市政道路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究

王 良

(太原市政公共設(shè)施管理處,山西 太原 030024)

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)大力推進(jìn)城市化進(jìn)程，而市政道路也是城市化進(jìn)程發(fā)展的基礎(chǔ)，可有效促進(jìn)城市發(fā)展。同時(shí)，市政道路為城市生產(chǎn)生活提供了交通運(yùn)輸條件，是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推力。然而，近年來(lái)很多市政道路在運(yùn)營(yíng)初期即出現(xiàn)各種質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重影響車輛通行和行車安全，使人民和國(guó)家的財(cái)產(chǎn)遭受很大損失。因此，在市政道路建設(shè)過(guò)程中能夠?qū)こ藤|(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，可為市政道路的正常使用提供有效保證。為了保證市政道路的施工質(zhì)量，保證行車安全，必須選取科學(xué)有效的檢測(cè)技術(shù)對(duì)市政道路各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)測(cè)點(diǎn)選擇具有隨機(jī)性，不具代表性，檢測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際情況存在較大誤差，且效率低。采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)速度快、精度高、對(duì)市政道路無(wú)損壞，在現(xiàn)今得到了廣泛的應(yīng)用。

1 市政道路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

為了保證市政道路的施工質(zhì)量，必須選擇科學(xué)合理的方法進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，為市政道路的質(zhì)量和運(yùn)行安全提供有效保證。近些年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，市政道路施工技術(shù)水平也不斷提高，對(duì)道路的要求也不斷提升，傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)已不能滿足市政道路質(zhì)量檢驗(yàn)的要求，必須采用新的技術(shù)。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是在不影響道路各方面性能，不破壞道路組成結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)物理測(cè)量的方式對(duì)道路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和判斷，并根據(jù)相應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)和曲線，判斷路基路面結(jié)構(gòu)質(zhì)量的檢測(cè)技術(shù)。這種檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)速度快、精度高、對(duì)市政道路無(wú)損壞，可以將市政道路的內(nèi)部情況直觀的顯示出來(lái)，與傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)相比，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用。

2 常見(jiàn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)類型

2.1 地質(zhì)雷達(dá)測(cè)損技術(shù)

地質(zhì)雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射天線向地面以下發(fā)送特定波長(zhǎng)的高頻電磁波，高頻電磁波在通過(guò)均質(zhì)地層介質(zhì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定傳播；但如果路基路面結(jié)構(gòu)中存在孔洞或通過(guò)不同結(jié)構(gòu)層分界面時(shí)，高頻電磁波不能直接穿過(guò)，會(huì)產(chǎn)生反射和透射，通過(guò)接收天線將反射波接收后，進(jìn)一步進(jìn)行分析和處理后，通過(guò)軟件和硬件分析得出不同的波形。通過(guò)對(duì)反射波進(jìn)行分析和處理，可以確定路面結(jié)構(gòu)層的厚度，地下隱蔽目標(biāo)物的位置和幾何尺寸，對(duì)新建市政道路進(jìn)行質(zhì)量控制與檢測(cè)等。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)速度快、精度高、對(duì)結(jié)構(gòu)物無(wú)損壞，檢測(cè)儀器具有較高的分辨率，可準(zhǔn)確判斷路基路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷，目前已經(jīng)在道路施工與養(yǎng)護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2 超聲波檢測(cè)測(cè)損技術(shù)

超聲波檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)發(fā)射超聲波在檢測(cè)介質(zhì)中進(jìn)行傳播，并在測(cè)試位置設(shè)置多個(gè)傳感器來(lái)收集反射信號(hào)，并通過(guò)分析波的參數(shù)判斷路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部損壞情況?？梢愿鶕?jù)超聲波在介質(zhì)中的傳播時(shí)間來(lái)確定傳播速度，并通過(guò)分析傳播速度和介質(zhì)之間的關(guān)系確定路面材料的力學(xué)性能，判斷其內(nèi)部缺陷。這種檢測(cè)方法操作簡(jiǎn)單、成本低，在工程實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3 激光檢測(cè)技術(shù)

激光檢測(cè)技術(shù)是通過(guò)采用光能與電能之間的能量轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行檢測(cè)的，隨著激光強(qiáng)度的增強(qiáng)，轉(zhuǎn)換的光電流強(qiáng)度越大。通過(guò)分析電流強(qiáng)弱與位移之間大小的關(guān)系，根據(jù)不同強(qiáng)度的激光所轉(zhuǎn)化的光電流強(qiáng)度確定道路結(jié)構(gòu)的基本情況，常用于進(jìn)行平整度和沉位移檢測(cè)。

3 市政道路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

3.1 道路平整度無(wú)損檢測(cè)

