公路路面檢測(cè)的幾點(diǎn)探討
2015-07-02
引言
隨著時(shí)代的進(jìn)步，公路作為交通中的重要樞紐，直接影響著交通的便捷性，因此，加強(qiáng)公路路面檢測(cè)是對(duì)于公路保持良好耐久性、穩(wěn)定性的前提條件。路面的檢測(cè)是高速公路進(jìn)行維護(hù)和正常運(yùn)營(yíng)的重要保障，深入研究公路路面檢測(cè)的問(wèn)題具有非常重要的意義。
一、路面平整度檢測(cè)
路面平整度是衡量路面施工質(zhì)量的重要指標(biāo)，在一段規(guī)定長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)路段內(nèi)，連續(xù)地或者間斷地檢測(cè)公路表面凹凸情況，也就是不平整的指標(biāo)。路面各結(jié)構(gòu)層次的平整度情況能夠影響到路面的平整度，也就是各層的不平整會(huì)累積并在路面表面反映出來(lái)，由于車(chē)輛與公路表面直接接觸，不平整的路面會(huì)增加行駛的阻力，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加振動(dòng)作用。檢測(cè)公路路面平整度的設(shè)備主要分為反應(yīng)類(lèi)和斷面類(lèi)。反應(yīng)類(lèi)設(shè)備是通過(guò)公路路面的凹凸使車(chē)輛振動(dòng)顛簸，測(cè)得車(chē)輛上人員的直接感受到的指標(biāo)，所以它反映的是公路路面舒適性能的指標(biāo)，國(guó)內(nèi)比較常用的是車(chē)載式顛簸累積儀。斷面類(lèi)則是直接檢測(cè)公路路面的凹凸情況，或者通過(guò)精確測(cè)定路面高程來(lái)反映凹凸情況，國(guó)際平整度指數(shù)就是通過(guò)這個(gè)基數(shù)來(lái)建立的。
目前公路路面平整度檢測(cè)方法主要有3m 直尺法、精密水準(zhǔn)儀法、手推式斷面儀法、連續(xù)式平整度儀法、車(chē)載式顛簸累積儀法以及車(chē)載式激光平整度檢測(cè)儀法。三米直尺法測(cè)量比較簡(jiǎn)單，容易操作，但人為因素大，多用于低等級(jí)公路的檢測(cè)。精密水準(zhǔn)儀法和手推式斷面儀法檢測(cè)速度慢，不適合較大規(guī)模的路面檢測(cè)活動(dòng)，通常用于公路管理部門(mén)對(duì)其它相關(guān)儀器進(jìn)行標(biāo)定。連續(xù)式平整度儀法操作簡(jiǎn)單，同時(shí)結(jié)果符合《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)( 土建工程) 》( JTG F/1 －2004) 的相關(guān)規(guī)定，它的局限性是無(wú)法在已有較多坑槽，破損嚴(yán)重的路面上進(jìn)行檢測(cè)。車(chē)載式激光平整度檢測(cè)儀法檢測(cè)速度快，得到的數(shù)據(jù)也較可靠，以前由于依賴進(jìn)口且價(jià)格昂貴無(wú)法全面推廣，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在不斷的推廣。
二、路面彎沉檢測(cè)技術(shù)
路面彎沉是表征路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的重要指標(biāo)。最初是通過(guò)貝克曼梁利用杠桿原理進(jìn)行人工測(cè)試,測(cè)量結(jié)果為單點(diǎn)靜態(tài)回彈彎沉,這種方法技術(shù)簡(jiǎn)便、易于普及,但是檢測(cè)精度受人為和環(huán)境因素影響大、工做效率低。其后又相繼開(kāi)發(fā)生產(chǎn)出自動(dòng)彎沉儀、穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀等。但因其具有動(dòng)力荷載較小,不能完全反映實(shí)際行車(chē)情況的缺點(diǎn),后又被落錘式彎沉儀(FWD)所取代。目前FWD被世界各國(guó)廣泛用于動(dòng)態(tài)彎沉檢測(cè)和結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)。
FWD的工作原理是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下把一定質(zhì)量的重錘由液壓傳動(dòng)裝置提升至一定高度,然后釋放,使其自由下落,落在一剛性圓盤(pán)上(荷載盤(pán)),對(duì)路面產(chǎn)生一個(gè)脈沖荷載,其作用時(shí)間和振幅值非常接近于運(yùn)動(dòng)著的汽車(chē)輪載,在該荷載作用下,路面產(chǎn)生變形,形成彎沉盆。彎沉盆各處的變形或者最大位移值,由分布在彎沉盆不同位置上的數(shù)個(gè)位移傳感器測(cè)定。荷載的大小通過(guò)改變落錘重量,其提升高度可在相當(dāng)大的范圍內(nèi)調(diào)整,并通過(guò)剛性圓盤(pán)作用到路面上,路面的變形由5~9個(gè)位移傳感器測(cè)出。基于彎沉盆數(shù)據(jù)反演路面結(jié)構(gòu)層模量是FWD應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。
三、路面抗滑性能檢測(cè)技術(shù)
公路路面抗滑性能直接影響路面使用性能和道路行車(chē)安全，是路面檢測(cè)的重要指標(biāo)，一般通過(guò)構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)來(lái)反映。在早期進(jìn)行路面抗滑性能檢測(cè)的方法主要是構(gòu)造深度測(cè)試法和擺式儀法，我國(guó)目前應(yīng)用最廣泛路面抗滑性能檢測(cè)的儀器是擺式摩擦系數(shù)儀。但是擺式摩擦系數(shù)儀已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)我國(guó)高速公路工程的發(fā)展需要，主要問(wèn)題是人工選點(diǎn)隨機(jī)性大、精確性較低、測(cè)速較慢，此外該測(cè)試方法對(duì)交通的影響較大，有一定的安全隱患。
