淺談道路檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

曹博

(牡丹江市公路勘察設(shè)計院)

1 路面彎沉檢測新技術(shù)

1.1 激光彎沉測定儀法

在測定時。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(diǎn)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(jìn)光射到硅光電池上產(chǎn)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(zhì)量輕、造價低且容易研制，另由于該測定儀依靠光線作為臂長，可以射得很遠(yuǎn)。加上激光發(fā)射角窄，光點(diǎn)小而紅亮，10m之遠(yuǎn)仍能清晰可見，可用于剛性路面彎沉檢測。

1.2 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(dāng)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(diǎn)。周而復(fù)始地向前連續(xù)測定。通過計算機(jī)可輸出路段彎沉檢測統(tǒng)計結(jié)果。整個測定是在測定車連續(xù)行駛的情況下進(jìn)行的。它可對路面進(jìn)行高密集點(diǎn)的強(qiáng)度測量，適用于路面施工質(zhì)量控制、驗(yàn)收和路面養(yǎng)護(hù)管理。

1.3 落錘式彎沉儀(FWD)法

FWD是通過計算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)啟動落錘裝援，使一定質(zhì)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，通過分布:距測點(diǎn)不同距離的傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號輸入計算機(jī)。得到路而測點(diǎn)彎沉缸。FWD測量是計算機(jī)自動采集數(shù)據(jù)，進(jìn)度快，精度高。檢測最大速度可達(dá)80km/h，內(nèi)置式落錘彎沉儀的牽引速度可大于100km/h。該方法是一種很理想的動態(tài)無損檢測設(shè)備。

2 路面平整度檢測技術(shù)

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(yùn)動，同時滾筒輪在輸力輪的帶動下旋轉(zhuǎn)，并帶動紙帶移動，兩個運(yùn)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(shí)成型的路面各層表面的平整度，以評定路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)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?yán)瓌釉搩x器前進(jìn)，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(fù)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?yán)珳y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(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(jìn)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(jìn)行互差，消除測試車自身的顛簸，輸出路面真實(shí)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(zhuǎn)換成數(shù)字信號并記錄下來。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)，可顯示打印國際平整度指數(shù)等平整度檢測結(jié)果。

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(jìn)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(yīng)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(jī)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(jié)果評定路面的施工質(zhì)量和使用期的舒適性。

3 瀝青路面損壞狀況檢測新技術(shù)

3.1 攝像測量法

攝像檢測技術(shù)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(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)場或室內(nèi)快速處理成數(shù)據(jù)的一種檢測技術(shù)。該方法先進(jìn)，成本低，會成為今后一段時間內(nèi)的路面損壞檢測的主要手段。

3.2 探地雷達(dá)

裝有探地雷達(dá)的車在路上以一定的速度行駛時，探地雷達(dá)發(fā)射電磁脈沖，并在較短時間內(nèi)穿透路面，脈沖反射波被無線接收機(jī)接收，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄返回時間和路面結(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)測知的各種路面材料的電介質(zhì)常數(shù)及波速，則可計算路面各結(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)檢測瀝青路面厚度，路面脫空、裂縫、陷落、空澗等病害。其檢測速度可達(dá)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(dá)已取得了較好的效果，而且還有更為廣闊的應(yīng)用前景。

4 壓實(shí)度檢測技術(shù)法

4.1 灌砂法

(1)灌砂法基本原理

灌砂法(標(biāo)準(zhǔn)方法，但不適用于填石路堤等有大孔洞或大孔隙材料的壓實(shí)度檢測)基本原理是利用粒徑0.30～0.60mm或0.25～0.50mm清潔干凈的均勻砂，從一定高度自由下落到試洞內(nèi)，按其單位重不變的原理來測量試洞的容積(即用標(biāo)準(zhǔn)砂來置換試洞中的集料)，并根據(jù)集料的含水量來推算出試樣的實(shí)測干密度。

(2)與細(xì)粒土的檢測相同，先確定最大干密度，然后現(xiàn)場挖坑灌砂確定壓實(shí)度此方法適用于細(xì)粒土為主的情況。現(xiàn)場挖坑灌砂后將粒徑大于38mm的塊石放回坑中再灌砂，在室內(nèi)確定最大干密度時同樣將粒徑大于38mm的塊石去掉，實(shí)際上是檢測粒徑小于38mm的填料的壓實(shí)度。此法適用于少量大塊石的情況。

