李德寶

（哈爾濱龍江公路勘察設(shè)計(jì)院）

1 路面平整度檢測(cè)技術(shù)

1.1 3m直尺

此方法用于測(cè)定壓實(shí)成型的路面各層表面的平整度,以評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量。但該方法比較落后,測(cè)量效率低下,現(xiàn)已用得較少。測(cè)試時(shí)把3 m直尺輕放于路面上,將畫(huà)圖儀移至其一端,用手將畫(huà)圖儀推向另一端。在這個(gè)過(guò)程中由于路面的凹凸不平,畫(huà)圖儀下面的測(cè)輪帶動(dòng)畫(huà)針上下運(yùn)動(dòng),同時(shí)滾筒輪在輸力輪的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn),并帶動(dòng)紙帶移動(dòng),兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成便使畫(huà)針在紙帶上畫(huà)下了路面的幾何量,并由此求得路面平整度數(shù)值。

1.2 連續(xù)式平整度儀

該方法適用于測(cè)定路表面的平整度,評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量,但不適用于在已有較多坑槽、破壞嚴(yán)重的路面上測(cè)定。采用該類(lèi)測(cè)定儀靈活性較大,既可人拖,也可車(chē)?yán)?但測(cè)試效率較低（檢測(cè)速度≤12 km/h）。測(cè)量時(shí)由人或車(chē)?yán)瓌?dòng)該儀器前進(jìn),由于路面不平引起測(cè)量小輪上下擺動(dòng),并帶動(dòng)位移傳感器的測(cè)桿在傳感器的小孔槽里上下滑動(dòng)。這樣就可以根據(jù)傳感器輸出的電位的正負(fù)及其大小來(lái)確定路面平整度。

1.3 激光路面平整度測(cè)定儀

該類(lèi)測(cè)定儀是一種與路面無(wú)接觸的測(cè)量?jī)x器,測(cè)試速度快,精度高。同時(shí)還可以進(jìn)行路面縱斷面、橫坡、車(chē)轍等測(cè)量,因此該測(cè)定儀有著廣闊的應(yīng)用前景。激光路面平整度測(cè)定儀是一臺(tái)裝備有激光傳感器、加速度計(jì)和陀螺儀的測(cè)定車(chē),它同時(shí)具有先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。工作時(shí),測(cè)試車(chē)以一定的速度在路面上行使,固定在汽車(chē)底盤(pán)上的一排激光傳感器通過(guò)測(cè)試激光束反射回讀數(shù)器的角度來(lái)測(cè)試路面,這個(gè)距離信號(hào)同測(cè)試車(chē)上裝的加速度計(jì)信號(hào)進(jìn)行互差,消除測(cè)試車(chē)自身的顛簸,輸出路面真實(shí)斷面信號(hào)。信號(hào)處理系統(tǒng)將來(lái)自激光傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并記錄下來(lái)。隨著汽車(chē)的行進(jìn),每隔一定間距采集一次數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),可顯示打印國(guó)際平整度指數(shù)等平整度檢測(cè)結(jié)果。

1.4 車(chē)載式顛簸累積儀

車(chē)載式顛簸累積儀測(cè)定路面平整度速度快,價(jià)格低廉,操作簡(jiǎn)便?？捎闷錂z測(cè)的結(jié)果評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用期的舒適性。測(cè)定時(shí)測(cè)試車(chē)以一定的速度在路面上行使,路的凹凸不平引起汽車(chē)的激振,通過(guò)機(jī)械傳感器可測(cè)量后軸同車(chē)廂之間的單向位移累積值VBI,以 cm/km計(jì)。VBI越大,說(shuō)明路面平整度越差。

2 路面彎沉檢測(cè)新技術(shù)

2.1 激光彎沉測(cè)定儀法

這種彎沉儀操作簡(jiǎn)易、精度高、讀數(shù)穩(wěn)定、體積小、質(zhì)量輕、造價(jià)低且容易研制,另外,由于該測(cè)定儀依靠光線(xiàn)作為臂長(zhǎng),可以射得很遠(yuǎn)。加上激光發(fā)射角窄,光點(diǎn)小而紅亮,10m之遠(yuǎn)仍能清晰可見(jiàn),可用于剛性路面彎沉檢測(cè)。在測(cè)定時(shí),將測(cè)定儀固定在路面上汽車(chē)的后輪隙中,利用汽車(chē)駛離被測(cè)點(diǎn)時(shí)路面回彈,帶動(dòng)原固定于地面上的硅光電池測(cè)頭向上升起,使激光器發(fā)出的激光束射到硅光電池上產(chǎn)生光電流。并根據(jù)光電流的大小來(lái)計(jì)算路面回彈變形的數(shù)值,即路面回彈彎沉值。

