【正文】 模的高速公路建設以后，隨之而來的將是任務繁重的公路養(yǎng)護和管理。路面檢測是養(yǎng)護工作的一項重要內容，也是路面管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集的重要組成部分。本文將根據(jù)路面檢測指標分類論述瀝青路面檢測技術，并對路面集成檢測技術進行介紹。瀝青路面檢測應包括以下四個方面的指標：路面彎沉檢測、路面平整度檢測、抗滑性能檢測和路面損壞狀況檢測。下面將就這四大類的指標來介紹路面檢測技術。1 路面彎沉檢測技術路面彎沉檢測是我國柔性路面強度測量的一項主要指標。路面彎沉是指在規(guī)定的標準軸載作用下，路面表面輪隙位置產生的總垂直變形或垂直回彈變形值。彎沉值的測定方法較多，常用的有以下幾種：1．1 貝克曼梁法貝克曼梁法是我國目前廣泛使用的一種彎沉檢測方法。該方法操作簡單，但整個測試過程全是人工操作，測試結果受人為因素的影響較大，而且測試慢。該方法應用范圍是：①測定各類路基、路面的回彈彎沉，用以評定其整體承載能力，可供路面結構設計使用。② 測定的路基、柔性路面的回彈彎沉值可供交工和竣工驗收使用。③ 測定的路面回彈彎沉可為公路養(yǎng)護管理部門指定養(yǎng)路修路計劃提供依據(jù)。④ 瀝青路面的彎沉以標準溫度20℃時為準，在其它溫度進行的測試需要進行溫度修正。1．2 激光彎沉測定儀法在采用該方法測定時，將測定儀固定在路面上汽車的后輪隙中。利用汽車駛離被測點時路面回彈，帶動原固定于地面上的硅光電池測頭向上升起，使激光器發(fā)出的激光束通過進光小孔射到硅光電池上產生光電流，并根據(jù)光電流的大小來計算路面回彈變形的數(shù)值，即路面回彈彎沉值。這種彎沉儀操作簡易、精度高、讀數(shù)穩(wěn)定、體積小、質量輕、造價低且容易研制，另外由于該測定儀依靠光線作為臂長，可以射得很遠，加上激光發(fā)射角窄，光點小而紅亮，lOm之遠仍能清晰可見，可用于重剛度路面彎沉檢測。1．3 自動彎沉測定儀法該測定儀在檢測路段上在牽引車的作用下以一定的速度行駛，將測定儀的彎沉測定梁放在車輛底盤的前端并支于地面保持不動，當后軸雙輪隙通過測頭時，彎沉通過位移傳感器等裝置被自動記錄下來，這時，測定梁被拖動，以二倍的牽引車速度拖到下一測點，周而復始地向前連續(xù)測定。通過計算機可輸出路段彎沉檢測統(tǒng)計結果。整個測定是在測定車連續(xù)行駛的情況下進行的。它可對路面進行高密集點的強度測量，適用于路面施工質量控制、驗收和路面養(yǎng)護管理。1．4 落錘式彎沉儀(FWD)法FWD是通過計算機控制下的液壓系統(tǒng)啟動落錘裝置，使一定質量的重錘從一定高度自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳到路面，導致路面產生彎沉，通過分布于距測點不同距離的傳感器檢測結構層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號輸入計算機，得到路面測點彎沉值。FWD測量是計算機自動采集數(shù)據(jù)，速度快，精度高。檢測最大速度可達80km／h， 內置式落錘彎沉儀的牽引速度可大于lOOkm/h。因此該方法是一種很理想的動態(tài)無損檢測設備。2 路面平整度檢測技術路面平整度可定義為路面表面誘使行使車輛出現(xiàn)振動的高程變化，它是路面使用性能的一項重要指標。因此平整度的檢測是路面施工和養(yǎng)護的一個非常重要的環(huán)節(jié)。