【正文】 模的高速公路建設(shè)以后，隨之而來(lái)的將是任務(wù)繁重的公路養(yǎng)護(hù)和管理。路面檢測(cè)是養(yǎng)護(hù)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)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(cè)指標(biāo)分類(lèi)論述瀝青路面檢測(cè)技術(shù)，并對(duì)路面集成檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行介紹。瀝青路面檢測(cè)應(yīng)包括以下四個(gè)方面的指標(biāo)：路面彎沉檢測(cè)、路面平整度檢測(cè)、抗滑性能檢測(cè)和路面損壞狀況檢測(cè)。下面將就這四大類(lèi)的指標(biāo)來(lái)介紹路面檢測(cè)技術(shù)。1 路面彎沉檢測(cè)技術(shù)路面彎沉檢測(cè)是我國(guó)柔性路面強(qiáng)度測(cè)量的一項(xiàng)主要指標(biāo)。路面彎沉是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形或垂直回彈變形值。彎沉值的測(cè)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(guó)目前廣泛使用的一種彎沉檢測(cè)方法。該方法操作簡(jiǎn)單，但整個(gè)測(cè)試過(guò)程全是人工操作，測(cè)試結(jié)果受人為因素的影響較大，而且測(cè)試慢。該方法應(yīng)用范圍是：①測(cè)定各類(lèi)路基、路面的回彈彎沉，用以評(píng)定其整體承載能力，可供路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用。② 測(cè)定的路基、柔性路面的回彈彎沉值可供交工和竣工驗(yàn)收使用。③ 測(cè)定的路面回彈彎沉可為公路養(yǎng)護(hù)管理部門(mén)指定養(yǎng)路修路計(jì)劃提供依據(jù)。④ 瀝青路面的彎沉以標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃時(shí)為準(zhǔn)，在其它溫度進(jìn)行的測(cè)試需要進(jìn)行溫度修正。1．2 激光彎沉測(cè)定儀法在采用該方法測(cè)定時(shí)，將測(cè)定儀固定在路面上汽車(chē)的后輪隙中。利用汽車(chē)駛離被測(cè)點(diǎn)時(shí)路面回彈，帶動(dòng)原固定于地面上的硅光電池測(cè)頭向上升起，使激光器發(fā)出的激光束通過(guò)進(jìn)光小孔射到硅光電池上產(chǎn)生光電流，并根據(jù)光電流的大小來(lái)計(jì)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(jiǎn)易、精度高、讀數(shù)穩(wěn)定、體積小、質(zhì)量輕、造價(jià)低且容易研制，另外由于該測(cè)定儀依靠光線(xiàn)作為臂長(zhǎng)，可以射得很遠(yuǎn)，加上激光發(fā)射角窄，光點(diǎn)小而紅亮，lOm之遠(yuǎn)仍能清晰可見(jiàn)，可用于重剛度路面彎沉檢測(cè)。1．3 自動(dòng)彎沉測(cè)定儀法該測(cè)定儀在檢測(cè)路段上在牽引車(chē)的作用下以一定的速度行駛，將測(cè)定儀的彎沉測(cè)定梁放在車(chē)輛底盤(pán)的前端并支于地面保持不動(dòng)，當(dāng)后軸雙輪隙通過(guò)測(cè)頭時(shí)，彎沉通過(guò)位移傳感器等裝置被自動(dòng)記錄下來(lái)，這時(shí)，測(cè)定梁被拖動(dòng)，以二倍的牽引車(chē)速度拖到下一測(cè)點(diǎn)，周而復(fù)始地向前連續(xù)測(cè)定。通過(guò)計(jì)算機(jī)可輸出路段彎沉檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。整個(gè)測(cè)定是在測(cè)定車(chē)連續(xù)行駛的情況下進(jìn)行的。它可對(duì)路面進(jìn)行高密集點(diǎn)的強(qiáng)度測(cè)量，適用于路面施工質(zhì)量控制、驗(yàn)收和路面養(yǎng)護(hù)管理。1．