2.2 自動(dòng)彎沉測(cè)定儀法

整個(gè)測(cè)定是在測(cè)定車(chē)連續(xù)行駛的情況下進(jìn)行的。它可對(duì)路面進(jìn)行高密集點(diǎn)的強(qiáng)度測(cè)量,適用于路面施工質(zhì)量控制、驗(yàn)收和路面養(yǎng)護(hù)管理。該測(cè)定儀在檢測(cè)路段上在牽引車(chē)的作用下以一定的速度行駛,將測(cè)定儀的彎沉測(cè)定梁放在車(chē)輛底盤(pán)的前端并支于地面保持不動(dòng),當(dāng)后軸雙輪隙通過(guò)測(cè)頭時(shí),彎沉通過(guò)位移傳感器等裝置被自動(dòng)記錄下來(lái)。這時(shí),測(cè)定梁被拖動(dòng),以二倍的牽引車(chē)速度拖到下一測(cè)點(diǎn),周而復(fù)始地向前連續(xù)測(cè)定,然后通過(guò)計(jì)算機(jī)輸出路段彎沉檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

2.3 落錘式彎沉儀（FWD）法

落錘式彎沉儀（FWD）是脈沖式動(dòng)力彎沉儀的典型代表,是一種很理想的動(dòng)態(tài)無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。其技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在測(cè)速快,精度高。檢測(cè)最大速度可達(dá)80 km/h,內(nèi)置式落錘彎沉儀的牽引速度可大于100 km/h。此設(shè)備較好地模擬了實(shí)際行車(chē)荷載對(duì)路面的動(dòng)力作用,已被許多國(guó)家廣泛地應(yīng)用到路面檢測(cè)和評(píng)價(jià)中。FWD是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)啟動(dòng)的落錘裝置,使一定質(zhì)量的重錘從一定高度自由落下,沖擊力作用于承載板上并傳到路面,導(dǎo)致路面產(chǎn)生彎沉。通過(guò)距測(cè)點(diǎn)不同距離的傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)層表面的變形,記錄系統(tǒng)將信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。

3 瀝青路面損壞狀況檢測(cè)新技術(shù)

3.1 攝像測(cè)量法

路面破損快速檢測(cè)技術(shù)主要是應(yīng)用攝像技術(shù)對(duì)路面的破損狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)獲取,然后采用圖像處理技術(shù)對(duì)獲得的路面圖像進(jìn)行處理,定量分析路面破損狀況,如裂縫等。這使在風(fēng)吹日曬環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)損壞測(cè)量工作轉(zhuǎn)為室內(nèi)對(duì)膠片的處理,并借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行人工判讀和數(shù)據(jù)記錄。該方法先進(jìn)性高,成本低,會(huì)成為今后一段時(shí)間內(nèi)的路面損壞檢測(cè)的主要手段。

3.2 探地雷達(dá)

探地雷達(dá)可以檢測(cè)瀝青路面厚度,路面脫空、裂縫、陷落、空洞等病害。其檢測(cè)速度可達(dá)80 km/h以上,最大探測(cè)深度大于60 cm。裝有探地雷達(dá)的車(chē)在路上以一定的速度行駛時(shí),探地雷達(dá)發(fā)射電磁脈沖,并在較短時(shí)間內(nèi)穿透路面,脈沖反射波被無(wú)線(xiàn)接收機(jī)接收,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄路面結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)電介質(zhì)常數(shù)的突變情況,根據(jù)測(cè)知的各種路面材料的電介質(zhì)常數(shù)及波速,可計(jì)算出路面各結(jié)構(gòu)層的厚度或給出含水量、損壞位置等數(shù)據(jù)。

4 路面抗滑能力檢測(cè)技術(shù)

抗滑能力主要是指路面摩擦系數(shù)。路面抗滑性能包括縱向和橫向兩個(gè)方面,縱向抗滑性能決定車(chē)輛在剎車(chē)時(shí)的滑行距離,對(duì)避免追尾交通事故的發(fā)生有直接的決定作用；橫向抗滑性能決定車(chē)輛的方向控制能力,對(duì)車(chē)輛彎道行駛安全性較為重要。在檢測(cè)方法上主要有早期英國(guó)的擺式摩擦儀（靜態(tài)、單點(diǎn)檢測(cè)）和現(xiàn)今制動(dòng)測(cè)距（動(dòng)態(tài)、連續(xù)檢測(cè)）的方法。動(dòng)態(tài)連續(xù)式檢測(cè)已成為當(dāng)今國(guó)際上的主流,但在制造上有較大的難度。國(guó)際上檢測(cè)手段較發(fā)達(dá)的國(guó)家有瑞典和美國(guó)等。另一種新的檢測(cè)方法是測(cè)定檢測(cè)車(chē)全剎車(chē)時(shí)的最大減速度,一些研究成果表明,此最大減速度與路面摩擦系數(shù)有較好的相關(guān)性。近幾年國(guó)際上有一些研究采用高分辨率的激光距離傳感器檢測(cè)路面的微觀(guān)特征,并研究其綜合定量指標(biāo)與路面摩擦系數(shù)的相關(guān)性。若這一種新的方法得以認(rèn)可,路面摩擦系數(shù)的快速檢測(cè)將變得更有效和低價(jià)。

