先进检测技术助力大连市政道路精细化养护——中电所LTD-60道路综合检测雷达系统应用介绍

    随着我国城市化进程的加速，城市道路交通量不断增加，加之地铁、各类管线等地下工程施工以及老旧人防工程对城市道路结构所产生的不利影响，城市市政道路各种病害及安全事故频发，给市政道路养护工作带来了新的挑战。因此，借助先进的检测新技术手段对市政道路进行精细化养护管理，已成为城市道路养护管理的发展趋势。

LTD-60道路综合检测雷达系统作业车

    中国电波传播研究所根据我国城市道路养护管理的发展需求，近年来研发了适用于城市道路精细化养护管理的道路病害综合检测专用设备----LTD-60道路综合检测雷达系统。该系统可从以下几个方面助力市政道路精细化养护整体解决方案，为城市道路的维护养护提供科学的依据：1）使用探地雷达法，分析道路损坏等级，统计损坏类型及损坏量；2）使用GPS位置信息，精确定位病害的位置；3）计算当前道路结构剩余寿命以及对交通量的适应性厚度；4）通过卫星地图显示主要病害的分布情况；5）高清摄像进行路况及路产调查，辅助进行病害分析和现场精确定位。
    2012年，受大连市市政工程管理部门的委托，中国电波传播研究所应用LTD-60道路综合检测雷达系统对大连市内的主要路段（人民路、中山路、长春路、五一路、疏港路）的路基、路面病害情况进行综合测试与评价，并依据检测结果提出了相关的道路维修养护方案。以下以大连市人民路为例，介绍LTD-60道路综合检测雷达系统在道路病害综合检测中的实际应用情况。
    道路综合检测方案
    大连市人民路道路病害综合检测项目的检测目的是确定现况道路面层、基层的病害状况；检测范围为港湾广场至中山广场之间路段（包括港湾广场和中山广场2个环岛），对双向6车道的所有车道进行了探测，单向测线长度1.8km，测线总长10.8km；检测设备为LTD-60道路综合检测雷达系统，采用全路面精细覆盖方式检测，配合差分GPS进行精确定位。
    检测作业时，LTD-60道路综合检测雷达系统工作车挂接四通道阵列式天线，开启两路视频、GPS和测距装置，以10km/h左右的速度行驶。
    综合检测技术概述
    LTD-60道路综合检测雷达系统由多通道探地雷达子系统、高清晰照相和视频采集子系统、GPS和距离测量子系统、控制及数据处理中心以及车辆平台等5部分构成。该系统与距离测量子系统同步工作，通过距离信息索引可实现雷达、道面图像和视频影像的检索。

LTD-60道路综合检测雷达系统示意图

    1）道路结构分布及病害探测
    使用多通道雷达配合中高频天线阵，探测道路土基空洞、脱空、沉降等结构病害缺陷，检测道路面层、垫层厚度、裂缝和破碎等，最小层厚分辨率可达3mm。
    使用多通道雷达配合中低频天线阵，探测道路下的土基裂隙、空洞、脱空、塌陷等结构缺陷、灾害。
    2）道路表面破损检测诊断
    采用固定在前方车顶的高速高清晰线阵扫描照相机和大功率红外激光照明技术相结合，在距离测量传感器触发下对路面进行高速连续拍摄，由分析软件对道路表面裂缝、修补、沉降及异物进行识别、统计。
    3）场道车辙、平整度检测诊断
    通过固定在车头底部的无拼接线结构激光断面仪，生成面数字高程模型，检测道路横断面系数和变形，准确计算出国际平整度指标（IRI）、平整度标准差（σ）、行驶质量指数（RQI）、路面构造深度（SMTD）等指标数据。

典型道路病害探地雷达扫描图

    4）路况及路产调查视频采集
    通过固定在车顶的两部高速数字摄像机对车辆前方和右侧的景物进行记录，这些视频信息可以实时记录道路沿线设施状况信息，还可以用于辅助道路病害的现场精确定位。
    5）地理位置信息测量定位
    采用高精度距离测量传感器（DMI）和差分GPS对系统工作进行准确的同步，保证各种传感器检测位置坐标的一致性，方便对道路病害等进行准确分析和定位。

LTD-60道路综合检测雷达系统智能数据管理平台示意图

    智能数据管理平台
    LTD-60道路综合检测雷达系统的智能数据管理平台，以工程项目形式管理数据，将所有数据信息保存在同一工程目录下，并录入数据库服务器，利用GIS系统实现道路空间位置和检测数据的匹配，对检测结果进行可视化表达。可以按照线路、空间位置等方式对病害等路面信息定位、查询、统计分析和评价。授权用户可通过因特网在任意终端进行远程登录查询，及时掌控道路状况变化，为制定精细化道路养护方案提供有效数据支持。

各类道路病害分布标识地图

    为了便于城市道路管理部门更加直观地了解所检测道路的各种病害的分布情况，可以把各类病害的分布位置情况放入到Google Earth地图中进行显示，并做相关的道路病害种类标识，例如：代表沉降、代表含水、代表破碎、代表脱空、代表断裂、代表空洞。
    检测结论和建议
    经综合道路病害检测，人民路路段共发现严重病害25处，3处疑似空洞，12处疑似脱空。同时在路段较好区域可以清晰得到道路的各层的层位曲线，计算得到层位厚度为：内侧1车道沥青面层厚度较均匀，厚度为23cm～26cm之间；中间车道沥青面层厚度为19.5cm～24cm之间；外侧3车道沥青面层厚度明显减小，且厚度变化较大，均值在13cm左右，层位曲线不明显。
    根据检测数据分析结果，得出以下主要评价结论：
    1）结构层破碎现象普遍。
    2）在十字路口附近的管线普遍存在不密实、破碎等情况，管线的分布在雷达图像上清晰可见。
    3）大部分道路面层结构比较完整，层间结合状况较好，部分路段出现脱空和孔隙率偏高的情况。
    4）主要病害分布在十字路口和行车道附近。
    5）大部分病害处于结构层及以下。其中大多数病害并没有引起道路表面破损，但若不及时治理，可能造成安全隐患。
    检测方对被检测路段提出如下相关维修养护建议措施：
    1）针对雷达检测发现的结构层破碎和空洞问题，建议分阶段、有步骤的采取注浆加固措施，以尽早消除破碎现象，避免因为破碎程度的进一步发展导致道路的沉陷。
    2）对于富含水的区域，建议进行局部范围内的铣刨重铺，以彻底消除这些区域空隙率大、渗水比价严重、抗松散性能差等材料问题。
    3）建议尽早对各路段采取全面的预防性养护措施。（通讯员 朱佳）

注：本文刊载于《市政技术》2013年第3期，第2、3页。