4 落錘式彎沉儀(FWD)法FWD是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)啟動(dòng)落錘裝置，使一定質(zhì)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(dǎo)致路面產(chǎn)生彎沉，通過(guò)分布于距測(cè)點(diǎn)不同距離的傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，得到路面測(cè)點(diǎn)彎沉值。FWD測(cè)量是計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，速度快，精度高。檢測(cè)最大速度可達(dá)80km／h， 內(nèi)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(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。2 路面平整度檢測(cè)技術(shù)路面平整度可定義為路面表面誘使行使車(chē)輛出現(xiàn)振動(dòng)的高程變化，它是路面使用性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此平整度的檢測(cè)是路面施工和養(yǎng)護(hù)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。平整度的測(cè)試設(shè)備分為斷面類(lèi)和反應(yīng)類(lèi)兩大類(lèi)。斷面類(lèi)()測(cè)定路表凹凸情況，反應(yīng)類(lèi)測(cè)定路表不平整程度。目前，斷面類(lèi)設(shè)備包括3m直尺、連續(xù)式平整度儀和激光路面平整度測(cè)定儀等，反應(yīng)類(lèi)設(shè)備包括車(chē)載式顛簸累積儀等。2．1 3m 直尺測(cè)試時(shí)把3m直尺輕放于路面上，將畫(huà)圖儀移至其一端，用手將畫(huà)圖儀推向另一端。在這個(gè)過(guò)程中由于路面的凹凸不平，畫(huà)圖儀下面的測(cè)輪帶動(dòng)畫(huà)針上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)滾筒輪在輸力輪的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)紙帶移動(dòng)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成便使畫(huà)針在紙帶上畫(huà)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(cè)定壓實(shí)成型的路面各層表面的平整度，以評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量。但該方法比較落后，測(cè)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(cè)量時(shí)由人或車(chē)?yán)瓌?dòng)該儀器前進(jìn)，由于路面不平引起測(cè)量小輪上下擺動(dòng)，并帶動(dòng)位移傳感器的測(cè)桿在傳感器的小孔槽里上下滑動(dòng)。這樣就可以根據(jù)傳感器輸出的電位的正負(fù)及其大小來(lái)確定路面平整度。 采用該類(lèi)測(cè)定儀靈活性較大，既可人拖，也可車(chē)?yán)?，但測(cè)試效率較低(檢測(cè)速度≤12km/h)。該方法適用于測(cè)定路表面的平整度，評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量，但不適用于在已有較多坑槽、破壞嚴(yán)重的路面上測(cè)定。2．3 激光路面平整度測(cè)定儀激光路面平整度測(cè)定儀是一臺(tái)裝備有激光傳感器、加速度計(jì)和陀螺儀的測(cè)定車(chē)，它同時(shí)具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。工作是測(cè)試車(chē)以一定的速度在路面上行使，固定在汽車(chē)底盤(pán)上的一排激光傳感器通過(guò)測(cè)試激光束反射回讀數(shù)器的角度來(lái)測(cè)試路面，這個(gè)距離信號(hào)同測(cè)試車(chē)上裝的加速度計(jì)信號(hào)進(jìn)行互差，消除測(cè)試車(chē)自身的顛簸，輸出路面真實(shí)斷面信號(hào)。信號(hào)處理系統(tǒng)將來(lái)自激光傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并記錄下來(lái)。