我國(guó)目前廣泛采用的主要檢測(cè)設(shè)備為橫向力系數(shù)測(cè)試儀。該設(shè)備的基本原理是,設(shè)定試驗(yàn)輪與行車(chē)方向成一定角度,橫向力與試驗(yàn)輪對(duì)路面荷載的比值即為橫向力系數(shù),反映車(chē)輛在路面上側(cè)滑的危險(xiǎn)性,正常測(cè)速約50 km/h,剎車(chē)式摩擦系數(shù)測(cè)試儀是在行駛的過(guò)程中,每間隔指定的距離自動(dòng)對(duì)測(cè)試輪剎車(chē),剎車(chē)期間測(cè)試輪在路面上滑動(dòng)。根據(jù)傳感器所記錄的力,即可計(jì)算制動(dòng)力系數(shù)。該設(shè)備在美國(guó)是抗滑能力測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備之一,測(cè)試速度最高可以達(dá)到110 km/h。

5 路面車(chē)轍檢測(cè)

車(chē)轍是指沿道路縱向在車(chē)輛集中位置處路面產(chǎn)生的帶狀凹槽。由于交通量的增長(zhǎng)、車(chē)輛渠化交通、持續(xù)高溫等因素的綜合影響,車(chē)轍已經(jīng)成為我國(guó)瀝青路面早期破壞中常見(jiàn)的一種路面病害。

路面車(chē)轍檢測(cè)技術(shù)早期主要采用3m直尺方法,目前在國(guó)際上已發(fā)展到較為完善的程度。美國(guó)ICC公司、South Dakota DOT、澳大利亞ARRB等均能生產(chǎn)快速可靠的車(chē)載式車(chē)轍自動(dòng)檢測(cè)儀。這類(lèi)儀器可進(jìn)行高速、連續(xù)的檢測(cè),具有可靠性高、操作安全、不影響車(chē)輛的正常通行等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)外已得到廣泛應(yīng)用。這類(lèi)儀器主要是采用光學(xué)傳感器（包括激光和紅外傳感器）及超聲波傳感器進(jìn)行測(cè)量,每種傳感器均有一定的適用范圍,未來(lái)的研究將根據(jù)不同需求研究選用合適的傳感器,以期達(dá)到更好的應(yīng)用效果和更高的經(jīng)濟(jì)性。如激光傳感器要求路面不具有較強(qiáng)的陽(yáng)光照射度,而紅外傳感器對(duì)色彩較敏感,超聲波傳感器則對(duì)汽車(chē)產(chǎn)生的噪音較敏感。然而我國(guó)在路面車(chē)轍檢測(cè)方面主要停留在人工檢測(cè)階段,對(duì)車(chē)轍的檢測(cè)局限于對(duì)典型斷面的檢測(cè)。這種檢測(cè)對(duì)典型斷面的選取隨意性大,受主觀(guān)因素影響多,由于手段落后、速度慢,危險(xiǎn)性極大。目前哈爾濱工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)備和算法方面的研究,取得了階段性的成果。

近幾年來(lái),一種新的激光車(chē)轍掃描測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)并有樣機(jī)問(wèn)世,該系統(tǒng)包含兩個(gè)斷面激光掃描器,能采集1 280個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù),取樣率為25斷面/s,在工程應(yīng)用上能更加真實(shí)地反映路面車(chē)轍的實(shí)際情況。系統(tǒng)不受溫度、濕度、路面顏色和平整度的影響,雨天也可測(cè)試。此外,激光車(chē)轍掃描測(cè)試系統(tǒng)具有很高的重復(fù)性以及精確度,測(cè)試高度的精確度為±1mm。預(yù)計(jì)此類(lèi)產(chǎn)品將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

6 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、高精度測(cè)微技術(shù)的進(jìn)步,道路檢測(cè)技術(shù)由人工檢測(cè)向自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)發(fā)展,由破損類(lèi)檢測(cè)向無(wú)損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展,由低速度、低精度向高速度、高精度發(fā)展。

[1]王自明.無(wú)損檢測(cè)診斷現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.227.

[2]丁志軍.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在道橋工程中的應(yīng)用與發(fā)展[J].交通科技與經(jīng)濟(jì),2005,（1）：35-36.

[3]和松,常成利.路面彎沉測(cè)試技術(shù)[J].公路,2002,53（7）：96-100.

[4]丁武洋.路面檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì).商人論壇,2008.

[5]公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（JTG F80/1-2004）[S].中國(guó)公路學(xué)報(bào),2005,18（2）：116-119.