公路路基路面快速檢測技術的應用

高瑞鵑

摘 要：伴隨社會經濟的迅速發展，我國公路建設里程越來越長，且有大規模建設持續進行，如選用傳統檢測方法，不僅耗資耗時，還會損壞路面原有結構，且經濟性較差。為此，應選用快速無損檢測設備做好路基路面檢測，本文主要針對路基路面壓實度、平整度檢測進行了探討，以期有效控制施工質量。

關鍵詞：無核密度儀;壓實度;平整度

中圖分類號：U416 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0141-02

1 無核密度儀（2701-B）快速檢測瀝青面層壓實度

當前，單層瀝青混凝土常用于二、三級公路瀝青面層作為結構層，主要材料為中粒式AC-16、AC-20，或細粒式AC-13等。路面結構通常為中粒式瀝青混凝土（5cm）+水泥穩定砂礫基層（20cm）+級配礫石底基層（20～30cm）。結合瀝青混凝土單結構層特征，現決定選用無核密度儀（2701-B）進行瀝青面層壓實度檢測，從而了解面層壓實度實際情況。

1.1 無核密度儀（2701-B）檢測原理

基于電磁表面接觸法原理，無核密度儀（2701-B）可用于瀝青面層混合料密度檢測，通過電磁表面接觸儀器，對瀝青面層壓實電磁場的變化情況進行準確測試，且對比分析儀器內標準模塊，從而獲取瀝青混合料密度測量值。此次壓實度檢測選用的試樣為中粒式AC-16材料，5cm厚，基本等同于2701-B測試深度。為全面提升檢測效率，需同時測量面層壓實度和厚度。

1.2 無核密度儀（2701-B）儀器標定

相比PQI無核密度儀，無核密度儀（2701-B）標定方法略有不同，PQI需移機至周圍測定4個位置，通過鉆芯取樣進行密度標定，標定測點通常為5個，但無核密度儀（2701-B）僅需原地旋轉即可進行周圍4個位置的測定，測點需3個以上。根據工程實際情況，將標定區域控制在K12～K16段，測定數為2個/公里，測點總數為6個，同時，在上述測點分別鉆芯取樣，做水重法試驗，及時獲取實驗室密度，如表1所示。一般情況下，都需選用密度補償標定法或逐點綜合標定法作為無核密度儀（2701-B）儀器標定方法，根據TRQXLER相關規定，需保證測量值最大差值需控制在48kg/m3以上，如在該值以下，需通過人工法將密度補償值輸入的方式進行無核密度儀（2701-B）儀器標定。

由此可見，6個測點鉆芯取樣所獲取的芯樣密實度范圍為2297～2428kg/m3，最大差值為131kg/m3，在儀器測量值規定以上，因此，可通過儀器綜合標定法進行無核密度儀（2701-B）儀器標定。

1.3 無核密度儀（2701-B）與鉆芯取樣法檢測對照

在瀝青面層壓實度檢測中，為檢測無核密度儀（2701-B）是否具有適用性，可對比分析無核密度儀（2701-B）與鉆芯取樣法的檢測數據，本文以中粒式AC-16與細粒式AC-13為研究對象進行探討。

（1）中粒式AC-16檢測對比分析。以中粒式AC-16瀝青面層為研究對象，隨機抽取測點，共10個，且做好標注。具體流程為：①以無核密度儀（2701-B）為檢測設備進行準確測試，按照0°、90°、180°、270°四個不同角度原地旋轉進行瀝青面層干密度測定，測量后需取平均值;②位置不變，換用鉆芯取樣法測定，芯樣密度通過水重法測量，取平均值。

自2016年通車運營后，此瀝青面層使用年限在1年以上，局部測點呈現不同程度病害情況，如老化、裂縫等，從而影響了密度檢測結果，范圍在2278～2383kg/m3。與鉆芯取樣獲取的數據相比，無核密度儀（2701-B）數據較低，其原因可能是因為標定測點所用混合料和實際測試測點之間略有不同，但也表明標定測點選用的混合料更具代表性。

經檢測可見，絕對誤差范圍為-51.5～2.5kg/m3，相比儀器精度范圍，測點測試結果略大，相對誤差中，有一個測點在2%以上，整體來講，基本滿足中粒式AC-16面層精度要求。

（2）細粒式AC-13檢測對比分析。同上，隨機選取測點10個，經分析，絕對誤差范圍為-42.9～5.8kg/m3，相對誤差未見超過2%，可滿足精度規定。

2 激光平整度儀在路面平整度快速檢測中的應用

作為公路路用性能評價的重要指標之一，路面平整度與車輛行駛舒適性、安全性密切相關。道路平整度被美國ASTM定義為“道路表面的凸起或者沉陷導致的豎向偏差，使得車輛行駛的路用性能有所變化的指標?！甭访嫫秸葯z測方法繁多，激光平整度儀的應用，自動化程度更高，能夠準而快遞獲取道路路面信息，檢測路面平整情況。

