高速公路瀝青路面平整度的檢測技術(shù)

張婧菁 天水公路事業(yè)發(fā)展中心試驗(yàn)檢測技術(shù)服務(wù)中心

1 前言

高速公路是中國交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，為中國的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。目前，甘肅省高速公路一級公路里程5084.293km，隧道241/473，隧道總里程719.14km。近年來，隨著公路建設(shè)項(xiàng)目和公路里程的增加，對公路質(zhì)量提出了更高的要求。由于高速公路上車速非常快，路面施工質(zhì)量問題往往過于突出，嚴(yán)重的情況下會導(dǎo)致不必要的施工人員傷亡，對施工中的安全管理要求相對較高。基于此，加強(qiáng)對高速公路瀝青路面平整度的檢驗(yàn)檢測是十分必要的，也是提高高速公路交通運(yùn)行和管理的必要手段和方法。

2 高速公路平整度檢測的重要性

路面平整度是衡量和評估高速公路施工質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，對于高速公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工的穩(wěn)定性、安全性和功能性等都具有重要意義。瀝青路面目前在我國道路建設(shè)中非常普遍，也是道路建設(shè)的主要應(yīng)用方式。瀝青路面本身有很多優(yōu)點(diǎn)，這種材料承載能力強(qiáng)，更耐磨。按照具體的設(shè)計(jì)規(guī)范，與混凝土路面結(jié)構(gòu)相比，瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)路面耐磨性更強(qiáng)，此類型的路面結(jié)構(gòu)可有效提高公路使用壽命，同時(shí)能夠優(yōu)化高速公路的使用功能，在項(xiàng)目建設(shè)后的驗(yàn)收環(huán)節(jié)具有重要意義。

如果路面平整度出現(xiàn)問題，就會在車輛等載荷的作用下，影響某一路段的路面平整度，進(jìn)而會影響到整個(gè)高速公路建設(shè)的質(zhì)量，也會導(dǎo)致高速公路施工整體效率的下降。因此，無論是建設(shè)還是通車，道路平整度指標(biāo)都是一個(gè)非常重要的測試和監(jiān)測項(xiàng)目。

交付路面粗糙度檢測是質(zhì)量驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)，高速公路項(xiàng)目施工交付后，對于路面結(jié)構(gòu)的粗糙度檢測也尤為關(guān)鍵。因此，路面結(jié)構(gòu)的粗糙度對于路面質(zhì)量的檢測具有積極意義。通過這項(xiàng)工作的開展，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)瀝青路面不平問題，采取合理措施進(jìn)行處理，從而能夠高效地減少由于瀝青路面不平整導(dǎo)致的施工不安全因素和問題的發(fā)生，提高公路使用壽命。為了保證測試的公平性和準(zhǔn)確性，平整度測試技術(shù)有很多種。

3 國際平整度指數(shù)IRI和行使質(zhì)量指數(shù)RQI

平整度檢測是通過一些技術(shù)手段獲知路基表面偏差值，控制公路工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。高速公路路基、路面結(jié)構(gòu)平整度可影響車輛運(yùn)行及管理質(zhì)量，是保障整個(gè)高速公路項(xiàng)目運(yùn)營及管理的重要問題，為充分保證道路安全，使道路的順利運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。提高路基路面平整度指標(biāo)，提高路基路面質(zhì)量。

3.1 國際平整度指數(shù)（IRI）

國際平整度指數(shù)（IRI）是標(biāo)準(zhǔn)化的平整度指數(shù)。類似于反應(yīng)級平整度測試系統(tǒng)。IRI是速度為80km/h時(shí)第四輪的累積垂直位移，單位為m/km。國際平整度指數(shù)是在模擬車輛的基礎(chǔ)上測量的。

IRI具有以下優(yōu)點(diǎn)：IRI與車輛性能直接相關(guān)，僅通過測量IRI值即可判斷為道路性能。該儀器使用廣泛，非常方便，對道路養(yǎng)護(hù)具有深遠(yuǎn)的意義。大多數(shù)國家基本上都采用它。缺點(diǎn)是細(xì)節(jié)沒有體現(xiàn)出具體位置的不公平。

