高速公路施工階段路面檢測(cè)技術(shù)綜述
2015-06-01
引言
隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，公路作為城市交通網(wǎng)中的重要樞紐，直接影響到城市交通的便捷性，因此公路工程應(yīng)該保證其良好的耐久性、穩(wěn)定性以及較高的服務(wù)水平，對(duì)公路實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)必不可少。公路路面檢測(cè)是實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的前提條件。每投入1元預(yù)防性養(yǎng)護(hù)資金可節(jié)約3～10元改正性養(yǎng)護(hù)資金，使得路面始終保持在可接受的性能水平之上。路面的檢測(cè)是高速公路進(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、建立高速公路檢測(cè)系統(tǒng)的必要性
1、存在的問題
1.1高速公路的檢測(cè)缺少完整的、系統(tǒng)的資料，因而對(duì)事故的發(fā)展缺乏預(yù)見性。
1.2養(yǎng)護(hù)檢測(cè)運(yùn)行機(jī)制落后，重建輕養(yǎng)思想嚴(yán)重，不重視科技進(jìn)步，對(duì)養(yǎng)護(hù)檢測(cè)資金投入不足。
1.3缺乏養(yǎng)護(hù)檢測(cè)和處理過程管理技術(shù)檔案，對(duì)公路的竣工資料、養(yǎng)護(hù)檢測(cè)記錄等未能實(shí)現(xiàn)有效的電子資料檔案管理，無法實(shí)現(xiàn)即查即用。
2、必要性
2.1建立高速公路全生命周期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心，可對(duì)高速公路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、施工材料、通車時(shí)間和進(jìn)行各種基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)的數(shù)據(jù)記錄和保存;
2.2改善高速公路數(shù)據(jù)采集影響道路正常交通、操作危險(xiǎn)性大的作業(yè)方式，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集格式和要求，大大提高工作效率和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性;
2.3可解決高速公路路面資料完整保存、查詢和調(diào)用困難的局面，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)的管理，并便于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新;
2.4可針對(duì)病害建立生命周期模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路路面病害發(fā)展全過程的跟蹤、檢測(cè)，因地制宜地制定養(yǎng)護(hù)方案;
2.5規(guī)范高速公路公路技術(shù)人員的日常工作，培養(yǎng)技術(shù)人員對(duì)數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)的認(rèn)知，形成良好的信息化工作習(xí)慣。
二、路面抗滑性能檢測(cè)
高速公路道路表面應(yīng)有適應(yīng)的抗滑力，以確保安全行車。若高速公路道路表面抗滑力不夠，汽車啟動(dòng)后就會(huì)發(fā)生空輪打轉(zhuǎn)情況；汽車在彎道上轉(zhuǎn)彎時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，易發(fā)生事故；速度較決行駛緊急剎車時(shí)，剎車距離就會(huì)增長(zhǎng)。以上幾種現(xiàn)象都非常容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，經(jīng)過調(diào)查分析，絕大部分交通事故的發(fā)生都是由于路面抗滑力不足所導(dǎo)致的。所以，對(duì)于高速公路道路表面來說，抗滑力性能的檢測(cè)結(jié)果是一項(xiàng)非常重要的質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)?？够菽艿某Ｓ脺y(cè)試方法有：擺式儀法、激光構(gòu)造深度儀法和橫向抗滑系數(shù)測(cè)試車。
1、擺式儀法
擺式儀法的工作原理是當(dāng)擺式儀的擺錘從任意高度自由滑落時(shí)，擺錘下面加裝的橡膠滑塊就會(huì)接觸到試驗(yàn)道路表面。由于擺錘的勢(shì)能由于二者之間的接觸摩擦而損耗，因此，回?cái)[的擺錘只能小于之前擺錘下落的高度。那么，試驗(yàn)路段表面摩擦阻力越小，擺錘回?cái)[時(shí)的高度就越大，說明擺錘的擺值也就小。擺式儀法檢測(cè)前隨機(jī)選擇試驗(yàn)路段，記錄測(cè)試點(diǎn)所在試驗(yàn)路段的橫截面位置，將檢驗(yàn)儀器放在測(cè)試試驗(yàn)點(diǎn)，開機(jī)運(yùn)行，使擺錘自由滑過已灑水的路面，指針即可對(duì)應(yīng)指出試驗(yàn)路段表面的擺值。在同一試驗(yàn)路段，重復(fù)多次測(cè)量后取其平均值作為該測(cè)試點(diǎn)試驗(yàn)路段表面的抗滑值。通過擺式儀法可以測(cè)定出柔性瀝青道路表面以及剛性水泥混凝土道路表面的抗滑值，同時(shí)可以評(píng)定出上述兩種路面在道路濕滑的情況下的抗滑能力。
2、激光構(gòu)造深度儀法