平整度的測試設備分為斷面類和反應類兩大類。斷面類()測定路表凹凸情況，反應類測定路表不平整程度。目前，斷面類設備包括3m直尺、連續(xù)式平整度儀和激光路面平整度測定儀等，反應類設備包括車載式顛簸累積儀等。2．1 3m 直尺測試時把3m直尺輕放于路面上，將畫圖儀移至其一端，用手將畫圖儀推向另一端。在這個過程中由于路面的凹凸不平，畫圖儀下面的測輪帶動畫針上下運動，同時滾筒輪在輸力輪的帶動下旋轉，并帶動紙帶移動兩個運動的合成便使畫針在紙帶上畫下了路面的幾何量，并由此求得路面平整度數(shù)值。該方法用于測定壓實成型的路面各層表面的平整度，以評定路面的施工質量和使用質量。但該方法比較落后，測量效率低下，操作者需要低頭彎腰，現(xiàn)已用得較少。2．2 連續(xù)式平整度儀測量時由人或車拉動該儀器前進，由于路面不平引起測量小輪上下擺動，并帶動位移傳感器的測桿在傳感器的小孔槽里上下滑動。這樣就可以根據(jù)傳感器輸出的電位的正負及其大小來確定路面平整度。 采用該類測定儀靈活性較大，既可人拖，也可車拉，但測試效率較低(檢測速度≤12km/h)。該方法適用于測定路表面的平整度，評定路面的施工質量和使用質量，但不適用于在已有較多坑槽、破壞嚴重的路面上測定。2．3 激光路面平整度測定儀激光路面平整度測定儀是一臺裝備有激光傳感器、加速度計和陀螺儀的測定車，它同時具有先進的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。工作是測試車以一定的速度在路面上行使，固定在汽車底盤上的一排激光傳感器通過測試激光束反射回讀數(shù)器的角度來測試路面，這個距離信號同測試車上裝的加速度計信號進行互差，消除測試車自身的顛簸，輸出路面真實斷面信號。信號處理系統(tǒng)將來自激光傳感器的模擬信號轉換成數(shù)字信號并記錄下來。隨著汽車的行進，每隔一定間距，采集一次數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可顯示打印國際平整度指數(shù)　　等平整度檢測結果。目前產品有Dynatest5051MKIl L9．2C+型激光路面平整度測定儀，還有盛安連等人研制的激光路面平整度測定儀等。河北省公路工程質量監(jiān)督站中心99年購置的丹麥產激光平整度儀(測試速度為80120km／h)。該類測定儀是一種與路面無接觸的測量儀器，測試速度快，精度高。同時還可以進行路面縱斷面、橫坡、車轍等測量，因此該測定儀有著廣闊的應用前景。2．4 車載式顛簸累積儀測定時測試車以一定的速度在路面上行使，路面的凹凸不平引起汽車的激振，通過機械傳感器可測量后軸同車廂之間的單向位移累積值VBI，以cm／km計。VBI越大，說明路面平整度越差。車載式顛簸累積儀測定路面平整度速度快，價格低廉，操作簡便。可用其檢測的結果評定路面的施工質量和使用期的舒適性。3 路面抗滑性能檢測技術路面抗滑性能是影響行車安全的路面因素，它是指車輛輪胎受到制動時沿表面滑移所產生的力。通常，抗滑性能被看作是路面表面特性，并用輪胎與路面間的摩擦系數(shù)來表示。表面特征包括路表面細構造和粗構造，影響抗滑性能的因素有路面表面特征、路面潮濕程度和行車速度?？够阅艿某Ｓ脺y試方法有：擺式儀法、構造深度測試法(手工鋪沙法、電動鋪沙法、激光構造深度儀法)和偏轉輪拖車法。3．1 擺式儀法擺式儀是動力沖擊型儀器，它是根據(jù)“擺的位能損失等于末端橡膠片滑過路面時克服路面摩擦所做的功”這一基本原理研制而成的。檢測前對試驗路段按隨機取樣方法，決定測點所在橫斷面位置，并做出標記。