根據(jù)現(xiàn)場施工試驗(yàn)路段的總結(jié)，基于一定的壓路機(jī)功率、層鋪厚度和碾壓遍數(shù)確定相應(yīng)的最后兩遍的壓沉量，若壓沉量小于一定值(或碾壓后無輪跡)則可認(rèn)為壓實(shí)合格，此為間接的施工工藝控制法，無法得出壓實(shí)度。此法適用于碎石或塊石土為主，細(xì)粒含量少，室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)與現(xiàn)場灌砂挖坑較為困難或結(jié)果離散性大的情況。

(3)灌砂筒的選用及室內(nèi)標(biāo)定

根據(jù)集料的最大粒徑選用灌砂筒:

(1)當(dāng)試樣的最大粒徑小于15mm、測定層的厚度不超過150mm時，宜采用φ100mm的小型灌砂筒測試。

(2)當(dāng)試樣的最大粒徑等于或大于15mm，但不大于40mm，測定層的厚度超過150mm，但不超過200mm時，應(yīng)用φ150mm的大型灌砂筒測試。

(3)如集料的最大粒徑達(dá)到40～60mm或超過60mm時，灌砂筒和現(xiàn)場試洞的直徑以200mm為宜。

工地上普遍應(yīng)用 φ150mm的灌砂筒，它的測深為150mm，其所測壓實(shí)度僅為這150mm的壓實(shí)度。但是現(xiàn)場壓實(shí)層厚度往往在200mm左右，而且一般壓實(shí)度在壓實(shí)表層都比較高，往下就難以保證，因此在山區(qū)現(xiàn)場含碎石較多的集料應(yīng)采用φ200mm的大灌砂筒檢測為宜。

室內(nèi)量砂標(biāo)定的準(zhǔn)確與否對壓實(shí)度的影響:

(1)儲砂筒中砂面高度、砂的總重對量砂密度的影響《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ051－93)中對筒內(nèi)砂的高度和質(zhì)量都做了明確規(guī)定。筒內(nèi)砂的高度與筒頂?shù)木嚯x不超過15mm，原因是不同砂面高度的砂，其下落速度不同，因而灌進(jìn)標(biāo)定罐內(nèi)砂的密實(shí)程度也不同，這就直接影響了量砂的密度。因此，儲砂筒中砂面高度必須嚴(yán)格控制;另外，筒內(nèi)砂的質(zhì)量準(zhǔn)確至1g。每次標(biāo)定及以后的試驗(yàn)都維持這個質(zhì)量不變。因?yàn)闃?biāo)定時，只要砂總重相同，即砂的自重一樣，顯然其下落速度也能保持一致，從而提高量砂使用的準(zhǔn)確性。實(shí)踐證明，現(xiàn)場測試時，儲砂筒中砂面高度和重量與室內(nèi)標(biāo)定時保持一致，大大提高了檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(2)標(biāo)定罐深度對量砂密度的影響通過試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)標(biāo)定罐深度每減1cm，砂密度大約降低1.2%。可見其深度不同對砂密度影響較大。因此，現(xiàn)場試洞深度應(yīng)盡量與室內(nèi)標(biāo)定罐深度一致。

(3)砂的顆粒級配組成對量砂密度的影響不同顆粒粒徑組成的砂，其級配不同，密度也明顯不同，故每次檢測使用時量砂必需采用標(biāo)準(zhǔn)砂(0.30～0.60mm或0.25～0.50mm)，而且要保持砂的潔凈干燥。

由上述可見，儲砂筒砂面高度、砂的總重、標(biāo)定罐深度、砂的顆粒組成等均在一定程度上影響量砂的密度。量砂密度標(biāo)定準(zhǔn)確與否，也將影響路基壓實(shí)度的檢測精度。所以，在進(jìn)行路基壓實(shí)度檢測之前，標(biāo)定工作不容忽視，必須引起足夠的重視。

灌砂法檢測路基壓實(shí)度是施工中最常用的試驗(yàn)方法之一，此方法看起來簡單，但實(shí)際操作時常常不好把握，會引起較大誤差，也是施工單位與監(jiān)理關(guān)注的重點(diǎn)。

5 結(jié)束語

綜上可知，瀝青路面檢測的各項技術(shù)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(jié)果越來越精確。

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