公路瀝青混凝土路面檢測技術分析

陳東海

（廈門市交通建設質量安全中心，福建廈門 361000）

1 項目介紹

1.1 工程概況

本文以海翔大道（官潯立交—西柯立交）完善工程為例展開分析，由于該標K26+520—K28+688.6 路段的路面已運營近十余年時間，隨著廈門各區互聯互通的加快推進，海翔大道成為過境貨運車的交通要道，重載車輛和超限車輛的增多加速了路面病害的發展，路面結構強度降低，表面破壞在所難免。該工程項目施工改造前對全線原路面進行了詳細、全面的調查和檢測，結合調查結果做出路面技術狀況指數PQI評定，路面設計根據道路病害分布情況，綜合考慮造價、豎向設計、路面性能等因素，提出技術可行且經濟合理的路面改造方案。經研究將路面結構定為以下內容：

主車道路面結構組合為4cmSMA-13 細粒式SBS改性瀝青混合料+6cmAC-20 中粒式SBS 改性瀝青混合料+10cmATB-25 粗粒式瀝青碎石混合料+1cm 封層+25cm C25 碾壓混凝土+25cm 5%水泥穩定碎石基層+20cm 3% 水泥穩定碎石底基層+15cm 級配碎石墊層。

輔道路面結構組合為4cmSMA-13 細粒式SBS 改性瀝青混合料+5cmAC-20 中粒式SBS 改性瀝青混合料+7cmATB-25 粗粒式瀝青碎石混合料+1cm 封層+20cm 6%水泥穩定碎石基層+20cm 4%水泥穩定碎石底基層+20cm 級配碎石墊層。

1.2 工程重、難點分析

該工程改建前路面結構為瀝青路面，其具有車流量大、地下管線復雜等特征，所以施工過程會受到諸多外部因素干擾，需要施工單位采用分段施工方法。在改造階段，不可避免會對道路交通產生負面影響，加上該路段兩側分布大量住宅、廠房，所以施工階段還要充分考慮人流密度因素，需要施工單位提前做好部署工作。另外，該工程施工內容較多，包括主車道和輔道，由于現場采用分段施工模式，所以道路無法做到全面封閉，這也在一定程度上增加了施工質量問題和安全風險的發生率，開展路面檢測工作迫在眉睫。

1.3 施工流程

表1 碾壓時間表

2 公路病害特征

2.1 車轍病害特征

車轍是公路工程投入使用后較為常見的病害，如果車轍較深，則會使瀝青混凝土路面形成凹陷。造成這種病害的主要原因可以概括為以下幾個方面：第一，路面耐腐蝕性與設計要求不符，或者公路工程施工長期在高溫、雨水等惡劣環境下進行，從而出現嚴重的車轍病害。第二，車輛超載運行導致路面出現車轍現象。第三，部分公路工程為了快速投入運行，在路面沒有完全干燥就允許車輛通行，導致路面產生車轍病害。

2.2 結構變形特征

公路瀝青混凝土路面一旦產生結構變形問題，將會導致內部結構嚴重破壞，從而影響公路穩定運行。根據施工經驗總結來看，引發路面結構變形的常見原因包括以下幾點：第一，路面積存的雨水滲入基層，導致路面結構變形，對內部結構質量造成嚴重危害。第二，路面防水性能與設計要求不符，在工程長期投入運行后，受環境變化、車輛荷載等諸多因素影響，導致路面結構變形。第三，完成施工任務后，沒有嚴格按照規范要求進行養護管理，導致路面產生縫隙，從而引發結構變形問題。

2.3 沉降不均特征

公路工程在路面施工中會面臨諸多問題和挑戰，其中沉降問題尤為常見。結合施工經驗總結來看，引發路面不均勻沉降的原因有以下幾個方面：第一，路基填土壓實度沒有達到設計要求，導致填方路基出現不均勻沉降現象。第二，強降雨、溫差變化等水文和氣候因素，導致路面出現不均勻沉降問題。第三，軟土地基處理不到位，導致路面出現不均勻沉降問題。

3 公路瀝青混凝土路面檢測技術分析

3.1 路面彎沉檢測技術

彎沉檢測結果能夠直接反映路面結構性能，包括舒適性、安全性等，所以在瀝青混凝土路面施工過程中，做好彎沉檢測工作至關重要。常見檢測方法包括以下幾種。

3.1.1 貝克曼梁法

這種檢測方法的工作原理是對瀝青混凝土路面進行加載，并記錄路面回彈彎沉。在檢測過程中，載重汽車的后軸不得低于10t，同時輪胎充氣壓力要達到0.7MPa 左右，允許誤差值控制在±0.05MPa，將汽車后軸輪隙中間靠前4cm 位置作為測點，并插入測定梁端頭，同時將測定梁的尾部支撐在底座上，在此基礎上測量端部升降幅度。檢測人員需要將車速控制在5km/h 以內，并準確記錄百分表最大數值，車輛駛離后也要做好記錄工作，將兩次記錄結果相減而后乘以二，就是路面的回彈彎沉值[2]。在路面測量中選擇貝克曼梁法需要注意以下事項：首先，檢測人員測出的最終結果是路面回彈彎沉，而非總彎沉。其次，瀝青混凝土路面溫度在20～22℃時無法進行修正，瀝青混凝土層厚超過5cm 的路面彎沉值可以進行修正。最后，優先選擇5.4m 彎沉儀進行檢測，避免工程施工受不均勻沉降影響。

