公路工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)新技術(shù)

■李俊松 ■四川智通公路工程技術(shù)有限責(zé)任公司，四川 成都 610041

本文在總結(jié)現(xiàn)有路基路面現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，路面彎沉檢測(cè)技術(shù)方面介紹了落錘式彎沉儀的特點(diǎn)，將落錘式彎沉儀與貝克曼梁進(jìn)行了對(duì)比分析;在路面結(jié)構(gòu)層厚度檢測(cè)領(lǐng)域中對(duì)現(xiàn)在廣泛采用的路面地質(zhì)Radar(高頻電磁波檢測(cè))在工程中的實(shí)踐應(yīng)用和主要特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié);路面平整度檢測(cè)技術(shù)中將激光平整度測(cè)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(jìn)行了對(duì)比檢測(cè)測(cè)試、分析了優(yōu)缺點(diǎn);在路面抗滑性能檢測(cè)和橋梁靜態(tài)荷載試驗(yàn)與承載力評(píng)定中，分別對(duì)Grip Tester摩擦系數(shù)儀相對(duì)于擺式儀的優(yōu)點(diǎn)、集成化測(cè)試技術(shù)的橋梁承載能力評(píng)定進(jìn)行了介紹和總結(jié)。

1 路面彎沉檢測(cè)技術(shù)

路面結(jié)構(gòu)承載能力是指路面在達(dá)到預(yù)定的破損狀態(tài)之前還能承受的行車(chē)荷載作用的累積次數(shù)。結(jié)構(gòu)承載能力測(cè)定一般分為無(wú)破損試驗(yàn)和破損試驗(yàn)兩類(lèi)。

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(biāo)準(zhǔn)測(cè)試車(chē)后軸單側(cè)動(dòng)荷載，通過(guò)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(guò)傳感器自動(dòng)采集彎沉盆及彎沉最大值等參數(shù)，用以評(píng)價(jià)路面承載能力。

Dynatest 8000型FWD設(shè)備給出錘質(zhì)量(m)、落高(H)、和緩沖墊的彈性系數(shù)(K)關(guān)系為:

作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究，對(duì)于FWD在模擬行車(chē)作用的效果總結(jié)如下:

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

(2)貝克曼梁測(cè)得的靜態(tài)彎沉值大于實(shí)際行車(chē)荷載作用下的動(dòng)態(tài)彎沉值，且數(shù)據(jù)的離散型較大。

2 路面結(jié)構(gòu)層厚度檢測(cè)和隧道雷達(dá)檢查

地質(zhì)雷達(dá)是利用高頻電磁波對(duì)地下進(jìn)行探測(cè)成像進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)。檢測(cè)美國(guó)測(cè)試學(xué)會(huì)(ASTM)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)提出公路無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，路面雷達(dá)由于其獨(dú)特的優(yōu)越性，其應(yīng)用已滲透到道路施工和后期檢測(cè)維修的全過(guò)程。在公路建設(shè)前期可確定地質(zhì)結(jié)構(gòu)、劃分不良地質(zhì)體，在施工期間可準(zhǔn)確測(cè)出路面面層厚度，在道路投入使用后可進(jìn)行日常監(jiān)察、發(fā)現(xiàn)隱患。在隧道無(wú)損探測(cè)方面，地質(zhì)雷達(dá)對(duì)襯砌厚度不足、不密實(shí)、背后空洞等問(wèn)題均能無(wú)損迅速檢測(cè)。

3 路面平整度檢測(cè)技術(shù)

中國(guó)現(xiàn)行規(guī)范《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTJ 059－95)中規(guī)定的平整度測(cè)試方法主要有:(1)3m直尺測(cè)定平整度試驗(yàn)方法(T 0931－95);(2)連續(xù)式平整度儀測(cè)定平整度試驗(yàn)方法(T 0932－95);(3)車(chē)載式顛簸累計(jì)儀測(cè)定平整度試驗(yàn)方法(T 0933－95)。Dynatest 5051 RSP激光平整度測(cè)試車(chē)是丹麥在英國(guó)TRRL激光平整度儀的基礎(chǔ)上研制生產(chǎn)的一種激光平整度測(cè)試車(chē)，其工作原理是利用激光的光時(shí)差原理來(lái)測(cè)定路面的凹凸?fàn)顩r。下表為RSP激光平整度測(cè)試車(chē)與XLPYE型連續(xù)性平整度儀的工作對(duì)比結(jié)果:其中測(cè)速項(xiàng)RSP激光平整度測(cè)試車(chē)與XLPY－E型連續(xù)性平整度儀分別為30－100km/h、5－12km/h，測(cè)試人員分別為1－2人和2人，設(shè)備分別為測(cè)試車(chē)和牽引車(chē)、平整度儀，間距分別為16cm采集數(shù)據(jù)、任意長(zhǎng)度輸出IRI和每100m輸出σ值。由此對(duì)比可以看出，Dynatest 5051 RSP能很好地模擬路面的實(shí)際使用狀況，快速、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)路面的平整度性能。

