公路路面檢測的幾點探討
2015-07-02
引言
隨著時代的進步，公路作為交通中的重要樞紐，直接影響著交通的便捷性，因此，加強公路路面檢測是對于公路保持良好耐久性、穩(wěn)定性的前提條件。路面的檢測是高速公路進行維護和正常運營的重要保障，深入研究公路路面檢測的問題具有非常重要的意義。
一、路面平整度檢測
路面平整度是衡量路面施工質量的重要指標，在一段規(guī)定長度的標準路段內，連續(xù)地或者間斷地檢測公路表面凹凸情況，也就是不平整的指標。路面各結構層次的平整度情況能夠影響到路面的平整度，也就是各層的不平整會累積并在路面表面反映出來，由于車輛與公路表面直接接觸，不平整的路面會增加行駛的阻力，同時會產(chǎn)生附加振動作用。檢測公路路面平整度的設備主要分為反應類和斷面類。反應類設備是通過公路路面的凹凸使車輛振動顛簸，測得車輛上人員的直接感受到的指標，所以它反映的是公路路面舒適性能的指標，國內比較常用的是車載式顛簸累積儀。斷面類則是直接檢測公路路面的凹凸情況，或者通過精確測定路面高程來反映凹凸情況，國際平整度指數(shù)就是通過這個基數(shù)來建立的。
目前公路路面平整度檢測方法主要有3m 直尺法、精密水準儀法、手推式斷面儀法、連續(xù)式平整度儀法、車載式顛簸累積儀法以及車載式激光平整度檢測儀法。三米直尺法測量比較簡單，容易操作，但人為因素大，多用于低等級公路的檢測。精密水準儀法和手推式斷面儀法檢測速度慢，不適合較大規(guī)模的路面檢測活動，通常用于公路管理部門對其它相關儀器進行標定。連續(xù)式平整度儀法操作簡單，同時結果符合《公路工程質量檢驗評定標準( 土建工程) 》( JTG F/1 －2004) 的相關規(guī)定，它的局限性是無法在已有較多坑槽，破損嚴重的路面上進行檢測。車載式激光平整度檢測儀法檢測速度快，得到的數(shù)據(jù)也較可靠，以前由于依賴進口且價格昂貴無法全面推廣，目前已經(jīng)實現(xiàn)國產(chǎn)，在國內市場正在不斷的推廣。
二、路面彎沉檢測技術
路面彎沉是表征路面結構整體強度的重要指標。最初是通過貝克曼梁利用杠桿原理進行人工測試,測量結果為單點靜態(tài)回彈彎沉,這種方法技術簡便、易于普及,但是檢測精度受人為和環(huán)境因素影響大、工做效率低。其后又相繼開發(fā)生產(chǎn)出自動彎沉儀、穩(wěn)態(tài)動力彎沉儀等。但因其具有動力荷載較小,不能完全反映實際行車情況的缺點,后又被落錘式彎沉儀(FWD)所取代。目前FWD被世界各國廣泛用于動態(tài)彎沉檢測和結構性能評價。
FWD的工作原理是通過計算機控制下把一定質量的重錘由液壓傳動裝置提升至一定高度,然后釋放,使其自由下落,落在一剛性圓盤上(荷載盤),對路面產(chǎn)生一個脈沖荷載,其作用時間和振幅值非常接近于運動著的汽車輪載,在該荷載作用下,路面產(chǎn)生變形,形成彎沉盆。彎沉盆各處的變形或者最大位移值,由分布在彎沉盆不同位置上的數(shù)個位移傳感器測定。荷載的大小通過改變落錘重量,其提升高度可在相當大的范圍內調整,并通過剛性圓盤作用到路面上,路面的變形由5~9個位移傳感器測出?；趶澇僚钄?shù)據(jù)反演路面結構層模量是FWD應用的關鍵技術。
三、路面抗滑性能檢測技術
公路路面抗滑性能直接影響路面使用性能和道路行車安全，是路面檢測的重要指標，一般通過構造深度和摩擦系數(shù)來反映。在早期進行路面抗滑性能檢測的方法主要是構造深度測試法和擺式儀法，我國目前應用最廣泛路面抗滑性能檢測的儀器是擺式摩擦系數(shù)儀。但是擺式摩擦系數(shù)儀已經(jīng)無法適應我國高速公路工程的發(fā)展需要，主要問題是人工選點隨機性大、精確性較低、測速較慢，此外該測試方法對交通的影響較大，有一定的安全隱患。
