公路路面检测的几点探讨
2015-07-02
引言
随着时代的进步，公路作为交通中的重要枢纽，直接影响着交通的便捷性，因此，加强公路路面检测是对于公路保持良好耐久性、稳定性的前提条件。路面的检测是高速公路进行维护和正常运营的重要保障，深入研究公路路面检测的问题具有非常重要的意义。
一、路面平整度检测
路面平整度是衡量路面施工质量的重要指标，在一段规定长度的标准路段内，连续地或者间断地检测公路表面凹凸情况，也就是不平整的指标。路面各结构层次的平整度情况能够影响到路面的平整度，也就是各层的不平整会累积并在路面表面反映出来，由于车辆与公路表面直接接触，不平整的路面会增加行驶的阻力，同时会产生附加振动作用。检测公路路面平整度的设备主要分为反应类和断面类。反应类设备是通过公路路面的凹凸使车辆振动颠簸，测得车辆上人员的直接感受到的指标，所以它反映的是公路路面舒适性能的指标，国内比较常用的是车载式颠簸累积仪。断面类则是直接检测公路路面的凹凸情况，或者通过精确测定路面高程来反映凹凸情况，国际平整度指数就是通过这个基数来建立的。
目前公路路面平整度检测方法主要有3m 直尺法、精密水准仪法、手推式断面仪法、连续式平整度仪法、车载式颠簸累积仪法以及车载式激光平整度检测仪法。三米直尺法测量比较简单，容易操作，但人为因素大，多用于低等级公路的检测。精密水准仪法和手推式断面仪法检测速度慢，不适合较大规模的路面检测活动，通常用于公路管理部门对其它相关仪器进行标定。连续式平整度仪法操作简单，同时结果符合《公路工程质量检验评定标准( 土建工程) 》( JTG F/1 －2004) 的相关规定，它的局限性是无法在已有较多坑槽，破损严重的路面上进行检测。车载式激光平整度检测仪法检测速度快，得到的数据也较可靠，以前由于依赖进口且价格昂贵无法全面推广，目前已经实现国产，在国内市场正在不断的推广。
二、路面弯沉检测技术
路面弯沉是表征路面结构整体强度的重要指标。最初是通过贝克曼梁利用杠杆原理进行人工测试,测量结果为单点静态回弹弯沉,这种方法技术简便、易于普及,但是检测精度受人为和环境因素影响大、工做效率低。其后又相继开发生产出自动弯沉仪、稳态动力弯沉仪等。但因其具有动力荷载较小,不能完全反映实际行车情况的缺点,后又被落锤式弯沉仪(FWD)所取代。目前FWD被世界各国广泛用于动态弯沉检测和结构性能评价。
FWD的工作原理是通过计算机控制下把一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度,然后释放,使其自由下落,落在一刚性圆盘上(荷载盘),对路面产生一个脉冲荷载,其作用时间和振幅值非常接近于运动着的汽车轮载,在该荷载作用下,路面产生变形,形成弯沉盆。弯沉盆各处的变形或者最大位移值,由分布在弯沉盆不同位置上的数个位移传感器测定。荷载的大小通过改变落锤重量,其提升高度可在相当大的范围内调整,并通过刚性圆盘作用到路面上,路面的变形由5~9个位移传感器测出。基于弯沉盆数据反演路面结构层模量是FWD应用的关键技术。
三、路面抗滑性能检测技术
公路路面抗滑性能直接影响路面使用性能和道路行车安全，是路面检测的重要指标，一般通过构造深度和摩擦系数来反映。在早期进行路面抗滑性能检测的方法主要是构造深度测试法和摆式仪法，我国目前应用最广泛路面抗滑性能检测的仪器是摆式摩擦系数仪。但是摆式摩擦系数仪已经无法适应我国高速公路工程的发展需要，主要问题是人工选点随机性大、精确性较低、测速较慢，此外该测试方法对交通的影响较大，有一定的安全隐患。
欧美国家使用的是较为先进的路面抗滑性能检测仪器有刹车式摩擦系数测试仪和不完全刹车式摩擦系数测试仪。这两类路面抗滑性能检测仪器在国内的应用推广过程中主要存在以下几个问题。(1)检测仪器价格昂贵。进口的检测仪器的价格非常高，如果能实现国产化对这类先进仪器的推广有很大的推动作用。同时也可以考察其他类型的自动测试仪在我国应用可行性。(2)公路管理部门对路面抗滑能力的检测不够重视。
四、路面破损状况检测技术
路面破损检测自动化技术一直是路面管理领域的重要研究方向,目前以基于摄影/摄像和模式识别技术的图像检测方法应用最为广泛。交通部公路科学研究所开发了“路面图像识别系统”CIAS (Cracking Image Analysis System)。CIAS系统能够对路面破损(裂缝、坑槽等)进行自动分析和处理,确定裂缝位置,计算裂缝长度和宽度,并按照我国现行规范的分类标准进行自动归类,数据处理结果还可直接发送给路面管理系统(CPMS)。现有的路面破损自动检测系统均需采用现场检测、离线分离的工作方式,因具有图象识别功能、识别精度较低、数据处理工作极大等缺点,一定程度上限制其进一步广泛应用。
五、路面厚度检测技术
高速公路路面的厚度检测可以采用一种高速检测雷达设备来进行，几百公里的公路路面厚度信息的采集只需要一天时间。当装备了探地雷达的检测车以一定的车速行驶在高速公路时，探地雷达就会向地面不断地发射能在极短时间内穿透路面的电磁脉冲。然后无线接收机会接收脉冲反射波时，这些脉冲反射波能够反映出其返回时间的长短。当路面结构变化时就产生出不连续电介质常数的突变，这些信息都可以通过数据采集系统进行记录。通过分析这些检测到的各个路面的波速和电介质常数数据，能够计算出公路路面结构层的路面含水量、路面厚度，甚至是路面损坏部位和损伤程度。探地雷达不仅可以应用于高速公路路面厚度的检测工作，还能够检测路面裂缝、脱空以及空洞等缺陷。
目前路面厚度检测主要存在以下几类问题: 自动化检测设备价格昂贵，很多科研单位限于资金问题尚没有购买，或仅有一、两种; 大部分用户单位缺乏进行深层次开发的能力和人员; 科研单位的研究成果在系统化、集成化和市场化上不够，因此难以推广。
六、路面检测注意事项
在进行公路路面检测过程中还需要注意路面沉降、裂缝、车辙痕迹等相关问题。检测过程中必须有保护公路路面的意识，防止由于路面检测而产生再次破坏的问题，通过无损检测和抽样检测能够降低检测过程中由人为因素带来破坏。对路面的检测是维护其正常运营的重要措施，在检测的过程中应该尽可能的减少对交通带来的影响，同时检测分析结果在维护加固路面施工时，可为选择方案和合理设计提供依据。如果路面出现沉降、裂纹、弯曲等问题，应该综合研究其成因并评估破损程度，采取必要的工程措施进行维修加固，保障公路顺利运营。
结束语
总之，随着公路路面检测技术水平的提高，将极大地提升我国公路特别是高速公路的设计、施工的现代化水平。公路路面检测技术的提高，不仅为设计和施工提供可靠的依据，更是科学决策路面养护，维护高速公路正常运营，保证国民经济健康发展，公路管理部门所面临的重要任务。
