且损坏范围内纵向裂缝和横向裂缝存在1-2个交点，同时向裂缝或横向裂缝的裂缝面积为1-5m2，则判定损坏类型为块状裂缝；
[0042]
进一步的，当路面表面损坏出现垂直于行车方向的裂缝，则判定存在横向裂缝，若该横向裂缝的宽度≤3mm，则为轻度裂缝，若该横向裂缝的宽度＞3mm，则为重度裂缝；
[0043]
当路面表面损坏出现平行于行车方向的裂缝，则判定存在纵向裂缝，若该纵向裂缝的宽度≤3mm，则为轻度裂缝，若该纵向裂缝的宽度＞3mm，则为重度裂缝；
[0044]
进一步的，当路面表面高度突然低于周围路面表面高度的区域，且该损坏范围内的最低点和周围路面表面的高差为5cm以上时，则判定损坏类型为沉陷；
[0045]
当路面表面损坏垂直于行车方向，且该损坏饭内路面表面标高低于该断面平均标高所构成的区域，则判定损坏类型为车辙。
[0046]
为了方便计算各类损坏类型的损害体积，进而便于分析整个路面的破损率，故提供一下损坏体积计算方式。判断损坏类型为龟裂时，损害体积＝龟裂面积
×
龟裂最大深度；
[0047]
损坏类型为块状裂缝时，损害体积＝块状裂缝面积
×
裂缝平均深度；损坏类型为横向裂缝时，损害体积＝横向裂缝长度
×
0.2m
×
裂缝平均深度；损坏类型为纵向裂缝时，损害体积＝体积＝纵向裂缝长度
×
0.2m
×
裂缝平均深度；
[0048]
损坏类型为沉陷时，损害体积＝沉陷面积
×
沉陷最大深度；损坏类型为车辙时，损害体积＝车辙长度
×
0.4m
×
车辙最大深度；
[0049]
损坏类型为波浪拥抱时，损害体积＝波浪面积
×
波浪拥抱最大深度；损坏类型为
坑槽时，损害体积＝坑槽面积
×
坑槽最大深度；损坏类型为松散时，损害体积＝松散面积
×
松散最大深度；损坏类型为泛油时，损害体积＝泛油面积
×
沥青混合料层厚度。
[0050]
实施例一：
[0051]
传统路面状况评价方法通常仅考虑了修补情况，未考虑修补质量，造成了部分路段实际已经严重破坏了，但是根据《公路技术状况评定标准》(jtg 5210-2018)规范评定，该路段仍然路面状况较好，和使用者的实际感受严重不符。改扩建过程中，需要对原路面进行处理，防止路面通车不久后即发生严重损坏，一般需要对原路面进行检测，对已发生严重损坏路段采取铣刨重铺等方式进行处理，但采用传统评价方法不能有效发现内部损坏情况，评价结果难以用于决策。
[0052]
表1本方法对损坏类型的评价相关参数
[0053][0054][0055]
为了方便3dpci具有直观的评价数值，校正系数a为15；校正指数b为0.412。3dpci数值对应的评价等级说明：3dpci≥90时，评级为：优；3dpci≥80，但＜90，评级为：良；3dpci≥70，但＜80，评级为：中；3dpci≥60，但＜70，评级为：次；3dpci＜60，评级为：差。具体测试数据如下：下表2为采用本技术的路面3d状况评价方法3dpci的状况表。
[0056]
表2路面3d状况的3dpci状况表
[0057][0058][0059]
表3为采用现行的《公路技术状况评定标准》(jtg 5210-2018)规范进行测试时半刚性基层沥青路面的路面状况评价pci的状况表。
[0060]
表3路面状况的pci状况表
[0061][0062][0063]
表4半刚性基层沥青路面的路面状况评价结果对比
[0064]
桩号k325+400～k325+500k325+500～k325+600k325+600～k325+700k325+700～k325+87003dpci77.280.372.070.83d状况评价结果中良中中pci92.191.090.289.6评价结果优良良良
[0065]
可见，采用半刚性基层沥青路面路面3d状况评价可以将路面的内部病害有效识别，从而更好的评价半刚性基层沥青路面的状况。利用该方法则可对原路面的处治方式进行有效指导，如下表所示：
[0066]
表5该路段建议处治方式对比
[0067][0068]
实施例二：
[0069]
选取需要上部加铺超薄磨耗层的养护项目，该路段经过多年使用后，表面出现了部分病害。由于超薄磨耗层厚度较薄，若路面结构内部病害较为严重时，超薄磨耗层铺设不久即会发生破坏，显然是不合适的。因此需要对该路段进行3d检测，确定路面结构内部的病害破坏类型及严重程度，以指导路段加铺超薄磨耗层(采用表1对损坏类型的评价相关参数；校正系数a为15；校正指数b为0.412)。对该路段进行检测后，其结果如下表所示：
[0070]
表6待加铺超薄磨耗层的路面3d状况的3dpci状况表
[0071][0072]
根据上述结果，建议加铺超薄磨耗层路段建议如下。
[0073]
表7该路段建议加铺处治方式对比
[0074]
[0075]
综上所述，本技术的方法能够有效识别分辨半刚性基层沥青路面的各种类型病害，能有效分析计算出各类型病害对应的损坏体积和整体的损坏率，通过损坏率能合理评价半刚性基层沥青路面病害状况，能解决现有路面病害状况仅能够评价表面情况的难题；同时采用损害体积评价不同损坏类型的3d损害状态，能够更准确的描述路面内部损害情况可以更精准的指导后续的处治方法、或加铺超薄磨耗层，有效减少重复、或无效施工。
[0076]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。