利用激光測(cè)距原理量測(cè)深度變化(同激光平整度儀)。激光構(gòu)造深度儀檢測(cè)速度可以達(dá)到5km／h，即人的步行速度。該儀器測(cè)試法具有儀器運(yùn)輸方便、操作快捷，試驗(yàn)結(jié)果可靠性好，試驗(yàn)造價(jià)低廉的優(yōu)。
3、橫向抗滑系數(shù)測(cè)試車
橫向抗滑系數(shù)測(cè)試車的工作原理：在測(cè)試車上加裝兩個(gè)試驗(yàn)輪胎，通過調(diào)整它們的角度，使測(cè)試車在行駛時(shí)有一定角度的偏轉(zhuǎn)。測(cè)試車在潮濕的試驗(yàn)路段以一定速度行駛時(shí)，加裝的試驗(yàn)輪胎會(huì)受到側(cè)向摩擦阻力作用，用此摩擦阻力的數(shù)值除以試驗(yàn)輪胎的載重得到的數(shù)值，即為試驗(yàn)路段的橫向力系數(shù)。橫向力系數(shù)越大，說明路面抗滑能力越強(qiáng)。
三、路面彎沉檢測(cè)技術(shù)
進(jìn)行路面強(qiáng)度的檢測(cè)主要有破損試驗(yàn)和無破損試驗(yàn)兩大類。進(jìn)行破損類檢測(cè)是通過在公路路面各結(jié)構(gòu)層內(nèi)鉆取試樣后，通過試驗(yàn)進(jìn)行物理力學(xué)性狀的分析，以此來確定所需要的計(jì)算參數(shù)，然后就可以計(jì)算路面的結(jié)構(gòu)承載能力。進(jìn)行無破損類路面檢測(cè)則不需要破損路面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層，可以采用路面彎沉檢測(cè)技術(shù)來估算路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。衡量公路路面強(qiáng)度的一項(xiàng)重要指標(biāo)是路面彎沉。路面彎沉檢測(cè)技術(shù)經(jīng)歷了靜態(tài)彎沉測(cè)量、穩(wěn)態(tài)彎沉測(cè)量和脈沖動(dòng)力彎沉測(cè)量這三個(gè)發(fā)展階段。在靜態(tài)彎沉測(cè)量階段使用最多的是貝克曼梁式彎沉儀。但是這種儀器有一定的局限性，只可以檢測(cè)單點(diǎn)最大彎沉值，而沒辦法模擬在實(shí)際路況中的汽車荷載的工況。進(jìn)行穩(wěn)態(tài)彎沉測(cè)量的儀器最具有代表性的設(shè)備是動(dòng)力彎沉儀，但是它也有一定的缺陷，對(duì)應(yīng)力敏感材料有影響且存在自重靜力頂載。進(jìn)行脈沖動(dòng)力彎沉測(cè)量主要用的是落錘式彎沉儀，該儀器能夠很好的模擬車輛荷載作用的加載系統(tǒng)，同時(shí)能夠通過數(shù)字化信息技術(shù)進(jìn)行多級(jí)加荷，然后通過計(jì)算機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。在進(jìn)行公路路面彎沉檢測(cè)時(shí)具有精度高、速度快和自動(dòng)化水平高等優(yōu)勢(shì)，在大規(guī)模的公路路面彎沉檢測(cè)工程中特別適用。綜上可知目前工程上常用的彎沉檢測(cè)儀器有貝克曼梁彎沉儀、自動(dòng)彎沉儀、穩(wěn)定動(dòng)彎沉儀、脈沖彎沉儀四種。前兩種能夠測(cè)得公路表面的最大彎沉儀值，是一種靜態(tài)測(cè)定;后兩種能夠測(cè)得公路表面的最大彎沉值和彎沉盆，是一種動(dòng)態(tài)測(cè)定。
路面平整度檢測(cè)技術(shù)
路面平整度是路面評(píng)價(jià)及路面施工驗(yàn)收中的—個(gè)重要指標(biāo)，主要反映的是路面縱斷面剖面曲線的平整性。當(dāng)路面縱斷面剖面曲線相對(duì)平滑時(shí)，則表示路面相對(duì)平整，或平整度相對(duì)好，反之則表示平整度相對(duì)差。好的路面則要求路面平整度也要好。平整度的測(cè)試設(shè)備分為斷面類和反應(yīng)類兩大類
1、車載式顛簸累積儀
車載式顛簸累積儀的工作原理是測(cè)試車在所需檢測(cè)的路面以一定速度行駛時(shí)，測(cè)試車后軸與車廂之間的單向位移累積值V BI表示路面的平整度，以cm／km為{寸量單位。V BI值越小，說明路面平整度越好。該測(cè)試方法具有測(cè)試速度快、儀器價(jià)格低廉和操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。
2、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)具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和處理功能的由激光傳感器、加速度計(jì)以及陀螺儀組成的測(cè)定車。測(cè)量?jī)x器隨著測(cè)定車的行進(jìn)，按照設(shè)定的時(shí)間間隔采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，將平整度檢測(cè)結(jié)果記錄和保存。該測(cè)量?jī)x器與路面無接觸，檢測(cè)精度高速度快，而且同時(shí)可以對(duì)路面縱斷面、橫坡、車轍等進(jìn)行測(cè)量，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。
結(jié)束語
路面檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是由人工檢測(cè)向自動(dòng)化檢測(cè)發(fā)展，由低速檢測(cè)向高速檢測(cè)發(fā)展，由破損類檢測(cè)向無破損檢測(cè)發(fā)展。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，對(duì)維護(hù)公路交通網(wǎng)的正常運(yùn)營(yíng)，保證經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展具有十分積極的意義。