表1 路面平整度評定范圍

3.2 行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）

通過對車輛行駛的舒適性能進(jìn)行考量，可通過道路平整度指標(biāo)評價(jià)體系，在高速公路路面結(jié)構(gòu)的行駛管理的過程中，有效的開發(fā)和管理，相關(guān)領(lǐng)域中的科研人員結(jié)合路面平整度與舒適度之間的關(guān)系，構(gòu)建行駛質(zhì)量控制（RQI）模型，基于用戶使用需求，對不同等級的公路中行駛度舒適度要求及期望的數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等進(jìn)行了分析，可有效地分析高速/一級公路，并且與普通公路結(jié)構(gòu)中的RQI模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)見式1：

式中：IRI——國際平整度指數(shù)(m/km)；

a0——高速和一級取0.026，其他公路取0.0185；

a1——高速和一級取0.65，其他公路取0.58。

4 測量方法

4.1 3m直尺檢測法

在高速公路瀝青平整度檢驗(yàn)檢測的過程中，3m測量檢測法，是最為常見的一種平整度檢測方法，設(shè)備的選型簡單，造作便利，具體測量方法如下。

（1）選擇合適的測試部分。

（2）測量。使用3m尺子，打開尺子沿路面垂直放置，盡可能靠近路面，然后測量量規(guī)之間的最大間隙為0.2mm。如果需要連續(xù)測量，每200m和每10英尺進(jìn)行兩次測量。除了特殊需求之外，要按照車道的管理模式，優(yōu)化連續(xù)測量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而由舊道路形成車轍路面結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)在車轍中間進(jìn)行定位管理，并在道路結(jié)構(gòu)中使用粉筆進(jìn)行標(biāo)記和控制。

（3）計(jì)算。借助于3m尺與路面結(jié)構(gòu)的最大縫隙，計(jì)算單干測試路面平整度。連續(xù)性測量10英尺，測定每次測量是否合格，按照具體的要求，要按照百分比的控制，并計(jì)算10個(gè)最大的間隙控制值。這種測量方法受主觀因素影響較大，導(dǎo)致測量結(jié)果低，測量效率低。在實(shí)際測量過程中，通過道路的車輛也會對車輛人員的人身安全存在一定的隱患。

4.2 液位計(jì)的測量方法

該儀器是一種非常精密的光學(xué)儀器，廣泛用于測繪工作和道路建設(shè)。使用本儀器在公路瀝青路面粗糙度檢測過程中，與找平氣泡水平、水平的方式相反，以這種方式建立找平線，利用讀數(shù)中的標(biāo)準(zhǔn)線，確定兩者之間的高程差。計(jì)算公路瀝青路面粗糙度檢測的兩點(diǎn)之間的高程差。

4.3 激光輪廓儀檢測方法

激光斷面儀是一種非常先進(jìn)的檢驗(yàn)檢測設(shè)備，在目前的高速公路瀝青平整度檢測過程中，應(yīng)用相對廣泛，使用效果較為明顯。此測量方法，對于測量數(shù)據(jù)的收集及信息數(shù)據(jù)的處理具有先進(jìn)性，可實(shí)時(shí)采集相關(guān)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測量的自動控制。同時(shí)，對于采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，可實(shí)現(xiàn)對瀝青路面平整度的高效檢測及管理，通過測量儀器，可實(shí)現(xiàn)對激光測距傳感器及慣性基準(zhǔn)信息的獲取，優(yōu)化路面輪廓系統(tǒng)，這樣能夠有效分析路面平整度。用這種方法測試公路瀝青路面的平整度，可以快速得到測試結(jié)果，而且測試結(jié)果非常準(zhǔn)確，精度可以得到保證。此外，這種檢測方法可以準(zhǔn)確測量道路上的車轍和坑洼。但是，激光切片儀的檢測方法有一定的局限性。在下雨天或路面雜物過多時(shí)，其使用效果會受到一定影響。

此外，原材料質(zhì)量的檢測也是平整度檢測控制的關(guān)鍵。

（1）針對高速公路路面原材料的試驗(yàn)檢測，瀝青路面假設(shè)的過程中，所使用的新材料在采購?fù)瓿珊螅枰晒┴浬趟椭连F(xiàn)場，但是具體施工材料應(yīng)由施工技術(shù)人員進(jìn)行質(zhì)量檢測，開展現(xiàn)場抽樣檢驗(yàn)，對于不合格的瀝青材料應(yīng)予以剔出或者更換，其中集料必須要以施工技術(shù)為前提，按照規(guī)范的相關(guān)要求，按照檢驗(yàn)檢測方法，經(jīng)過檢驗(yàn)合格后，從而保障檢測后能夠投入使用。