平整度檢測(cè)是市政道路最基本的檢測(cè)指標(biāo)之一，通常使用激光道路斷面儀進(jìn)行檢測(cè)評(píng)定。檢測(cè)過(guò)程中首先對(duì)激光道路斷面儀的相關(guān)工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后通過(guò)使用激光傳感裝置確定激光傳感設(shè)備到道路斷面的垂直距離，使用加速度傳感裝置確定激光傳感裝置的垂直加速度，使用距離傳感裝置確定沿?cái)嗝婵v向行駛的距離，將檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出市政道路平整度標(biāo)準(zhǔn)差，進(jìn)而完成道路平整度的檢測(cè)和評(píng)定。

3.2 路面橫向力系數(shù)無(wú)損檢測(cè)

市政道路路面橫向力系數(shù)的檢測(cè)主要是用于確定路面的摩擦系數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行路面抗滑性能的測(cè)定。路面橫向力系數(shù)通常使用自動(dòng)路面摩擦系數(shù)測(cè)試儀器進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試過(guò)程中操縱測(cè)試車輛沿測(cè)試道路勻速行駛，到達(dá)測(cè)試地點(diǎn)后，對(duì)車輛旋轉(zhuǎn)測(cè)試輪與固定輪胎之間的合成拉力進(jìn)行測(cè)試。由于這個(gè)合成拉力的大小與輪胎與路面之間的摩擦力成正比，因此可以通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析計(jì)算輪胎與路面之間的摩擦力，同時(shí)還可以計(jì)算兩個(gè)測(cè)試輪胎之間的道路承載力，進(jìn)而確定路面的一個(gè)摩擦系數(shù)。

通過(guò)對(duì)市政道路路面橫向力系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和計(jì)算分析，可以對(duì)市政道路的抗滑性能進(jìn)行分析判斷。但在橫向力系數(shù)檢測(cè)過(guò)程中要求路面上必須有一層水膜，這就要求必須對(duì)測(cè)試位置進(jìn)行灑水，為試驗(yàn)檢測(cè)提供基本保證。

3.3 道路構(gòu)造深度無(wú)損檢測(cè)

在市政道路構(gòu)造深度檢測(cè)中，通常使用多激光道路斷面儀器進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。多激光道路斷面儀是通過(guò)使用不需與路面接觸的激光探頭對(duì)路面上的宏觀紋理進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析整理，確定市政道路的構(gòu)造深度。在進(jìn)行道路構(gòu)造深度檢測(cè)時(shí)，為了能夠準(zhǔn)確收集路面上宏觀紋理的測(cè)試數(shù)據(jù)，將道路上25 cm長(zhǎng)度劃定為一個(gè)測(cè)試段，每個(gè)測(cè)試段中進(jìn)一步劃分為25個(gè)測(cè)試點(diǎn)。為了對(duì)測(cè)試段數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)二級(jí)多項(xiàng)式的方程。通過(guò)對(duì)每一小測(cè)段的測(cè)試數(shù)據(jù)的殘數(shù)采用二級(jí)多項(xiàng)方程進(jìn)行計(jì)算，可以將測(cè)試中輪胎對(duì)宏觀紋理檢測(cè)結(jié)果的影響降到最低。通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)一步計(jì)算分析可以得到SMTD，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的組合分析可以確定道路的宏觀的紋理深度。

3.4 雷達(dá)法路面結(jié)構(gòu)密實(shí)狀況探測(cè)

采用雷達(dá)法對(duì)市政道路路面結(jié)構(gòu)密實(shí)狀況進(jìn)行探測(cè)，是采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)完成的。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的工作原理是通過(guò)寬帶脈沖的形式向市政道路路表以下發(fā)射一定頻率和強(qiáng)度的高頻電磁脈沖，通過(guò)發(fā)射天線將電磁脈沖發(fā)射出去，再通過(guò)接收天線進(jìn)行接收，通過(guò)對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行分析得出路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的反射波形，進(jìn)而判斷路面結(jié)構(gòu)的密實(shí)狀況。地質(zhì)雷達(dá)所發(fā)出的高頻電磁脈沖在不同介質(zhì)傳播時(shí)，會(huì)得到不同的傳播路徑和強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行采集與分析，可以對(duì)不同位置路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部情況進(jìn)行分析，進(jìn)而確定路面結(jié)構(gòu)的密實(shí)狀態(tài)。當(dāng)高頻電磁脈沖從天線發(fā)射出去，從空氣進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部后會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的反射，在穿過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)使電性的參數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而造成雷達(dá)坡面相位與幅度發(fā)生一定程度的變化，從而分析得出路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

市政道路交通量大，承載著巨大的交通運(yùn)輸壓力，對(duì)人民安全出行和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的作用。市政道路的施工質(zhì)量關(guān)系到道路的使用壽命和安全運(yùn)行，必須采取有效的檢測(cè)方法進(jìn)行檢查驗(yàn)收。文章介紹了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，分析了常用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)原理，并從平整度、構(gòu)造深度、橫向力系數(shù)等方面詳細(xì)闡述了無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可為市政道路的施工質(zhì)量控制和檢查驗(yàn)收提供經(jīng)驗(yàn)參考。