隨著汽車(chē)的行進(jìn)，每隔一定間距，采集一次數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可顯示打印國(guó)際平整度指數(shù)　　等平整度檢測(cè)結(jié)果。目前產(chǎn)品有Dynatest5051MKIl L9．2C+型激光路面平整度測(cè)定儀，還有盛安連等人研制的激光路面平整度測(cè)定儀等。河北省公路工程質(zhì)量監(jiān)督站中心99年購(gòu)置的丹麥產(chǎn)激光平整度儀(測(cè)試速度為80120km／h)。該類(lèi)測(cè)定儀是一種與路面無(wú)接觸的測(cè)量?jī)x器，測(cè)試速度快，精度高。同時(shí)還可以進(jìn)行路面縱斷面、橫坡、車(chē)轍等測(cè)量，因此該測(cè)定儀有著廣闊的應(yīng)用前景。2．4 車(chē)載式顛簸累積儀測(cè)定時(shí)測(cè)試車(chē)以一定的速度在路面上行使，路面的凹凸不平引起汽車(chē)的激振，通過(guò)機(jī)械傳感器可測(cè)量后軸同車(chē)廂之間的單向位移累積值VBI，以cm／km計(jì)。VBI越大，說(shuō)明路面平整度越差。車(chē)載式顛簸累積儀測(cè)定路面平整度速度快，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便?？捎闷錂z測(cè)的結(jié)果評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用期的舒適性。3 路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)路面抗滑性能是影響行車(chē)安全的路面因素，它是指車(chē)輛輪胎受到制動(dòng)時(shí)沿表面滑移所產(chǎn)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(lái)表示。表面特征包括路表面細(xì)構(gòu)造和粗構(gòu)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(chē)速度?？够阅艿某Ｓ脺y(cè)試方法有：擺式儀法、構(gòu)造深度測(cè)試法(手工鋪沙法、電動(dòng)鋪沙法、激光構(gòu)造深度儀法)和偏轉(zhuǎn)輪拖車(chē)法。3．1 擺式儀法擺式儀是動(dòng)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(guò)路面時(shí)克服路面摩擦所做的功”這一基本原理研制而成的。檢測(cè)前對(duì)試驗(yàn)路段按隨機(jī)取樣方法，決定測(cè)點(diǎn)所在橫斷面位置，并做出標(biāo)記。將儀器放在路面測(cè)點(diǎn)上，并使擺的擺動(dòng)方向與行車(chē)方向一致。通過(guò)按下釋放開(kāi)關(guān)，使擺在灑了水的路面滑過(guò)，指針即可以指出路面的擺值。多測(cè)幾次求平均值作為每個(gè)測(cè)點(diǎn)路面抗滑值。本方法適用于以擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀測(cè)定瀝青路面的抗滑值，用以評(píng)定路面在潮濕狀態(tài)下的抗滑能力。但該方法屬靜態(tài)測(cè)量，效率較低。3．2 構(gòu)造深度測(cè)試法(手工鋪沙法、電動(dòng)鋪沙法、激光構(gòu)造深度儀法)3．2．1手工鋪沙法用掃帚或毛刷子將測(cè)點(diǎn)附近的路面清掃干凈。將一定體積密度均勻的沙倒在測(cè)點(diǎn)附近的路面上，并盡量攤鋪成圓形。量出構(gòu)成圓的兩個(gè)垂直方向的直徑。取其平均值。并根據(jù)沙子的體積計(jì)算路面表面構(gòu)造深度的測(cè)定結(jié)果。該方法適用于測(cè)定路面表面構(gòu)造深度，用以評(píng)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(jiǎn)單，測(cè)量方便，造價(jià)十分低廉，但測(cè)速極低，測(cè)時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大，且安全性也較差。3．2．2電動(dòng)鋪沙法電動(dòng)鋪沙法的原理跟手工鋪沙法基本相同，只是在鋪沙的過(guò)程中借助了電動(dòng)馬達(dá)(有關(guān)該方法的原理參見(jiàn)手工鋪砂法)。3．2．3激光構(gòu)造深度儀法高速脈沖半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生紅外線(xiàn)投射到道路表面，從投影面上散射光線(xiàn)由接收透鏡聚焦到線(xiàn)形布置的光敏二極管上，接收光線(xiàn)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(guò)一系列計(jì)算可得出構(gòu)造深度。