歐美國(guó)家使用的是較為先進(jìn)的路面抗滑性能檢測(cè)儀器有剎車(chē)式摩擦系數(shù)測(cè)試儀和不完全剎車(chē)式摩擦系數(shù)測(cè)試儀。這兩類(lèi)路面抗滑性能檢測(cè)儀器在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用推廣過(guò)程中主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題。(1)檢測(cè)儀器價(jià)格昂貴。進(jìn)口的檢測(cè)儀器的價(jià)格非常高，如果能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化對(duì)這類(lèi)先進(jìn)儀器的推廣有很大的推動(dòng)作用。同時(shí)也可以考察其他類(lèi)型的自動(dòng)測(cè)試儀在我國(guó)應(yīng)用可行性。(2)公路管理部門(mén)對(duì)路面抗滑能力的檢測(cè)不夠重視。
四、路面破損狀況檢測(cè)技術(shù)
路面破損檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)一直是路面管理領(lǐng)域的重要研究方向,目前以基于攝影/攝像和模式識(shí)別技術(shù)的圖像檢測(cè)方法應(yīng)用最為廣泛。交通部公路科學(xué)研究所開(kāi)發(fā)了“路面圖像識(shí)別系統(tǒng)”CIAS (Cracking Image Analysis System)。CIAS系統(tǒng)能夠?qū)β访嫫茡p(裂縫、坑槽等)進(jìn)行自動(dòng)分析和處理,確定裂縫位置,計(jì)算裂縫長(zhǎng)度和寬度,并按照我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自動(dòng)歸類(lèi),數(shù)據(jù)處理結(jié)果還可直接發(fā)送給路面管理系統(tǒng)(CPMS)?，F(xiàn)有的路面破損自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)均需采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、離線分離的工作方式,因具有圖象識(shí)別功能、識(shí)別精度較低、數(shù)據(jù)處理工作極大等缺點(diǎn),一定程度上限制其進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。
五、路面厚度檢測(cè)技術(shù)
高速公路路面的厚度檢測(cè)可以采用一種高速檢測(cè)雷達(dá)設(shè)備來(lái)進(jìn)行，幾百公里的公路路面厚度信息的采集只需要一天時(shí)間。當(dāng)裝備了探地雷達(dá)的檢測(cè)車(chē)以一定的車(chē)速行駛在高速公路時(shí)，探地雷達(dá)就會(huì)向地面不斷地發(fā)射能在極短時(shí)間內(nèi)穿透路面的電磁脈沖。然后無(wú)線接收機(jī)會(huì)接收脈沖反射波時(shí)，這些脈沖反射波能夠反映出其返回時(shí)間的長(zhǎng)短。當(dāng)路面結(jié)構(gòu)變化時(shí)就產(chǎn)生出不連續(xù)電介質(zhì)常數(shù)的突變，這些信息都可以通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行記錄。通過(guò)分析這些檢測(cè)到的各個(gè)路面的波速和電介質(zhì)常數(shù)數(shù)據(jù)，能夠計(jì)算出公路路面結(jié)構(gòu)層的路面含水量、路面厚度，甚至是路面損壞部位和損傷程度。探地雷達(dá)不僅可以應(yīng)用于高速公路路面厚度的檢測(cè)工作，還能夠檢測(cè)路面裂縫、脫空以及空洞等缺陷。
目前路面厚度檢測(cè)主要存在以下幾類(lèi)問(wèn)題: 自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備價(jià)格昂貴，很多科研單位限于資金問(wèn)題尚沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)，或僅有一、兩種; 大部分用戶單位缺乏進(jìn)行深層次開(kāi)發(fā)的能力和人員; 科研單位的研究成果在系統(tǒng)化、集成化和市場(chǎng)化上不夠，因此難以推廣。
六、路面檢測(cè)注意事項(xiàng)
在進(jìn)行公路路面檢測(cè)過(guò)程中還需要注意路面沉降、裂縫、車(chē)轍痕跡等相關(guān)問(wèn)題。檢測(cè)過(guò)程中必須有保護(hù)公路路面的意識(shí)，防止由于路面檢測(cè)而產(chǎn)生再次破壞的問(wèn)題，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)和抽樣檢測(cè)能夠降低檢測(cè)過(guò)程中由人為因素帶來(lái)破壞。對(duì)路面的檢測(cè)是維護(hù)其正常運(yùn)營(yíng)的重要措施，在檢測(cè)的過(guò)程中應(yīng)該盡可能的減少對(duì)交通帶來(lái)的影響，同時(shí)檢測(cè)分析結(jié)果在維護(hù)加固路面施工時(shí)，可為選擇方案和合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)。如果路面出現(xiàn)沉降、裂紋、彎曲等問(wèn)題，應(yīng)該綜合研究其成因并評(píng)估破損程度，采取必要的工程措施進(jìn)行維修加固，保障公路順利運(yùn)營(yíng)。
結(jié)束語(yǔ)
總之，隨著公路路面檢測(cè)技術(shù)水平的提高，將極大地提升我國(guó)公路特別是高速公路的設(shè)計(jì)、施工的現(xiàn)代化水平。公路路面檢測(cè)技術(shù)的提高，不僅為設(shè)計(jì)和施工提供可靠的依據(jù)，更是科學(xué)決策路面養(yǎng)護(hù)，維護(hù)高速公路正常運(yùn)營(yíng)，保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展，公路管理部門(mén)所面臨的重要任務(wù)。
