關(guān)于公路路面檢測(cè)的探討
2015-03-20
引言
公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是公路運(yùn)輸能力提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，交通事業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)公路質(zhì)量及公路網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與完善有了更高的要求。因此，路面的檢測(cè)是公路進(jìn)行維護(hù)和正常運(yùn)營(yíng)的重要保障，深入研究公路路面檢測(cè)的問題具有非常重要的意義。
一、路面平整度檢測(cè)
1、激光路面平整度測(cè)定儀法
激光路面平整度測(cè)定儀是利用激光的光時(shí)差原理來測(cè)定路面的平整度的。它除了有激光傳感、陀螺儀測(cè)定和加速度計(jì)算的功能外，還具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和處理功能。激光傳感器固定在汽車底盤上，當(dāng)車在路面上勻速行駛時(shí)，它通過測(cè)試激光束反射回讀數(shù)器的角度來測(cè)試路面，獲得距離信號(hào)，然后把它同測(cè)試車上的加速度計(jì)信號(hào)進(jìn)行互差，排除測(cè)試車本身的顛簸，從而輸出反映路面平整度的斷面信號(hào)。信號(hào)處理系統(tǒng)將來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。可以隨著汽車的行進(jìn)，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(guó)際平整度指數(shù)等平整度檢測(cè)結(jié)果。
激光路面平整度測(cè)定儀是一種與路面無接觸的測(cè)量?jī)x器，它操作簡(jiǎn)單方便、測(cè)速快、精度高、檢測(cè)數(shù)據(jù)無需換算，一次檢測(cè)就能得到平整度、縱坡、橫坡、車轍、構(gòu)造深度等多種檢測(cè)數(shù)據(jù)，大大提升了測(cè)量的效率，特別適用于公路大規(guī)模的檢測(cè)，因此該測(cè)定儀在公路檢測(cè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
2、連續(xù)式平整度儀法
使用連續(xù)式平整度儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由操作人員或車輛帶動(dòng)著儀器前進(jìn)，通過測(cè)量小輪的上下擺動(dòng)引起的位移傳感器測(cè)桿在小孔槽里的上下滑動(dòng)所輸出的電位的正負(fù)及其大小，確定所行走路面的平整度。連續(xù)式平整度儀的獨(dú)特靈敏性能，可以實(shí)現(xiàn)路面的全方位檢測(cè)。 但是其機(jī)械配置龐大而笨重，檢測(cè)效率低、速度慢。 該儀器主要適用于比較平整的路況，對(duì)坡度較大的路面檢測(cè)數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)，在多坑槽或嚴(yán)重破壞的路段，測(cè)定的誤差較大，此法不宜采用。
3、車載式顛簸累積儀法
用車載式顛簸累積儀測(cè)定時(shí)，測(cè)試車在路面上以一定的速度行使，由于路面的凹凸不平引起汽車的激振，這樣可以通過機(jī)械傳感器可測(cè)量后軸同車廂之間的單向位移累積值 VBI，以 cm/km 計(jì)。 VBI 越大，說明路面平整度越差。
車載式顛簸累積儀測(cè)定路面平整度速度快，操作簡(jiǎn)便，而且價(jià)格低廉，檢測(cè)的結(jié)果可以評(píng)定使用期的舒適性和路面的施工質(zhì)量，但是檢測(cè)結(jié)果精度不高。影響檢測(cè)結(jié)果的因素繁多，如載車行駛速度、輪胎狀況、車內(nèi)載物變化、承載車減震器性能等。另外，顛簸累積儀主要是檢測(cè)車體對(duì)路面的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，而不是檢測(cè)路面縱斷面剖面，因此無法直接得到 IRI 值，需要進(jìn)行換算。