檢測(cè)速度為5km／h，即人的步行速度。激光構(gòu)造深度儀又稱(chēng)激光紋理測(cè)試儀，具有運(yùn)輸方便，操作快捷，費(fèi)用低廉，可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。 橫向抗滑系數(shù)測(cè)試車(chē)測(cè)定車(chē)上裝有與車(chē)輛行使方向20176。角的測(cè)試輪。測(cè)定時(shí)，供水系統(tǒng)灑水，降下測(cè)試輪，并對(duì)其施加一定載荷，載荷傳感器測(cè)量與測(cè)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(shuō)明路面抗滑能力越強(qiáng)。測(cè)試車(chē)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(cè)速較高(可達(dá)50km/h)，不妨礙交通，特別適宜于在高速公路、一級(jí)公路上進(jìn)行測(cè)試。4 瀝青路面損壞狀況檢測(cè)技術(shù)路面在使用過(guò)程中常發(fā)生各種各樣的損害。損害不但影響路面的結(jié)構(gòu)使用性能和結(jié)構(gòu)承載力，也會(huì)影響到路面使用性能。因此，瀝青路面損壞狀況檢測(cè)，對(duì)于瀝青路面養(yǎng)護(hù)具有重要意義。目前，國(guó)內(nèi)外的測(cè)量方法有：步行人眼觀察法、坐車(chē)錄像屏幕測(cè)讀法、激光法和攝像測(cè)量法。另外，還有利用超聲波和探地雷達(dá)?？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(cè)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(yīng)用還有待于開(kāi)發(fā)。還有激光法也處于研究階段。相對(duì)成形的是攝像測(cè)量法和探地雷達(dá)法。4．1 攝像測(cè)量法攝像檢測(cè)技術(shù)的基本原理是將安裝在測(cè)定汽車(chē)上的特種快速或高速攝像機(jī)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(chǎng)或室內(nèi)快速處理成數(shù)據(jù)的一種檢測(cè)技術(shù)。經(jīng)檢索，國(guó)外已有采用攝像技術(shù)進(jìn)行路面檢測(cè)技術(shù)的裝置(比如歐美大地儀器設(shè)備中國(guó)有限公司銷(xiāo)售的PV路面攝像系統(tǒng)，其檢測(cè)速度可達(dá)80km／h以上，如圖9所示)，國(guó)內(nèi)在這方面還處于研制階段(如中國(guó)兵器工業(yè)第二零五研究所研制的瀝青路面損壞測(cè)定儀，檢測(cè)速度≤30km／h)，該方法具有一定的先進(jìn)性，加上成本上也較低，筆者預(yù)測(cè)其會(huì)成為今后一段時(shí)間內(nèi)的路面損壞檢測(cè)的主要手段。4．2 探地雷達(dá)裝有探地雷達(dá)的車(chē)在路上以一定的速度行駛時(shí)，探地雷達(dá)發(fā)射電磁脈沖，并在較短時(shí)間內(nèi)穿透路面，脈沖反射波被無(wú)線(xiàn)接收機(jī)接收，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄返回時(shí)間和路面結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)電介質(zhì)常數(shù)的突變情況。路面各結(jié)構(gòu)層材料的電介質(zhì)常數(shù)明顯不同，因此，電介質(zhì)常數(shù)突變處，也就是兩結(jié)構(gòu)層的界面。根據(jù)測(cè)知的各種路面材料的電介質(zhì)常數(shù)及波速，則可計(jì)算路面各結(jié)構(gòu)層的厚度或給出含水量、損壞位置等資料。探地雷達(dá)除了能對(duì)瀝青路面厚度檢測(cè)外，還能檢測(cè)路面脫空、裂縫、陷落、空洞等病害。其檢測(cè)速度可達(dá)80km／h以上，最大探測(cè)深度大于60cm。目前在公路無(wú)損檢測(cè)方面，探地雷達(dá)已取得了較好的效果，而且還有更為廣闊南應(yīng)用前景。綜上可知，瀝青路面檢測(cè)的各項(xiàng)技術(shù)正在不斷發(fā)展。