將儀器放在路面測點上，并使擺的擺動方向與行車方向一致。通過按下釋放開關，使擺在灑了水的路面滑過，指針即可以指出路面的擺值。多測幾次求平均值作為每個測點路面抗滑值。本方法適用于以擺式摩擦系數(shù)測定儀測定瀝青路面的抗滑值，用以評定路面在潮濕狀態(tài)下的抗滑能力。但該方法屬靜態(tài)測量，效率較低。3．2 構造深度測試法(手工鋪沙法、電動鋪沙法、激光構造深度儀法)3．2．1手工鋪沙法用掃帚或毛刷子將測點附近的路面清掃干凈。將一定體積密度均勻的沙倒在測點附近的路面上，并盡量攤鋪成圓形。量出構成圓的兩個垂直方向的直徑。取其平均值。并根據(jù)沙子的體積計算路面表面構造深度的測定結果。該方法適用于測定路面表面構造深度，用以評定路面表面宏觀粗糙度、路面表面的排水性能及抗滑性能。該方法原理簡單，測量方便，造價十分低廉，但測速極低，測時勞動強度大，且安全性也較差。3．2．2電動鋪沙法電動鋪沙法的原理跟手工鋪沙法基本相同，只是在鋪沙的過程中借助了電動馬達(有關該方法的原理參見手工鋪砂法)。3．2．3激光構造深度儀法高速脈沖半導體激光器產生紅外線投射到道路表面，從投影面上散射光線由接收透鏡聚焦到線形布置的光敏二極管上，接收光線最多的二極管位置給出了這一瞬間到道路表面的距離，通過一系列計算可得出構造深度。檢測速度為5km／h，即人的步行速度。激光構造深度儀又稱激光紋理測試儀，具有運輸方便，操作快捷，費用低廉，可靠性好的優(yōu)點。 橫向抗滑系數(shù)測試車測定車上裝有與車輛行使方向20176。角的測試輪。測定時，供水系統(tǒng)灑水，降下測試輪，并對其施加一定載荷，載荷傳感器測量與測試輪輪胎面成垂直的橫向力，此力與輪載荷之比即為橫向力系數(shù)。橫向力系數(shù)越大，說明路面抗滑能力越強。測試車自備水箱，能直接噴灑在輪前約30cm 寬的路面上，可控制路面水膜厚度。測速較高(可達50km/h)，不妨礙交通，特別適宜于在高速公路、一級公路上進行測試。4 瀝青路面損壞狀況檢測技術路面在使用過程中常發(fā)生各種各樣的損害。損害不但影響路面的結構使用性能和結構承載力，也會影響到路面使用性能。因此，瀝青路面損壞狀況檢測，對于瀝青路面養(yǎng)護具有重要意義。目前，國內外的測量方法有：步行人眼觀察法、坐車錄像屏幕測讀法、激光法和攝像測量法。另外，還有利用超聲波和探地雷達?？紤]到第一種方法原始，且安全感較差，不宜采用。第二種方法雖然安全有保證，但同樣利用人眼觀測記錄，效率低、誤差也較大。而超聲波法目前只在水泥混凝土路面中使用，在瀝青路面中的應用還有待于開發(fā)。還有激光法也處于研究階段。相對成形的是攝像測量法和探地雷達法。4．1 攝像測量法攝像檢測技術的基本原理是將安裝在測定汽車上的特種快速或高速攝像機按一定速度與一定攝像角度，將路面上所指定的各種病害錄入攝像帶，然后在現(xiàn)場或室內快速處理成數(shù)據(jù)的一種檢測技術。經檢索，國外已有采用攝像技術進行路面檢測技術的裝置(比如歐美大地儀器設備中國有限公司銷售的PV路面攝像系統(tǒng)，其檢測速度可達80km／h以上，如圖9所示)，國內在這方面還處于研制階段(如中國兵器工業(yè)第二零五研究所研制的瀝青路面損壞測定儀，檢測速度≤30km／h)，該方法具有一定的先進性，加上成本上也較低，筆者預測其會成為今后一段時間內的路面損壞檢測的主要手段。4．