3.1.2 落錘式彎沉儀法

施工前的準備工作事關公路質量的最終好壞，因此，務必要對其保持足夠的關注。工作人員在進行施工之前，要對改性瀝青的組成原材料進行確認，從而確定符合人們需要的材料，對那些不符合要求的材料進行舍棄。另外，相關的施工單位在進行施工工作以前，還應該對使用的機械設備進行嚴密的檢測，排除各種意外情況出現的概率和可能性，以此來保證施工環節能夠順利的完成。在改性瀝青材料的攪拌過程之中，要嚴格的控制時間和溫度，采取有效的措施，確保攪拌保持足夠的均勻。另外，施工單位還需要對施工機械以及設備等進行嚴格的質量檢測，盡量避免在施工的過程之中出現不必要的故障和損壞。

這種檢測方法離不開計算機、測定車等設備的支撐。在檢測過程中，液壓系統在提升重錘和釋放重錘時，全部由計算機控制。重錘產生的沖擊力會直接作用到承接板上，而后由承接板傳遞給瀝青混凝土路面，從而使路面產生一定彎沉。此時，設置在不同區域的傳感器可以準確測量路面的變形情況，并快速傳遞給計算機系統進行科學處理，最終確定測點彎沉。在瀝青混凝土路面施工中，采用這種檢測技術具有速度快、精度高等多種優勢，所以其應用范圍較廣。該檢測方法的技術要點可以歸納為以下方面：首先，測量彎沉時，調整錘重及落高，能夠改變沖擊荷載值。上文案例工程中設計標準軸載是BZZ-100，所以在選擇這種測量技術進行檢測時，要將錘重設置在200～210kg 范圍內，直徑設置在30cm 左右，瀝青混凝土路面壓強為0.7MPa。其次，使用拖車式落錘彎沉儀對路面進行檢測，速度可以達到80km/h，但結合實踐來看，通常速度控制在50km/h 最佳。最后，可以在檢測中設置7 個傳感器，分別裝設在傳感支架和承載板中，保證傳感器和路基距離不大于2.5m，而后測量路面彎沉。

3.1.3 激光自動彎沉儀法

這種檢測方法的工作原理和上文提到的貝克曼梁法原理大致相同，都是圍繞杠桿原理測量路面變形情況。在檢測過程中，需要使用位移傳感器對路面進行自動測量，檢測人員要先將測量架合理設置在路面上，確保測量架穩定后，汽車按照以5km/h 的速度行駛并測量。在測量階段，測頭位置的荷載會逐漸增加，彎沉值也會隨之加大，并且測頭會不斷向下移動，因此檢測人員要準確記錄這一過程的數據變化。一旦測頭超過后軸線15cm 左右，則可以停止采集數據工作，而后將數據錄入計算機系統進行處理，最終得出路面彎沉值。

3.2 路面平整度檢測技術

路面平整度檢測需要嚴格按照標準規范進行，通過檢測結果判斷路面是否存在凹凸不平、沉降不均等問題。在施工過程中，主要可以采用以下幾種方法檢測路面平整度。

3.2.1 3m 直尺檢測法

這種檢測方法在實際操作中需要檢測人員按照標準規范使用3m 直尺測量路面平整度。結合應用效果來看，雖然這種方法操作便捷，但測量結果精確度較低，并且測量周期較長；可以在公路工程施工中作為質量控制的輔助手段，但此方法不適合應用到工程驗收或運營管理等環節。

3.2.2 連續式平整度儀檢測法

這種檢測方法需要將長度3m 的桁架與小梁鉸接在一起，將4 個輪子分別設置在前側和后側，軸間距控制在3m 左右即可。桁架中間位置設置測定輪，能夠自由起落。同時將距離傳感器和位移傳感器分別安裝在機架上，并設置合理的間隔距離，使傳感器能夠快速采集數據。在此基礎上，嚴格按照理論技術方法面對傳感器采集的100m 范圍內的數據方差進行計算。通常情況下，需要將牽引平整度儀的速度控制在5～10km/h 范圍內。

