瀝青路面厚度及彎沉檢測技術研究

王曉婭

摘 要：在路面結構設計、施工控制與竣工驗收中，瀝青路面厚度與彎沉是2個重要的指標。以往路面厚度、彎沉檢測都會選用鉆芯取樣法與貝克曼梁法。上述2種檢測方法，相對速度緩慢、影響交通，且需耗費大量人力。隨著科學技術水平的不斷提升，更多的新技術、新工藝被廣泛用于路面工程檢測，地質雷達、落錘式彎沉儀檢測技術的應用更具優勢，能夠進一步推進公路工程建設發展。

關鍵詞：瀝青路面；地質雷達；落錘式彎沉儀

中圖分類號：U416 文獻標志碼：A

近年來，我國高速公路建設規模逐步擴大，通車里程已居世界首位，瀝青路面作為公路路面的主要形式，其使用性能是否良好對行車舒適性、安全性影響巨大。為此，必須做好瀝青路面養護工作，提高服務水平。當前我國路面養護管理體系還不完善，面臨著采集收集方式滯后等問題，在使用設備過程中，耗時耗力，對交通通行具有較大的影響，象鉆芯取樣法還會損壞路面結構的完整性，且數據精準度不高。隨著社會經濟的迅速發展，我國路面檢測技術逐步向自動化方向發展，逐漸呈現出高速、高效、高精度的檢測趨勢。路面厚度、彎沉都是路面結構質量檢驗的重要指標，選用地質雷達檢測路面厚度，應用落錘式彎沉儀檢測路面彎沉，都屬于自動化無損檢測范疇，不僅檢測速度快，還具有較高精確性，同時能夠將準確、有效的數據及時提供給施工管理、驗收與養護，這對公路工程建設具有重要的現實意義。

1 瀝青路面厚度雷達檢測技術分析

公路路面面層厚度范圍為8 cm～30 cm，基層厚度范圍為20 cm～40 cm，路基厚度基本無變化。按照探測深度，根據D.J.Daniels等人在地質雷達檢測中的應用，表明雷達檢測法屬于淺部施工法，其特點為中心頻率大、分辨率高，探測深度有限等。瀝青路面厚度檢測中應用雷達檢測，更具優勢。

1.1 基本原理

路面雷達基本原理是指在介質中電磁波的傳播理論，以脈沖的形式向地下發射電磁波，在同性介質中電磁波通過電場與磁場互相交替、變化的方法按照相應速度，循序漸進地傳播。在傳播過程中，當電磁波遇到不同介質，將在介質交界面出現反射、折射等現象。通過接收返回地面反射波，路面雷達可對介質層厚度進行準確探測，且查找地質病害。

1.2 探地雷達檢測路面厚度的過程

改性瀝青、瀝青混凝土材料為我國公路路面的常用材料，當面層為瀝青混凝土時，其相對介電常數范圍為3～5，隨著使用材料的不同，基層與路基相對介電常數也有所不同，大多數情況下介電常數在8以上。由此可見，公路各層間均存有介電常數，且各不相同，這一特性，為雷達檢測提供了地球物理依據。具體情況見表1。

近年來，隨著我國科學技術的不斷進步，公路建設中不斷涌現出新技術和新方法，道路施工技術也得到了較大提升。在瀝青路面工程中，厚度檢測極為關鍵，探地雷達檢測技術的應用，可以保證檢測結果的準確性，高效化。

路面厚度選用探地雷達檢測時，利用寬頻帶發射天線發射機可向地下發射無載波電磁脈沖，在地下傳播過程中，該脈沖將與各種電性介質界面相遇，從而形成發射，經天線接收到的后向散射與反射信號，將向數字信息轉化，并向主機內傳輸，隨后經數據、圖像處理，即可將反射體的一些參數準確計算出來，并做介質層面區分，從而獲取各層面的厚度。

1.3 試驗段分析

以某一級公路為例，路面結構形式為AC-13改性瀝青混合料（4 cm）+AC-16基質瀝青混合料（6 cm）+水泥穩定碎石（40 cm）。為了檢測路面厚度，分別選用地質雷達與鉆芯取樣法進行檢測，檢測結果見表2。