二、路面抗滑性能檢測(cè)
1、剎車式和不完全剎車式摩擦系數(shù)測(cè)試儀法
剎車式和不完全剎車式摩擦系數(shù)測(cè)試儀均是自動(dòng)化路面抗滑能力檢測(cè)設(shè)備。在行駛過程中，剎車式摩擦系數(shù)測(cè)試儀每間隔指定的距離對(duì)測(cè)試輪進(jìn)行自動(dòng)剎車。在剎車期間，測(cè)試輪在路面上滑動(dòng)，可以根據(jù)傳感器所記錄的力，計(jì)算出制動(dòng)力系數(shù)。不完全剎車式摩擦系數(shù)測(cè)試儀的測(cè)試輪和行駛輪之間用不等直徑的同軸齒輪和鏈條連接，使測(cè)試輪的滾動(dòng)線速度比行駛輪的小，在正常測(cè)試時(shí)呈現(xiàn)連滾帶滑的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，根據(jù)力傳感器記錄的數(shù)據(jù)即可計(jì)算路面摩擦系數(shù)。
剎車式和不完全剎車式摩擦系數(shù)測(cè)試儀以動(dòng)態(tài)連續(xù)式檢測(cè)已成為當(dāng)今國(guó)際上的主流，但在制造上有較大的難度，同時(shí)，由于檢測(cè)時(shí)要對(duì)檢測(cè)輪進(jìn)行完全或者不完全制動(dòng)，其檢測(cè)費(fèi)用比較高。
2、構(gòu)造深度測(cè)試法
路面構(gòu)造深度是指一定面積的路表面凹凸不平的開口孔隙的平均深度，主要用于評(píng)定路面表面的宏觀粗糙度、排水性能及抗滑性。采用人工鋪砂法測(cè)定構(gòu)造深度時(shí)，將已知體積的砂，攤鋪在所要測(cè)試路表的測(cè)點(diǎn)上，量取攤平覆蓋的面積，砂的體積與所覆蓋平均面積的比值，即為構(gòu)造深度。盡管其方法簡(jiǎn)便，但人為誤差太大，缺乏實(shí)際操作標(biāo)準(zhǔn)，這一情況已不能滿足我國(guó)道路部門測(cè)試的需要。
3、橫向力系數(shù)檢測(cè)車法
橫向力系數(shù)檢測(cè)車法是由裝載車、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、測(cè)試機(jī)構(gòu)、供水系統(tǒng)及附屬部分組成。在測(cè)試車按照一定的速度向前行駛時(shí)，測(cè)量機(jī)構(gòu)的前端由供水系統(tǒng)灑下一條寬度適當(dāng)?shù)臐駶?rùn)水帶，在路表形成一定厚度的水膜。當(dāng)有一定配重的測(cè)試輪接觸到地面時(shí)，測(cè)試機(jī)構(gòu)就要受到軸向方向的橫向力，用拉力傳感器檢測(cè)后輸出力的信號(hào)來計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)處理，包括行車的距離信號(hào)一起采集，在計(jì)算機(jī)上作為一個(gè)測(cè)試結(jié)果的數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)下來，形成測(cè)試結(jié)果。此檢測(cè)方法簡(jiǎn)便，測(cè)速較高，且不影響道路交通，特別適合高速公路路面抗滑性能的檢測(cè)。
4、擺式儀法
擺式儀是擺式磨擦系數(shù)測(cè)定儀的簡(jiǎn)稱，由英國(guó)原道路和運(yùn)輸研究所發(fā)明。 它由底座、立柱、釋放開關(guān)、擺頭、擺、示數(shù)系統(tǒng)等組成，它是在一定的條件下，利用擺與路面滑動(dòng)的擺值作為路面的抗滑值。
擺式儀測(cè)定抗滑性能需要人工選點(diǎn)，其隨機(jī)性比較大，因此檢測(cè)精度較低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、代表性差，而且擺值只代表了低速行車下的路面摩擦系數(shù)。
三、路面承載能力檢測(cè)
1、激光彎沉測(cè)定儀法
激光彎沉測(cè)定儀主要包括激光器、光電轉(zhuǎn)化測(cè)頭、放大器、電橋和顯示表等。 進(jìn)行測(cè)試工作時(shí)，先在汽車的后輪縫隙中把測(cè)定儀固定好，當(dāng)汽車逐漸駛離被測(cè)點(diǎn)時(shí)，路面會(huì)發(fā)生回彈，從而會(huì)使硅光電池測(cè)頭升起，使得激光器發(fā)出的激光束射到硅光電池上，產(chǎn)生光電流，然后根據(jù)光電流的大小來計(jì)算路面回彈變形的數(shù)值。此種測(cè)量方法簡(jiǎn)單，測(cè)量設(shè)備較少，同時(shí)測(cè)量精度較高，且具有無損檢測(cè)的特點(diǎn)，可用于剛性路面彎沉檢測(cè)，目前得到比較廣泛的應(yīng)用。