2.1 激光平整度儀的的檢測原理

作為當前最常見的路面平整度測試儀器，激光平整度儀具有更高精度，且檢測效率良好。其檢測主要是利用激光光時差原理，也就是說激光能夠通過反射時間差來對所測量的極短長度進行準確記錄，以此獲取路面凹凸數值。檢測主要是為獲取路面縱斷面剖面，激光平整度儀利用Selcom激光傳感器裝置，對路面與車體之間的距離進行測量，同時基于加速度原理，在規定速度行駛條件下對車體車身豎向位移進行測量，通過取得的路面縱斷面剖面，利用集成化信息處理技術，計算平整度指數，一般選用IRI（國際平整度指數）即可。

2.2 檢測流程

2.2.1 安裝

第一，安裝距離傳感器。在測試車左后輪上安裝距離傳感器固定盤，為達到良好支撐效果，利用距離傳感器進行導棍、距離導棍固定片和車輪擋泥板進行連接。順著固定導棍將距離傳感器信息傳輸線引出，并將其與車內車載下位機“距離”信號接口相連。在安裝距離傳感器時，要求其必須與車輪軸線在相同直線上，避免車輛行駛過程中震動過大。

第二，安裝激光傳感器。在車輛后排座車門下方固定激光傳感器，并做好固定工作。激光器位置可利用水平儀適當調節，以此確保激光器不偏斜。

第三，連接各部位。在固定完激光傳感器之后，利用其電纜連接車內下位機接口。隨后連接電腦電纜接口。因本檢測儀器選用的車載電瓶，即12V電源供電。下位機可通過電源電纜連接汽車電煙器直接供電。

2.2.2 啟動

在完成所有接線連接無誤后，可開啟激光平整度儀下位機電源開關，確定鑰匙方向位于電源開位置即可，待供電正常，將有一個紅色激光束點亮起，則表明激光系統啟動。隨后將RTP.exe激光平整度儀應用程序啟動即可。

2.2.3 參數標定

為保證每次檢測結果準確、真實、有效，可做好參數標定工作。激光平整儀標定之后，可消除對檢測結果的影響因素，特別是濕度、溫度等，保證檢測環境良好。如設備長期不用，則再次標定。為保證激光平整度儀工作狀態穩定，在標定前期，可先進行20min預熱。于標定結果而言，汽車發動機振動會對結果造成嚴重影響，為此，在標定時需將汽車發動機關閉，保證環境穩定。

第一，加速度傳感器標定。在金屬架上正確安裝激光傳感器，通過水平儀調整，保證平面水平。隨后將下位機電源開關開啟，啟動應用程序。根據菜單功能，點擊系統參數+加速度傳感器標定。

第二，激光傳感器標定。在車門上正確安裝激光傳感器，利用水平儀確定平面水平。隨后將下位機電源開關開啟。在激光傳感器投射電位置安放標定平板，待其為水平狀態后即可滿足要求。完成上述作業后，即可開啟應用程序，根據菜單功能，點擊系統參數+激光傳感器標定。

第三，距離標定。在檢測路段，通過相應工具將一段平直路段標定出來，距離一般為200。在車門上正確安裝激光傳感器，經水平儀確定水平，隨后開啟下位儀開關，將應用程序啟動，根據菜單功能，選擇系統參數+距離標定。

2.2.4 測量

完成上述操作后，即可開始測量，根據軟件操作指南，完成各項操作。

2.3 工程概況

某公路工程為一級公路，起止樁號為K0+000～K11+ 200，選用瀝青混凝土面層，路面設計總厚度為59cm，具體結構為4cmAC-16瀝青混凝土（細粒式）+5cmAC-16瀝青混凝土（中粒式）+30cm水泥穩定碎石基層+20cm級配砂礫底基層，根據設計要求，需選用90號道路石油瀝青作為施工瀝青材料，以15cm分層鋪筑基層。完成路面施工后，決定選用激光平整度儀檢測，結果如表2所示。

由此可見，本路段合格率達到80%左右，即IRI合格率為79.82%，σ合格率為81.17%，基本滿足平整度要求。

3 結語

綜上所述，在公路路基路面快速檢測中，選用無核密度儀（2701-B）、激光平整度儀檢測路基路面壓實度與平整度效果良好，且不會損壞路面原有結構，在提高公路工程質量方面具有重要意義。

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