由靜態(tài)檢測(cè)向動(dòng)態(tài)檢測(cè)發(fā)展，由手工方式向自動(dòng)化發(fā)展，由有損檢測(cè)向無(wú)損檢測(cè)發(fā)展，由單項(xiàng)檢測(cè)向集成檢測(cè)發(fā)展。檢測(cè)的速度也越來(lái)越快，效率越來(lái)越高，結(jié)果越來(lái)越精確。5 路面智能集成檢測(cè)車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)長(zhǎng)期以來(lái)，我們對(duì)路面的指標(biāo)基本上是實(shí)行單項(xiàng)檢測(cè)，這種檢測(cè)的效率不高，而且增加了每次測(cè)量的投資費(fèi)用。根據(jù)聯(lián)機(jī)檢索，現(xiàn)在國(guó)外已有很多國(guó)家開(kāi)發(fā)成了集成檢測(cè)車(chē)，如英國(guó)、日本，另外丹麥、法國(guó)、加拿大、澳大利亞等國(guó)也已有類(lèi)似的檢測(cè)車(chē)。英國(guó)公路管理局資助研制的“交通狀況調(diào)查高速路況探測(cè)車(chē)”于2000年年初亮相。這種車(chē)可利用攝像機(jī)對(duì)地面進(jìn)行掃描，并通過(guò)車(chē)前安裝的20個(gè)激光傳感器對(duì)道路狀況進(jìn)行探測(cè)，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(shí)速探測(cè)道路狀況，可將每年的道路檢測(cè)量提高五倍以上。這種探測(cè)車(chē)雖主要用于高速公路和干線(xiàn)公路的檢測(cè)，但也可將其用于對(duì)城市道路的檢測(cè)。它一次可以檢測(cè)兩條車(chē)道，每年可對(duì)一萬(wàn)千米以上的公路網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)，重點(diǎn)檢測(cè)大貨車(chē)行駛的車(chē)道。日本阪神高速道路管理技術(shù)中心也已研制出高速路面點(diǎn)檢車(chē)。該車(chē)?yán)肅CD攝像頭和激光發(fā)射器對(duì)路面狀況進(jìn)行檢測(cè)，并用車(chē)輪轉(zhuǎn)速傳感器協(xié)助全球定位系統(tǒng)對(duì)路面病害位置進(jìn)行標(biāo)定。該車(chē)最大的特點(diǎn)在于其能在很高的行駛速度下對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，并能利用圖像處理單元對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。國(guó)外開(kāi)發(fā)的這些集成檢測(cè)車(chē)固然有其先進(jìn)性，但我國(guó)要是直接引進(jìn)的話(huà)，卻會(huì)遇到幾個(gè)突出的問(wèn)題：一是這些檢測(cè)方法與我國(guó)目前的檢測(cè)方法尚有不同，如國(guó)外的路面平整度采用的是顛簸累積指標(biāo)，而我國(guó)規(guī)定的是統(tǒng)計(jì)指標(biāo)均方差，兩者換算關(guān)系離散，精度不高，在我國(guó)目前的高等級(jí)公路檢測(cè)中還無(wú)法應(yīng)用。二是這種車(chē)引進(jìn)價(jià)格昂貴。三是引進(jìn)后還要專(zhuān)門(mén)為這種檢測(cè)車(chē)修建儀器儲(chǔ)存庫(kù)，增加場(chǎng)地與投資?？紤]到這些特殊情況，根據(jù)我國(guó)公路檢測(cè)的具體情況，還是自己研制與開(kāi)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(gè)聲納跟蹤器(一般為4個(gè)或 8個(gè))，它以地面為基準(zhǔn)精確測(cè)出距離平均值，控制攤鋪機(jī)的升降油缸，從而達(dá)到更好的光滑平整的攤鋪效果首先使用鋼筋制作線(xiàn)樁,鋼筋上做可上下滑動(dòng)的線(xiàn)卡然后10米一點(diǎn),在公路中線(xiàn)上定樁拉鋼線(xiàn),在公路邊線(xiàn)同樣打樁拉鋼線(xiàn),高程由設(shè)計(jì)圖得到邊線(xiàn)通過(guò)橫坡計(jì)算得到對(duì)每點(diǎn)進(jìn)行高程測(cè)量將鋼線(xiàn)繃緊至設(shè)計(jì)高計(jì)算松鋪系數(shù),在攤鋪機(jī)上調(diào)整松鋪厚度鋪筑過(guò)程中,攤鋪機(jī)的找平器就架在鋼線(xiàn)上行走此法能很好的控制公路的縱坡和橫坡39 / 39