3.2.3 車載式顛簸累積儀檢測法

這種檢測方法需要測試車以一定的速度在路面上行駛，如果路面存在凹凸不平現象，則會導致汽車產生激振情況。此時，通過傳感器裝置對車廂和后軸的累計位移進行測量，并結合測量結果判斷路面是否平整。根據工作經驗來看，通常單向位移累計值越大，說明該公路路面的平整度越差。一般將測試速度控制在32km/h 左右即可，最快不能超過40km/h。這種檢測方法能夠有效測量瀝青混凝土路面的平整度，從而判斷工程施工質量是否滿足設計要求。但此方法并不適用于受損嚴重或坑槽較多的瀝青混凝土路面。

3.2.4 激光路面平整度測定儀檢測法

這種檢測方法在實際運行過程中需要應用到測定車，同時要在測定車上安裝激光傳感器和陀螺儀等設備。在檢測過程中，測試車需要嚴格按照規定速度行駛在路面上，激光傳感器應固定在汽車底部，保證傳感器能夠隨著汽車運行測試路面。在此過程中，車輛上設置的加速度計信號能夠與距離信號之間進行互差，以此來消除車輛運行過程中產生的顛簸，如此可以保證最終得到的路面斷面信號真實、準確。在此基礎上，可以將傳感器中獲取的信號傳入處理系統，并快速轉換為數字信號。需要注意的是，在汽車行駛過程中，要每隔一段時間進行一次數據采集，通過對數據進行處理，能夠得到最終檢測結果，從而判斷路面平整度是否達標。激光路面平整度測定儀在使用過程中無需直接與路面接觸，即可獲得準確性較高的測量結果，并且測試速度較快，可以同時對車轍、斷面等結構進行測量。在公路路面施工過程中，選擇這種方法需要控制好速度，同時要保證路面清潔，避免在雨天或路面有水的情況下檢測，否則會影響檢測結果的準確性。

3.3 路面抗滑性檢測技術

路面抗滑性就是指車輛在運行過程中，輪胎受到制動時沿路面滑移所形成的力。在公路施工過程中，保證抗滑性能達標是提高公路運行安全性、減少交通事故的關鍵條件。在路面施工中常見抗滑性檢測技術有以下兩種。

3.3.1 手工鋪砂法檢測技術

這種檢測方法在使用過程中需要應用量砂桶、推平板等工具。在實際操作中，首先，要做好量砂準備工作，檢測人員要將細砂晾干并進行過篩處理，保證最終得到的細砂規格在0.15～0.3mm 范圍內，而后將細砂放入容器中。在路面檢測過程中，細砂不能重復使用，只能使用一次。其次，通過隨機取樣的方式對需要檢測的路段進行取樣選點，通常檢測點應該設置在車行道上，并且要保證檢測點與路面邊緣的距離在1m 范圍內。檢測人員需要按照測試步驟進行，用毛刷子打掃檢測點周圍的路面，保證路面30cm×30cm的范圍內干凈整潔。最后，要將細砂灌入圓筒中，檢測人員手提圓筒上側在瀝青混凝土路面輕輕叩打，反復3 次，保證細砂密實，而后利用鋼尺將砂面刮平。與此同時，檢測人員需要將細砂倒在瀝青混凝土路面上，并用推平板按照由外向內的順序將細砂攤平，使細砂能夠填入瀝青混凝土路面凹凸不平的縫隙中。在這一步驟操作中，檢測人員要盡可能使細砂鋪成圓形，而后利用鋼板尺測量圓形的直徑，并計算平均值，將最終得到的結果精確到5mm。檢測人員要嚴格按照以上步驟，反復至少3 次。

3.3.2 電動鋪砂法檢測技術

這種檢測方法適合應用在瀝青混凝土路面表面結構深度測量工作中。在實施階段與手工鋪砂法基本相同，都要提前做好量砂準備工作，同時選擇合適的檢測點。在檢測過程中，需要先將鋪砂器設置在玻璃板上，端部安裝漏斗；而后開始灌砂，灌砂量與筒孔齊平即可。為了達到這一目標，可以使用直尺沿筒口刮平，容積一般在50mL 即可。同時，鋪砂器要與漏斗持平，通過漏斗將細砂均勻倒入鋪砂器。在此過程中，漏斗要均衡移動，保證細砂表面平整。但要注意，不能為了平整度使用其他工具刮動細砂。在此基礎上啟動電動馬達，使漏斗緩緩移動，并自動將細砂鋪設成寬度為5cm 的帶狀，直到細砂全部漏完即可。以上步驟重復3 次取平均值，則是瀝青混凝土路面抗滑性檢測的最終結果。

4 結語

綜上所述，瀝青混凝土路面在施工過程中受多種因素影響，容易產生病害，不僅會對公路安全運行造成隱患，還會縮短工程使用壽命。為了切實解決以上問題，有效規避病害發生，就要在施工過程中做好瀝青混凝土路面檢測工作。根據實際案例，從路面抗滑性、平整度、彎沉度三個方面探索行之有效的檢測技術，及時識別施工過程存在的問題和隱患，保證施工任務有序進行，全面提高路面施工質量。