高速公路路面无损检测技术的研究

邓晓波

【摘 要】现有高速公路路面损坏形式及特征多样，对新建公路和已有公路进行检测成为一项非常重要的任务。当前路面检测技术由破损检测向无损检测发展，本文就几种无损检测技术进行分析介绍。

【关键词】高速公路；路面；无损检测

前言

近几年虽然我国在高速公路路面检测方面发展迅速，但仍然存在不少问题：检测指标不完善，路面水损害、沥青路面老化程度等都没有评定指标；不同仪器检测同一指标结果有差异，如激光纹理仪与铺砂法测构造深度；大部分检测方法是有损检测，破坏了路面的结构，如压实度、厚度检测；大多数检测手段测速低、可靠性差，有些人工操作为主的检测手段仍在沿用。今后，道路工程检测技术发展的总体趋势是：由人工向自动化检测技术发展，由破损类检测向无损检测技术发展，由一般技术向高技术发展。对此，笔者对路面无损检测技术进行了专门的分析研究。

一、路面平整度的检测

目前能检测道路平整度的测试设备主要有精密水准仪、手推式断面仪、响应式平整度仪、激光断面仪等，其中激光断面仪效率高，检测数据精确，易于使用，在我国已得到广泛应用。

激光传感器系统可以由司机一人进行操纵，其采集数据的速度可以达到110km/h。激光传感器、加速度计以及可选装的IMS安装在汽车前部的刚性铝制防护罩（传感器单元或传感器架）内。传感器架基本单元长约1.83m，在其两端可分别加装一个0.25m长的翼架。这样整个传感器架总长约2.33m。每个翼架可容纳一个激光传感器，以一定的角度安装，这样可以有效地增加传感器架的测量宽度，使每端大约增加30cm的测量宽度。整个传感器架的的测试有效宽度约为2.90m。激光传感器系统每100米采集一个点，实时显示国际平整度指数IRI值，根据输出的国际平整度指数IRI，可以计算出路面的平整度指数RQI：

a0标定系数，采用0.0185；a1标定系数，采用0.437。

二、路基路面承载能力检测

回弹弯沉值是用来表示路基路面承载能力的，回弹弯沉值越小，承载能力越大；反之则越小。通常所说的回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮隙中间处的最大回弹弯沉值。回弹弯沉值可以反映路基路面的综合承载能力，是一个重要的基本参数。弯沉值检测的方法有落锤式弯沉仪（FWD）、便携式落锤弯沉仪（PFWD）、贝克曼梁法等，现就贝克曼梁法进行介绍。

贝克曼梁法适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，用以评定其整体承载能力，可供路面结构设计使用；测定的路基、柔性路面的回弹弯沉值可供交工和竣工验收使用；可为公路养护管理部门制定养路修路计划提供依据。检测方法如下：

在测试路段布置测点，其距离随测试需要而定，测点应在路面行车车道的轮迹带上，并用白油漆或粉笔划上标记。将试验车后轮轮隙对准测点后约3 ～ 5cm处的位置上。将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处，与汽车方向一致，梁臂不得碰到轮胎，弯沉仪测头置于测点上（轮隙中心前方3 ～ 5m处），并安装百分表于弯沉仪的测定杆上，百分表调零，用手指轻轻叩打弯沉仪，检查百分表是否稳定回零。弯沉仪可以是单侧测定，也可以双侧同时测定。测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进，百分表随路面变形的增加而持续向前转动。当表针转动到最大值时，迅速读取初读数L1 。汽车仍在继续前进，表针反向回转：待汽车驶出弯沉影响半径（3m 以上）后，吹口哨或挥动红旗指挥停车。待表针回转稳定后读取终读数 L2 。汽车前进的速度宜为5km/h左右。 结果计算及温度修正：

