賀慧濤

（衡水中科公路工程試驗(yàn)檢測有限公司，河北 衡水 053000）

1 瀝青路面平整度檢測的必要性

在瀝青混凝土路面質(zhì)量評(píng)估中，平整度是其重要考核指標(biāo)之一。瀝青混凝土路面的平整度在很大程度上決定了后期道路運(yùn)行的平穩(wěn)性、安全性，并且不平整路面易積滯雨水，長期作用下水損將降低路面耐久性及使用壽命。因此，為保證行車的安全性、舒適性以及道路的耐久性，施工單位針對(duì)瀝青混凝土路面施工，不但要保證工藝科學(xué)合理，并且需采取可靠的檢測技術(shù)確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)，為道路運(yùn)行提供可靠的運(yùn)行條件。在實(shí)際的施工過程中，需結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況，采取一種或多種檢測技術(shù)對(duì)瀝青路面平整度進(jìn)行檢測，確保檢測結(jié)果準(zhǔn)確，從而提高瀝青路面的施工質(zhì)量。

2 路面平整度檢測方案比選

某瀝青路面公路呈南北走向，全長25.12km，設(shè)計(jì)為雙向4車道，時(shí)速為80km/h。路面施工采用瀝青混凝土，設(shè)計(jì)厚度為16.5cm。此公路項(xiàng)目建成后的通車量較大，因此對(duì)瀝青混凝土路面的平整度要求較高，需采用合理的路面平整度檢測技術(shù)進(jìn)行檢測。常見的檢測技術(shù)主要有直尺檢測技術(shù)、連續(xù)式平整度檢測技術(shù)、車載式激光平整度檢測儀技術(shù)、車載式顛簸累積儀技術(shù)等?，F(xiàn)選取該公路某標(biāo)段內(nèi)的600m作為試驗(yàn)檢測路段進(jìn)行檢測方案的比選分析。

2.1 直尺檢測技術(shù)

平整度檢測中，將3m直尺設(shè)置在道路路面縱向上。通過目測識(shí)別直尺與路面間的間隙，找到間隙最大的位置，將具有高度標(biāo)線的塞尺插入間隙部位，測量最大間隙值，或通過深度尺測量直尺上頂面與地面的間距，測量獲取的數(shù)據(jù)減去尺高即為平整度差值，單位精確到毫米。

2.2 連續(xù)式平整度儀檢測技術(shù)

連續(xù)式平整度儀測量是基于人或車輛拉力作用，對(duì)儀器進(jìn)行前拉。當(dāng)?shù)缆凡黄秸麜r(shí)，測量輪上下?lián)u擺，帶動(dòng)位移傳感器上下滑動(dòng)。通過傳感器正負(fù)電位輸出值，進(jìn)一步判斷路面的平整度情況。連續(xù)式平整度儀不適合應(yīng)用在破損嚴(yán)重的路面檢測中。

2.3 車載式激光平整度儀檢測技術(shù)

車載式激光平整度檢測儀主要由車輛、陀螺儀、激光傳感器等組成，配備了先進(jìn)的采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。當(dāng)試驗(yàn)檢測車輛勻速行駛在道路上，配置在汽車底盤的激光傳感器對(duì)路面數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，再通過信號(hào)處理系統(tǒng)將激光傳感器所發(fā)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行儲(chǔ)存。車輛在不斷移動(dòng)，檢測數(shù)據(jù)采集也在不間斷更新，通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)并結(jié)合平整度指數(shù)可得檢測結(jié)果。車載式激光平整度檢測儀在應(yīng)用過程中不需要接觸路面，且檢測效率高、檢測精度高。除此之外，車載式激光平整度檢測儀還能實(shí)現(xiàn)路面縱斷面、車轍等檢測工作，應(yīng)用范圍廣且價(jià)值突出。

2.4 車載式顛簸累積儀檢測技術(shù)