2、落錘式彎沉儀法
落錘式彎沉儀由加載系統(tǒng)、位移傳感器、微機(jī)操控系統(tǒng)、車組成。 工作原理是在計(jì)算機(jī)控制下，通過液壓傳動(dòng)裝置把一定質(zhì)量的重錘提升至一定高度后自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，從而對(duì)路面施加脈沖荷載，使路面表面產(chǎn)生瞬時(shí)變形，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)傳輸至計(jì)算機(jī)，即可測(cè)定出在動(dòng)態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)彎沉及彎沉盆。可通過改變錘重和提升高度調(diào)整荷載的大小，其作用時(shí)間和振幅值很接近于運(yùn)動(dòng)著的汽車輪載。
3、自動(dòng)彎沉測(cè)定儀法
其基本工作原理是仿照貝克曼梁的工作方式，以位移傳感器替代百分表進(jìn)行測(cè)量。 該測(cè)定儀主要固定在測(cè)量車上，測(cè)量車按照規(guī)定的速度勻速行駛，在車輛底盤的前端放上測(cè)定儀的彎沉測(cè)定梁，使其支于地，不動(dòng)，當(dāng)后軸雙輪隙通過測(cè)頭時(shí)，位移傳感器等裝置就會(huì)把彎沉記錄下來，此刻測(cè)定梁被拖動(dòng)，被以 2 倍于牽引車的速度拖到下一測(cè)點(diǎn)，反復(fù)地連續(xù)測(cè)定；通過計(jì)算機(jī)可輸出路段彎沉檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。其工作特點(diǎn)是在公路上行駛，其過程位移由傳感器全程記錄，實(shí)現(xiàn)路面質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。它可對(duì)柔性路面進(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。
四、路面檢測(cè)注意事項(xiàng)
在進(jìn)行公路路面檢測(cè)過程中還需要注意路面沉降、裂縫、車轍痕跡等相關(guān)問題。檢測(cè)過程中必須有保護(hù)公路路面的意識(shí)，防止由于路面檢測(cè)而產(chǎn)生再次破壞的問題，通過無損檢測(cè)和抽樣檢測(cè)能夠降低檢測(cè)過程中由人為因素帶來破壞。對(duì)路面的檢測(cè)是維護(hù)其正常運(yùn)營(yíng)的重要措施，在檢測(cè)的過程中應(yīng)該盡可能的減少對(duì)交通帶來的影響，同時(shí)檢測(cè)分析結(jié)果在維護(hù)加固路面施工時(shí)，可為選擇方案和合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)。如果路面出現(xiàn)沉降、裂紋、彎曲等問題，應(yīng)該綜合研究其成因并評(píng)估破損程度，采取必要的工程措施進(jìn)行維修加固，保障公路順利運(yùn)營(yíng)。
結(jié)束語
綜上所述，公路路面檢測(cè)技術(shù)是保障公路建設(shè)質(zhì)量，提高公路養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)信息收集能力的基礎(chǔ)。提高公路路面檢測(cè)技術(shù)不僅能夠給公路的設(shè)計(jì)和施工提供更可靠的分析數(shù)據(jù)，還能夠使路面養(yǎng)護(hù)的措施更科學(xué)合理，為公路現(xiàn)代化建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為公路設(shè)計(jì)施工以及路面養(yǎng)護(hù)提供可靠依據(jù)和技術(shù)保障，從而促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康快速發(fā)展。
