公路工程現(xiàn)場檢測新技術

■李俊松 ■四川智通公路工程技術有限責任公司，四川 成都 610041

本文在總結現(xiàn)有路基路面現(xiàn)場檢測技術的基礎上，路面彎沉檢測技術方面介紹了落錘式彎沉儀的特點，將落錘式彎沉儀與貝克曼梁進行了對比分析;在路面結構層厚度檢測領域中對現(xiàn)在廣泛采用的路面地質Radar(高頻電磁波檢測)在工程中的實踐應用和主要特點進行了總結;路面平整度檢測技術中將激光平整度測試系統(tǒng)(RSP)與現(xiàn)行規(guī)范采用的XLPY－E型連續(xù)性平整度儀進行了對比檢測測試、分析了優(yōu)缺點;在路面抗滑性能檢測和橋梁靜態(tài)荷載試驗與承載力評定中，分別對Grip Tester摩擦系數(shù)儀相對于擺式儀的優(yōu)點、集成化測試技術的橋梁承載能力評定進行了介紹和總結。

1 路面彎沉檢測技術

路面結構承載能力是指路面在達到預定的破損狀態(tài)之前還能承受的行車荷載作用的累積次數(shù)。結構承載能力測定一般分為無破損試驗和破損試驗兩類。

FWD主要工作原理是利用液壓系統(tǒng)提升重錘從一定高度自由落下，模擬標準測試車后軸單側動荷載，通過荷載板給道路表面施加接近于半正弦波的脈沖荷載，使道路表面產(chǎn)生變形，通過傳感器自動采集彎沉盆及彎沉最大值等參數(shù)，用以評價路面承載能力。

Dynatest 8000型FWD設備給出錘質量(m)、落高(H)、和緩沖墊的彈性系數(shù)(K)關系為:

作者通過實驗模擬研究，對于FWD在模擬行車作用的效果總結如下:

(1)FWD作用荷載的脈沖形狀(近似半正弦波)、持續(xù)時間與40～60km/h的行車荷載基本相當，且兩者的荷載響應相當接近。

(2)貝克曼梁測得的靜態(tài)彎沉值大于實際行車荷載作用下的動態(tài)彎沉值，且數(shù)據(jù)的離散型較大。

2 路面結構層厚度檢測和隧道雷達檢查

地質雷達是利用高頻電磁波對地下進行探測成像進行地質預報。檢測美國測試學會(ASTM)和國際標準組織(ISO)提出公路無損檢測標準，路面雷達由于其獨特的優(yōu)越性，其應用已滲透到道路施工和后期檢測維修的全過程。在公路建設前期可確定地質結構、劃分不良地質體，在施工期間可準確測出路面面層厚度，在道路投入使用后可進行日常監(jiān)察、發(fā)現(xiàn)隱患。在隧道無損探測方面，地質雷達對襯砌厚度不足、不密實、背后空洞等問題均能無損迅速檢測。

3 路面平整度檢測技術

中國現(xiàn)行規(guī)范《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTJ 059－95)中規(guī)定的平整度測試方法主要有:(1)3m直尺測定平整度試驗方法(T 0931－95);(2)連續(xù)式平整度儀測定平整度試驗方法(T 0932－95);(3)車載式顛簸累計儀測定平整度試驗方法(T 0933－95)。Dynatest 5051 RSP激光平整度測試車是丹麥在英國TRRL激光平整度儀的基礎上研制生產(chǎn)的一種激光平整度測試車，其工作原理是利用激光的光時差原理來測定路面的凹凸狀況。下表為RSP激光平整度測試車與XLPYE型連續(xù)性平整度儀的工作對比結果:其中測速項RSP激光平整度測試車與XLPY－E型連續(xù)性平整度儀分別為30－100km/h、5－12km/h，測試人員分別為1－2人和2人，設備分別為測試車和牽引車、平整度儀，間距分別為16cm采集數(shù)據(jù)、任意長度輸出IRI和每100m輸出σ值。由此對比可以看出，Dynatest 5051 RSP能很好地模擬路面的實際使用狀況，快速、準確地評價路面的平整度性能。