車載式顛簸累積儀借助車輛行駛狀態(tài)下的振動(dòng)測量原理，通過機(jī)械傳感器獲取相關(guān)位移信息，從而判定路面平整度情況。具體參照后軸和車輛間發(fā)生單向位移過程中的顛簸累計(jì)值。顛簸累計(jì)值超出合理范圍時(shí)，表明路面平整度較差，可根據(jù)具體數(shù)據(jù)結(jié)合施工情況進(jìn)行質(zhì)量優(yōu)化，提高路面平整度。

由于該公路工程項(xiàng)目有25.12km，相對(duì)來說較長，根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況和現(xiàn)有的檢測設(shè)備，決定采用激光檢測儀對(duì)該公路路面的平整度進(jìn)行檢測。

3 車載式激光平整度檢測儀的特點(diǎn)

本項(xiàng)目檢測使用的車載式激光平整度檢測儀名稱為車載式激光多功能測試儀，不僅能檢測路面的平整度，還能檢測構(gòu)造深度、車轍。該儀器分別由承載車輛、加速度傳感器、激光傳感器、距離傳感器和主控制系統(tǒng)組成，其設(shè)計(jì)檢測距離精度控制在1%內(nèi)。承載車輛主要用于載運(yùn)激光平整度檢測儀整套系統(tǒng)的儀器設(shè)備，其內(nèi)部按照設(shè)備要求布局進(jìn)行專用車輛設(shè)計(jì)，能有效保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

加速度傳感器主要用于測量檢測車車身的垂向運(yùn)動(dòng)，目的是感應(yīng)道路縱斷面的低頻成分。加速度傳感器采用高精度伺服式零頻加速度傳感器，設(shè)計(jì)檢測準(zhǔn)確度為1mg，測量范圍控制在±5g，當(dāng)檢測車駛過被測路面時(shí)，檢測儀整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)二次積分算法處理實(shí)時(shí)采集的路面平整度數(shù)據(jù)，將加速度傳感器測得的垂向加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成道路縱向斷面的垂向高程，同時(shí)也通過行駛車速的變化轉(zhuǎn)化得到車身與縱向斷面的相對(duì)位移數(shù)據(jù)。

激光位移傳感器主要用于測量檢測車車身與道路縱斷面的垂向相對(duì)位移，目的是感應(yīng)道路縱向斷面的高頻成分，且位移傳感器需采用寬頻帶高響應(yīng)頻率激光位移傳感器，目前是將其與加速度傳感器測量經(jīng)二次積分計(jì)算得到的道路縱向斷面垂向高程進(jìn)行矢量合成，可得到道路縱向斷面真實(shí)的相對(duì)高程，其測量范圍控制在200mm內(nèi)，準(zhǔn)確度小于0.5mm。距離傳感器主要用于測量道路縱向斷面縱向位置距離，同時(shí)為測量過程提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序，其距離檢測精度可控制在0.1%范圍內(nèi)。

4 車載式激光平整度儀的檢測原理

通過距離傳感器、加速度傳感器和激光傳感器，分別測量檢測車沿?cái)嗝婵v向行駛的距離、激光傳感器的縱向加速度和激光傳感器到斷面的垂直距離，然后測量出斷面高程。便攜式計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)軟件控制整個(gè)測試過程，并且對(duì)路面高程差進(jìn)行存儲(chǔ)，利用軟件計(jì)算平整度指數(shù)。

5 車載式激光平整度儀檢測過程

參照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG 3450—2019）中使用車載式激光平整度儀測定平整度的方法，檢測分為以下步驟：

（1）準(zhǔn)備工作。安裝檢測儀器，開啟檢測設(shè)備，檢查儀器設(shè)備工作性能是否正常（包括檢測車自身性能），校準(zhǔn)檢測設(shè)備。

（2）預(yù)設(shè)待檢測路面基本信息，并進(jìn)行激光標(biāo)定。由于結(jié)構(gòu)物和施工縫等對(duì)平整度檢測結(jié)果影響較大，所以在檢測前要提前記錄道路結(jié)構(gòu)物樁號(hào)及具體位置，檢測隨行人員在檢測過程中及時(shí)進(jìn)行標(biāo)注。如果是首次使用或間隔一段時(shí)間再使用，或發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常都需重新標(biāo)定加速度傳感器以及距離傳感器。