2 探地雷達裝有探地雷達的車在路上以一定的速度行駛時，探地雷達發(fā)射電磁脈沖，并在較短時間內穿透路面，脈沖反射波被無線接收機接收，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄返回時間和路面結構中的不連續(xù)電介質常數(shù)的突變情況。路面各結構層材料的電介質常數(shù)明顯不同，因此，電介質常數(shù)突變處，也就是兩結構層的界面。根據(jù)測知的各種路面材料的電介質常數(shù)及波速，則可計算路面各結構層的厚度或給出含水量、損壞位置等資料。探地雷達除了能對瀝青路面厚度檢測外，還能檢測路面脫空、裂縫、陷落、空洞等病害。其檢測速度可達80km／h以上，最大探測深度大于60cm。目前在公路無損檢測方面，探地雷達已取得了較好的效果，而且還有更為廣闊南應用前景。綜上可知，瀝青路面檢測的各項技術正在不斷發(fā)展。由靜態(tài)檢測向動態(tài)檢測發(fā)展，由手工方式向自動化發(fā)展，由有損檢測向無損檢測發(fā)展，由單項檢測向集成檢測發(fā)展。檢測的速度也越來越快，效率越來越高，結果越來越精確。5 路面智能集成檢測車的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢長期以來，我們對路面的指標基本上是實行單項檢測，這種檢測的效率不高，而且增加了每次測量的投資費用。根據(jù)聯(lián)機檢索，現(xiàn)在國外已有很多國家開發(fā)成了集成檢測車，如英國、日本，另外丹麥、法國、加拿大、澳大利亞等國也已有類似的檢測車。英國公路管理局資助研制的“交通狀況調查高速路況探測車”于2000年年初亮相。這種車可利用攝像機對地面進行掃描，并通過車前安裝的20個激光傳感器對道路狀況進行探測，可發(fā)現(xiàn)2毫米寬的裂縫。此外，它還可以在高速公路上以100公里以上的時速探測道路狀況，可將每年的道路檢測量提高五倍以上。這種探測車雖主要用于高速公路和干線公路的檢測，但也可將其用于對城市道路的檢測。它一次可以檢測兩條車道，每年可對一萬千米以上的公路網進行檢測，重點檢測大貨車行駛的車道。日本阪神高速道路管理技術中心也已研制出高速路面點檢車。該車利用CCD攝像頭和激光發(fā)射器對路面狀況進行檢測，并用車輪轉速傳感器協(xié)助全球定位系統(tǒng)對路面病害位置進行標定。該車最大的特點在于其能在很高的行駛速度下對路面進行檢測，并能利用圖像處理單元對檢測結果進行實時處理。國外開發(fā)的這些集成檢測車固然有其先進性，但我國要是直接引進的話，卻會遇到幾個突出的問題：一是這些檢測方法與我國目前的檢測方法尚有不同，如國外的路面平整度采用的是顛簸累積指標，而我國規(guī)定的是統(tǒng)計指標均方差，兩者換算關系離散，精度不高，在我國目前的高等級公路檢測中還無法應用。二是這種車引進價格昂貴。三是引進后還要專門為這種檢測車修建儀器儲存庫，增加場地與投資?？紤]到這些特殊情況，根據(jù)我國公路檢測的具體情況，還是自己研制與開發(fā)更為適宜。 超聲波非接觸式平衡梁工作原理： 非接觸式平衡梁在路面以上一定距離處使用幾個聲納跟蹤器(一般為4個或 8個)，它以地面為基準精確測出距離平均值，控制攤鋪機的升降油缸，從而達到更好的光滑平整的攤鋪效果首先使用鋼筋制作線樁,鋼筋上做可上下滑動的線卡然后10米一點,在公路中線上定樁拉鋼線,在公路邊線同樣打樁拉鋼線,高程由設計圖得到邊線通過橫坡計算得到對每點進行高程測量將鋼線繃緊至設計高計算松鋪系數(shù),在攤鋪機上調整松鋪厚度鋪筑過程中,攤鋪機的找平器就架在鋼線上行走此法能很好的控制公路的縱坡和橫坡39 / 39