4 路面抗滑性能檢測

路面摩擦系數(shù)檢測設備測試結果的可靠性問題一直是路面抗滑課題研究的重點，世界各國的路表性能研究者都致力于研制性能優(yōu)良的檢測設備。Grip Tester摩擦系數(shù)儀為兩個起主要驅動作用的輪子和一個專供進行抗滑測試的測試輪，起驅動作用的輪子帶深凹顯凸的花紋，專供抗滑測試的測試輪為光滑輪。自投入生產(chǎn)活動，便活躍在公路路面、機場跑道道面、城市道路、機場停車坪、城市廣場、飛行甲板等工程抗滑性能檢測領域。Grip Tester摩擦系數(shù)儀的特點主要有穩(wěn)定性好、偏差小，隨測試速度的變化呈反比，隨水膜厚度增大呈反向降低。

5 橋梁準靜態(tài)荷載試驗與承載力評定技術

橋梁動態(tài)診斷系統(tǒng)(BDI)是集成化測試系統(tǒng)，其設備硬件采用智能傳感器和STS微處理器，由STS微處理器自動讀出采集的數(shù)據(jù)，而不需要鑒別通道號和靈敏系數(shù)，大大減少了現(xiàn)場測試的記錄信息量，而且準備工作少，靈敏度和測試精度高;數(shù)據(jù)的記錄、濾波以及放大亦由STS微處理器完成。同時，數(shù)字信號將通過RS232串口輸入筆記本式計算機中，因為采用數(shù)字信號傳輸，所以消除了電子噪音和引線的影響。BDI系統(tǒng)軟件包主要由MGEN模型生成器、SAC數(shù)據(jù)分析處理器、以及BDIGRF圖形工具三個，MGEN模型生成器是一個交互式圖形前處理器，產(chǎn)生簡單的二維橋梁模型。它適用于典型梁板和板結構的建模，通過MGEN能定義幾何、橫截面性質、邊界條件等。SAC數(shù)據(jù)分析處理器可以進行結構分析，得出模型校正必須的計算應變，它是結構分析和關聯(lián)性的縮寫，分析基于矩陣剛度法的線彈性變形，特點是能夠分析卡車加載情況，進行模型應變計位置的應變計算，把計算應變數(shù)值與測試應變相比較，自動優(yōu)化和識別參數(shù)，改進計算與測試效應的相關關系。BDIGRF圖形工具是為觀察STS現(xiàn)場測試系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)而專門設計的圖形工具，并將現(xiàn)場數(shù)據(jù)與分析程序SAC的預估效應數(shù)據(jù)觀察比較，所有數(shù)據(jù)圖都可以在屏幕上顯示，并可以很順利地送入圖形打印機或繪圖儀;其次，對任何或全部輸出信號采用應變計因子，響應能很容易地轉換為其他類型輸出(即應力、力、彎矩等等)。

6 結論

本文分別對路面彎沉檢測技術中落錘式彎沉儀(FWD)，路面結構厚度檢測及隧道檢測中的地質雷達技術，路面平整度檢測中的激光平整度測試系統(tǒng)(RSP)，路面抗滑性能檢測技術中的Grip Tester摩擦系數(shù)儀，以及橋梁準靜態(tài)荷載試驗中的BDI橋梁結構測試系統(tǒng)的基本原理及工程實踐中的優(yōu)點進行了闡述，對較新的方法進行了相關測試分析驗證。希望能夠為廣大公路工程現(xiàn)場檢測同仁提供一些參考。

［1］曾凡奇，王復明，王曉冉，趙小彥.公路工程現(xiàn)場檢測新技術［M］.北京:人民出版社，2006.

［2］楊險峰，潘旭紅，蔡少虬.檢測實驗室建設與實驗教學改革［J］.科教文匯，2007，(28).