（3）進(jìn)行檢測系統(tǒng)預(yù)熱，為正常檢測進(jìn)行調(diào)試（通常行駛5～10km）。

（4）按照軟件操作流程以及現(xiàn)場技術(shù)要求，對(duì)路面情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，進(jìn)行平整度檢測。

（5）停止檢測并恢復(fù)儀器各部分至初始狀態(tài)。

（6）檢查檢測結(jié)果的正確性、完整性（包括檢測樁號(hào)準(zhǔn)確性、完整性，異常數(shù)據(jù)原因），如有錯(cuò)誤，則重新檢測。

（7）關(guān)閉系統(tǒng)，整理儀器，結(jié)束測試。

6 數(shù)據(jù)處理

車載式激光平整度檢測儀屬于集成化智能設(shè)備，操作簡單快捷。按上述步驟采集及輸入相關(guān)參數(shù)后，由便攜式計(jì)算機(jī)中的檢測系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果匯總后轉(zhuǎn)換為Excel數(shù)據(jù)表，可直接導(dǎo)出文件數(shù)據(jù)。

7 檢測結(jié)果分析

影響瀝青路面平整度檢測結(jié)果的因素主要涉及3個(gè)方面：路面施工原材料控制、施工工藝控制及檢測過程控制。檢測過程中的影響因素主要包括測試溫度、測試車速、輪胎氣壓、外界光線強(qiáng)弱、路面新舊程度等。本文主要針對(duì)檢測過程對(duì)平整度的影響進(jìn)行分析，忽略原材料及施工工藝的影響，主要對(duì)檢測速度、路面新舊程度兩方面進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。采用以上激光平整度檢測儀對(duì)該公路某試驗(yàn)路段的路面進(jìn)行檢測，結(jié)果如表1所示。

表1 激光平整度儀檢測結(jié)果

表1 （續(xù)）

由于連續(xù)式平整度檢測技術(shù)的精度較高，為進(jìn)一步驗(yàn)證激光平整度檢測儀的檢測效果，對(duì)該試驗(yàn)路段同樣采用連續(xù)式平整度檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，結(jié)果如表2所示。同時(shí)對(duì)該試驗(yàn)路段采用車轍式顛簸累積儀技術(shù)進(jìn)行檢測，結(jié)果如表3所示。

表2 連續(xù)式平整度儀檢測結(jié)果

表3 車轍式顛簸累積儀檢測結(jié)果

由表1和表2的結(jié)果可知，采用上述兩種方法進(jìn)行平整度檢測，平整度指數(shù)IRI基本一致，表明兩種方法都能達(dá)到預(yù)期的效果，但激光平整度檢測儀的檢測效果更高，速度很快。由表3可知，其檢測結(jié)果與表1和表2相差較大，表明車轍式顛簸累積儀檢測出來的平整度指數(shù)IRI精度比連續(xù)式平整度檢測和激光平整度檢測儀檢測出來的平整度指數(shù)IRI精度要低。由此可見，激光平整度檢測儀對(duì)路面進(jìn)行檢測的精度更高、速度更快，可應(yīng)用于整條公路的檢測中。

8 結(jié)語

在瀝青混凝土路面工程質(zhì)量評(píng)價(jià)中，路面平整度是一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。受到路基施工、基層施工、原材料及混合料、路面攤鋪碾壓工藝的影響，路面有時(shí)會(huì)存在平整度不良的問題。路面平整度不達(dá)標(biāo)會(huì)降低駕駛體驗(yàn)，甚至威脅道路運(yùn)行安全。因此，做好瀝青混凝土路面施工工作尤為重要，需施工單位結(jié)合工程實(shí)際明確具體影響因素，并制定科學(xué)的施工控制方案，同時(shí)借助先進(jìn)的路面平整度檢測技術(shù)對(duì)路面質(zhì)量進(jìn)行把關(guān)，這樣才能切實(shí)發(fā)揮瀝青混凝土路面施工技術(shù)的價(jià)值，促進(jìn)道路工程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。