4 路面抗滑性能檢測(cè)

路面摩擦系數(shù)檢測(cè)設(shè)備測(cè)試結(jié)果的可靠性問(wèn)題一直是路面抗滑課題研究的重點(diǎn)，世界各國(guó)的路表性能研究者都致力于研制性能優(yōu)良的檢測(cè)設(shè)備。Grip Tester摩擦系數(shù)儀為兩個(gè)起主要驅(qū)動(dòng)作用的輪子和一個(gè)專(zhuān)供進(jìn)行抗滑測(cè)試的測(cè)試輪，起驅(qū)動(dòng)作用的輪子帶深凹顯凸的花紋，專(zhuān)供抗滑測(cè)試的測(cè)試輪為光滑輪。自投入生產(chǎn)活動(dòng)，便活躍在公路路面、機(jī)場(chǎng)跑道道面、城市道路、機(jī)場(chǎng)停車(chē)坪、城市廣場(chǎng)、飛行甲板等工程抗滑性能檢測(cè)領(lǐng)域。Grip Tester摩擦系數(shù)儀的特點(diǎn)主要有穩(wěn)定性好、偏差小，隨測(cè)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(zhǔn)靜態(tài)荷載試驗(yàn)與承載力評(píng)定技術(shù)

橋梁動(dòng)態(tài)診斷系統(tǒng)(BDI)是集成化測(cè)試系統(tǒng)，其設(shè)備硬件采用智能傳感器和STS微處理器，由STS微處理器自動(dòng)讀出采集的數(shù)據(jù)，而不需要鑒別通道號(hào)和靈敏系數(shù)，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的記錄信息量，而且準(zhǔn)備工作少，靈敏度和測(cè)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(shí)，數(shù)字信號(hào)將通過(guò)RS232串口輸入筆記本式計(jì)算機(jī)中，因?yàn)椴捎脭?shù)字信號(hào)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(gè)，MGEN模型生成器是一個(gè)交互式圖形前處理器，產(chǎn)生簡(jiǎn)單的二維橋梁模型。它適用于典型梁板和板結(jié)構(gòu)的建模，通過(guò)MGEN能定義幾何、橫截面性質(zhì)、邊界條件等。SAC數(shù)據(jù)分析處理器可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，得出模型校正必須的計(jì)算應(yīng)變，它是結(jié)構(gòu)分析和關(guān)聯(lián)性的縮寫(xiě)，分析基于矩陣剛度法的線彈性變形，特點(diǎn)是能夠分析卡車(chē)加載情況，進(jìn)行模型應(yīng)變計(jì)位置的應(yīng)變計(jì)算，把計(jì)算應(yīng)變數(shù)值與測(cè)試應(yīng)變相比較，自動(dòng)優(yōu)化和識(shí)別參數(shù)，改進(jìn)計(jì)算與測(cè)試效應(yīng)的相關(guān)關(guān)系。BDIGRF圖形工具是為觀察STS現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的圖形工具，并將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與分析程序SAC的預(yù)估效應(yīng)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(jī)或繪圖儀;其次，對(duì)任何或全部輸出信號(hào)采用應(yīng)變計(jì)因子，響應(yīng)能很容易地轉(zhuǎn)換為其他類(lèi)型輸出(即應(yīng)力、力、彎矩等等)。

6 結(jié)論

本文分別對(duì)路面彎沉檢測(cè)技術(shù)中落錘式彎沉儀(FWD)，路面結(jié)構(gòu)厚度檢測(cè)及隧道檢測(cè)中的地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)，路面平整度檢測(cè)中的激光平整度測(cè)試系統(tǒng)(RSP)，路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)中的Grip Tester摩擦系數(shù)儀，以及橋梁準(zhǔn)靜態(tài)荷載試驗(yàn)中的BDI橋梁結(jié)構(gòu)測(cè)試系統(tǒng)的基本原理及工程實(shí)踐中的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了闡述，對(duì)較新的方法進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試分析驗(yàn)證。希望能夠?yàn)閺V大公路工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)同仁提供一些參考。

［1］曾凡奇，王復(fù)明，王曉冉，趙小彥.公路工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)新技術(shù)［M］.北京:人民出版社，2006.

［2］楊險(xiǎn)峰，潘旭紅，蔡少虬.檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革［J］.科教文匯，2007，(28).