（1）计算测点的回弹弯沉值。

路面温度为T的回弹弯沉值 LT=（L1-L2）*2

（2）进行弯沉仪支点变形修正时，计算路面测点的回弹弯沉值。

（3）沥青面层厚度大于5cm且路面温度超过（20土2）℃范围时，回弹弯沉值应进行温度修正。

（4）计算平均值和标准差时，应将弯沉特异值舍弃。对舍弃的弯沉值过大的点，应找出其周围界限，进行局部处理。用两台弯沉仪同时进行左右轮弯沉值测定时， 应按两个独立测点计， 不能采用左右两点的平均值。

（5）弯沉代表值不大于设计要求的弯沉值时得满分；大于时得零分。

三、路面离析检测

沥青混合料的离析会造成沥青沥青表面粗细集料的不均匀分布以及路面密实状况不同。路面离析检测的方法包括凭借路表情况进行判断的视觉观察法；凭借路表纹理不同进行判断的构造深度法；凭借路面材料密实情况变化进行判断的密度法、渗水试验法；凭借混合料级配分布变化的取芯法；基于热成像技术的红外热像仪法。

1、原位密度法和渗水试验

密度的变化程度可反映出混合料的不均匀程度。原位密度法是指在路表不进行钻芯取样直接测试路面密度，根据路面密度的变化情况判别离析的发生程度。常用的方法有核子密度仪法、无核密度仪法、探地雷达法等。路面不同位置处渗水试验结果与离析的不同程度具有一定的相关性。

2、钻芯取样法

对成型的沥青面层进行钻芯取样，分析芯样的材料组成及芯样密度等来评定，是判断沥青混合料离析最为直接的的方法。费时费力，且表面层施工一般不允许过多取芯，故应仅在发现面层明显离析，才采用此法进行调查。可在摊铺后、碾压前从摊铺面不同宽度位置取样来评价摊铺面的均匀性。

3、红外热像仪法

探测摊铺面沥青混合料温度变化来判别其温度离析状况。温度离析为面域问题，常规温度计只能取得单点的温度数值，而红外热像仪提供摊铺面的温度分布情况，研究施工现场的温度离析状况只能采用红外热像仪。

四、路面摩擦系数检测

自动化摩擦系数检测设备近几年来逐渐从英国、瑞典等国家引入我国。根据测试方法的不同，此种设备可分为三类：横向力系数测试仪、刹车式摩擦系数测试仪、不完全刹车式摩擦系数测试仪等。横向力系数测试仪在我国应用最广泛，由于从国外引进价格较高，20-世纪90年代中期实现了国产化。该设备的基本原理是设定试验轮与行车方向成一定角度.横向力与试验轮对路面荷载的比值即为横向力系数，反映车辆在路面上侧滑的危险性，正常测速约50km/h。刹车式摩擦系数测试仪是在行驶的过程中，每间隔指定的距离自动对测试轮刹车，刹车期间测试轮在路面上滑动，根据传感器所记录的力，即可计算制动力系数。该设备在路面上的测试速度为50km/h左右，在欧洲应用较多，由于不是现行规范规定的采集设备，在进行摩擦系数测试时需进行与摆式仪或横向力系数测试仪间的对比试验，建立两者之间的关系。目前在路面抗滑能力测试方面仍主要采用摆式仪，横向力系数仪已逐渐拥有了相当多的用户，刹车式和不完全刹车式摩擦系数测试仪目前仅有少数用户。可以预见，由于在安全性和精度方面的优势，自动化摩擦系数仪在我国将成为主流。

五、结束语

就国内目前情况看，尽快组织力量，投入资金，并在国内外已有成果基础上，深入系统地开展沥青路面快速检测与养护技术的研究，发展我国自主知识产权的路面快速检测技术，提升我国路面检测技术的规范和行业标准，促进我国路面检测技术的发展、应用及实施，对于全面提高我国公路的管养水平，进而全面提高我国公路工程质量，具有重要意义。

参考文献：

[1] 梁新政.路面无损检删技术新发展[J].中南公路工程，2012（02）.

[2] 叶青.激光技术在公路又程中的应用简介[J].中南公路工程，2012（06）.