經分析對比，2種檢測法間的最小誤差、最大誤差分別為0.015 cm、0.749 cm；相對誤差最小、最大值分別為0.14 %、8.39 %。由此可見，相比鉆芯取樣法，在瀝青路面厚度檢測中，探地雷達檢測法更具優勢，誤差更小，更能保證檢測結果的準確性，因此，在實際應用中，可大力推廣此檢測方式，從而保證檢測質量，提高工程施工的準確性，增強路面使用性能，延長工程壽命。

2 落錘式彎沉儀檢測技術研究

作為公路工程竣工驗收的主要檢測指標，路面彎沉能夠充分體現路面結構層與土層的強度、剛度，且與路面使用性能密切相關。為此，必須做好路面彎沉檢測，這對路面強度評價具有重要意義。

2.1 落錘式彎沉儀工作原理

作為當前路面彎沉強度無損檢測的最先進的設備之一，落錘式彎沉儀是通過重錘在一定高度自由下落所產生的沖擊荷載，從而對路面所形成的瞬時變形進行準確測量，也就是對動態荷載作用下所形成的動態彎沉進行測量，并以此計算路面各層材料的動態彈性，獲取的數據可用于道路承載能力的評價。

2.2 落錘式彎沉儀與貝克曼梁彎沉儀對比試驗

2.2.1 試驗段分析

選擇具有代表性的路段作為試驗段，通過落錘式彎沉儀與貝克曼梁彎沉儀對比分析，為落錘式彎沉儀檢測的動彎沉向貝克曼梁彎沉儀檢測的回彈彎沉值轉換提供便利。根據要求，選取2段作為試驗段，即選用K13+680～K14+000作為試驗段，該路段重載交通嚴重，路面結構為瀝青混凝土+水泥穩定砂礫+天然級配砂礫；選取K10+000～K10+500作為試驗段，路面結構為瀝青表處（層鋪法）+級配礫石+天然砂礫。

2.2.2 對比試驗流程

（1）合理選用彎沉測定車，落錘式彎沉儀沖擊荷載需等同于貝克曼梁彎沉儀測定車的后軸雙輪荷載；

（2）對比路段起點通過油漆做好標注；

（3）根據規程，通過貝克曼梁彎沉儀定點檢測回彈彎沉，測定車駛離之后，以測點為中心畫圓，半徑為15 cm，且做好測點標注；

（4）落錘式彎沉儀承載板與圓圈相對，將偏差控制在30 mm以內，對同一點做彎沉檢測試驗，2種儀器前后相差時間應小于10 min。

2.2.3 對比試驗結果分析

根據測點數據（表3、表4），做好兩者關系分析工作，利用對比試驗可獲取相應的回歸方程，具體如下：

LBB=α+bLFWD（R≥0.9）

其中，落錘式彎沉儀測定彎沉值可由LFWD表示；

貝克曼梁彎沉儀測定彎沉值可由LBB表示。

通過對比分析可見，在路面結構、材料等一致的情況下，2種彎沉檢測方式測定的彎沉值之間存在良好的相關關系，但相比之下，落錘式彎沉儀應用效果更好，能夠對實際行車荷載進行有效模擬，具有較高精度，能夠準確無誤地進行動態彎沉測定，且測定迅速，自動化程度高。但要注意的是在試驗之初，極易產生掉線情況，此時需做好檢查，減少失誤，提高準確性，保證檢測質量，推進檢測技術的進一步提升，更好地為檢測事業做貢獻。

3 結語

綜上所述，隨著計算機技術、自動化技術的迅速發展，在路面檢測方面涌現了大量新技術、新工藝，取得了突破性的進展。地質雷達屬于無損檢測，具有可靠性，且能密集采樣，能夠精確地對瀝青路面質量進行測定，且能夠做好面層厚度評價工作，是提高工程施工質量的重要保障。落錘式彎沉儀測定結果與貝克曼梁彎沉儀測定結果兩者間存在良好的相關性關系，表明落錘式彎沉儀在瀝青路面彎沉檢測中，更準確、更有效。為了進一步提高瀝青路面施工質量，必須做好路面厚度與彎沉檢測工作，上述兩項檢測技術的應用，取得了良好的檢測效果，對研究瀝青路面施工性能、延長路面工程使用壽命具有重要意義。

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