歐美國家使用的是較為先進的路面抗滑性能檢測儀器有剎車式摩擦系數(shù)測試儀和不完全剎車式摩擦系數(shù)測試儀。這兩類路面抗滑性能檢測儀器在國內的應用推廣過程中主要存在以下幾個問題。(1)檢測儀器價格昂貴。進口的檢測儀器的價格非常高，如果能實現(xiàn)國產(chǎn)化對這類先進儀器的推廣有很大的推動作用。同時也可以考察其他類型的自動測試儀在我國應用可行性。(2)公路管理部門對路面抗滑能力的檢測不夠重視。
四、路面破損狀況檢測技術
路面破損檢測自動化技術一直是路面管理領域的重要研究方向,目前以基于攝影/攝像和模式識別技術的圖像檢測方法應用最為廣泛。交通部公路科學研究所開發(fā)了“路面圖像識別系統(tǒng)”CIAS (Cracking Image Analysis System)。CIAS系統(tǒng)能夠對路面破損(裂縫、坑槽等)進行自動分析和處理,確定裂縫位置,計算裂縫長度和寬度,并按照我國現(xiàn)行規(guī)范的分類標準進行自動歸類,數(shù)據(jù)處理結果還可直接發(fā)送給路面管理系統(tǒng)(CPMS)?，F(xiàn)有的路面破損自動檢測系統(tǒng)均需采用現(xiàn)場檢測、離線分離的工作方式,因具有圖象識別功能、識別精度較低、數(shù)據(jù)處理工作極大等缺點,一定程度上限制其進一步廣泛應用。
五、路面厚度檢測技術
高速公路路面的厚度檢測可以采用一種高速檢測雷達設備來進行，幾百公里的公路路面厚度信息的采集只需要一天時間。當裝備了探地雷達的檢測車以一定的車速行駛在高速公路時，探地雷達就會向地面不斷地發(fā)射能在極短時間內穿透路面的電磁脈沖。然后無線接收機會接收脈沖反射波時，這些脈沖反射波能夠反映出其返回時間的長短。當路面結構變化時就產(chǎn)生出不連續(xù)電介質常數(shù)的突變，這些信息都可以通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行記錄。通過分析這些檢測到的各個路面的波速和電介質常數(shù)數(shù)據(jù)，能夠計算出公路路面結構層的路面含水量、路面厚度，甚至是路面損壞部位和損傷程度。探地雷達不僅可以應用于高速公路路面厚度的檢測工作，還能夠檢測路面裂縫、脫空以及空洞等缺陷。
目前路面厚度檢測主要存在以下幾類問題: 自動化檢測設備價格昂貴，很多科研單位限于資金問題尚沒有購買，或僅有一、兩種; 大部分用戶單位缺乏進行深層次開發(fā)的能力和人員; 科研單位的研究成果在系統(tǒng)化、集成化和市場化上不夠，因此難以推廣。
六、路面檢測注意事項
在進行公路路面檢測過程中還需要注意路面沉降、裂縫、車轍痕跡等相關問題。檢測過程中必須有保護公路路面的意識，防止由于路面檢測而產(chǎn)生再次破壞的問題，通過無損檢測和抽樣檢測能夠降低檢測過程中由人為因素帶來破壞。對路面的檢測是維護其正常運營的重要措施，在檢測的過程中應該盡可能的減少對交通帶來的影響，同時檢測分析結果在維護加固路面施工時，可為選擇方案和合理設計提供依據(jù)。如果路面出現(xiàn)沉降、裂紋、彎曲等問題，應該綜合研究其成因并評估破損程度，采取必要的工程措施進行維修加固，保障公路順利運營。
結束語
總之，隨著公路路面檢測技術水平的提高，將極大地提升我國公路特別是高速公路的設計、施工的現(xiàn)代化水平。公路路面檢測技術的提高，不僅為設計和施工提供可靠的依據(jù)，更是科學決策路面養(yǎng)護，維護高速公路正常運營，保證國民經(jīng)濟健康發(fā)展，公路管理部門所面臨的重要任務。