（2）瀝青混合料試驗(yàn)檢測：從瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)中的混合料及其組成來看，設(shè)計(jì)的最終結(jié)果為：路面平整度的控制，其使用功能和使用性質(zhì)具有顯著性的變化，尤其是施工材料的使用量上，都具有一定的影響力。因此瀝青路面混合料選擇制備的過程中，必須要使用強(qiáng)度大、穩(wěn)定性高、耐久性和抗滑性能好的材料，并依據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)檢測環(huán)節(jié)，進(jìn)行抽樣檢測，檢驗(yàn)和制作馬歇爾試驗(yàn)過程中所需試件，重點(diǎn)檢測其穩(wěn)定性、流量計(jì)飽和度參數(shù)，還要重點(diǎn)檢測混合料是否能夠滿足設(shè)計(jì)值，依據(jù)試驗(yàn)段路面鉆芯結(jié)構(gòu)取樣，驗(yàn)證施工過程中配合比的可行性，進(jìn)而達(dá)到和實(shí)現(xiàn)各種試驗(yàn)指標(biāo)數(shù)據(jù)。正常施工作業(yè)的過程中，結(jié)合隨機(jī)抽樣法，可按照瀝青混合料具體的設(shè)計(jì)規(guī)范，例如瀝青用量、礦料的級配等要求，對相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)檢測，明確無機(jī)結(jié)合料水泥量的檢測標(biāo)準(zhǔn)，如果存在誤差，則需要及時(shí)調(diào)整和處理。

（3）針對冷再生底基層材料的檢驗(yàn)檢測，結(jié)合具體工程，按照施工順序，再按照施工機(jī)械設(shè)備施工過程中的具體特征，優(yōu)化設(shè)計(jì)3~5種類型的再升式機(jī)械行進(jìn)速度、轉(zhuǎn)子速度等，并形成標(biāo)準(zhǔn)組合的設(shè)計(jì)方案，在優(yōu)化深度設(shè)計(jì)的過程中，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)設(shè)計(jì)深度和設(shè)計(jì)再生系統(tǒng)的作用及其影響控制，利用先刨銑的模式，將即將使用的建筑施工材料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后的篩選處理，進(jìn)而選取合適的級配比，優(yōu)化整體設(shè)計(jì)方案。

（4）道路投入運(yùn)營后，加強(qiáng)對路面的養(yǎng)護(hù)管理，其中路面平整度即主要的管護(hù)內(nèi)容，如果不及時(shí)進(jìn)行管理維護(hù)，會導(dǎo)致瀝青路面平整度下降，嚴(yán)重情況下，會致使路面結(jié)構(gòu)總體破壞，縮短瀝青路面結(jié)構(gòu)的使用壽命。基于此，公路養(yǎng)護(hù)管理中，應(yīng)加強(qiáng)對瀝青路面平整度的分析，為了有效地控制路面平整度，可采取的主要措施如下。

①加強(qiáng)道路養(yǎng)護(hù)，尤其是瀝青路面水破壞較為嚴(yán)重的現(xiàn)象，對于道路排灌設(shè)備要按照一定的頻率進(jìn)行疏通，盡量減少公路積水的現(xiàn)象發(fā)生，尤其是在雨季，這樣能夠有效地避免引起瀝青路面破壞與平整度下降的現(xiàn)象。

②強(qiáng)化路政管理，尤其是涉及混合交通或者不封閉的路段，存在建筑運(yùn)輸車輛超載的現(xiàn)象，使得建筑材料散落一地，過往車輛后續(xù)碾壓，會導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)遭到破壞，對路面平整度也會產(chǎn)生較大的影響。

5 結(jié)束語

近年來，隨著交通領(lǐng)域的快速發(fā)展，隨著珠海港澳大橋的開通和沉管隧道的成熟應(yīng)用，人們對道路交通質(zhì)量的要求越來越高。公路平整度檢測是一項(xiàng)非常重要的工作，通過這項(xiàng)工作可以及時(shí)了解當(dāng)前道路狀況，從而減少各種安全事故的發(fā)生。應(yīng)對路面進(jìn)行準(zhǔn)確檢測和管理，使其處于正確狀態(tài)，并定期檢測和使用路面，以免發(fā)生事故。只有這樣，才能真正提高道路的使用壽命，確保資源得到最合理的利用。隨著JTG 5210—2018《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，公路檢測水平將更加先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的交通強(qiáng)國。