道路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)即是將路面雷達(dá)（GPR）應(yīng)用技術(shù)和落錘式彎沉儀（FWD）、摩擦系數(shù)測(cè)試儀（CFME）、激光斷面儀（RSP）、路面攝像系統(tǒng)等其他路面無(wú)損檢測(cè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)用以整體評(píng)價(jià)路面性能，開(kāi)發(fā)路面管理系統(tǒng)（Pavement Management System，簡(jiǎn)稱PMS），對(duì)道路進(jìn)行日常探測(cè)監(jiān)察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)層中存在的隱患、掌握道路的內(nèi)在質(zhì)量和使用壽命、研究路面結(jié)構(gòu)層受損程度及影響因素、分析質(zhì)量變化的趨勢(shì)和規(guī)律、指導(dǎo)道路的養(yǎng)護(hù)和修補(bǔ)等綜合應(yīng)用技術(shù)。
1、落錘式彎沉儀檢測(cè)技術(shù)
在道路工程中，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要用于路面的彎沉檢測(cè)。在檢測(cè)設(shè)備方面，上世紀(jì)50年代出現(xiàn)了第一套無(wú)損檢測(cè)設(shè)備貝克曼梁，60年代后，自動(dòng)彎沉儀、穩(wěn)態(tài)動(dòng)力（激振式）彎沉儀和脈沖式彎沉儀相繼出現(xiàn)。總的發(fā)展趨勢(shì)是由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)、由人工向自動(dòng)化、由一般技術(shù)向高新技術(shù)發(fā)展。目前，國(guó)際上己普遍采用FWD測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行路面彎沉檢測(cè)，根據(jù)路面彎沉觀測(cè)結(jié)果反演路面各層材料的強(qiáng)度已逐步成為路面結(jié)構(gòu)性能分析和質(zhì)量評(píng)估的重要手段。
1．1 研究應(yīng)用概況
根據(jù)FWD檢測(cè)結(jié)果反算路面結(jié)構(gòu)層模量在國(guó)際上已開(kāi)展了20多年的研究?，F(xiàn)有研究成果大致可分為兩類：數(shù)據(jù)庫(kù)法和迭代法。美國(guó)德克薩斯A&M大學(xué)在數(shù)據(jù)庫(kù)方面開(kāi)展了10多年深入而系統(tǒng)的研究，開(kāi)發(fā)出了商品化軟件MODULUS。近年來(lái)，鄭州大學(xué)、交通部公路所、長(zhǎng)沙理工大學(xué)等單位開(kāi)展了路面結(jié)構(gòu)層模量反算方面的研究。其中，河南省道路檢測(cè)工程技術(shù)研究中心（鄭州大學(xué)）研制開(kāi)發(fā)出模量分析軟件SIDMOD，并在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。
1．2 技術(shù)特點(diǎn)
FWD通過(guò)電腦控制下的液壓系統(tǒng)提升并下落一重錘，對(duì)路面施加脈沖荷載，并通過(guò)剛性圓盤(pán)作用到路面上，其荷載大小的調(diào)整可由改變錘重和提升高度來(lái)實(shí)現(xiàn)，并由傳感器測(cè)定路面變形。FWD測(cè)速快（每測(cè)點(diǎn)約40秒），精度高（分辨率為1 Izm），能準(zhǔn)確測(cè)定多點(diǎn)彎沉并較好地模擬了行車荷載的動(dòng)力作用，目前被認(rèn)為是理想的路面無(wú)損檢測(cè)設(shè)備。
1．3 工程實(shí)例
安新高速公路于1997年11月底通車，全線長(zhǎng)121．704 km，各層由上到下為：8 cm中粒式瀝青混凝土；5 cm粗粒式瀝青混凝土；7 cm熱拌瀝青碎石（下設(shè)透層油一道）；20 cm水泥穩(wěn)定碎石基層；35 cm12％ 石灰穩(wěn)定土。
工程采用Dynatest 8000型落錘式彎沉儀，對(duì)安新高速公路全線左幅和右幅的行車道和超車道的右輪跡進(jìn)行了彎沉測(cè)試并進(jìn)行病害位置定位。每車道測(cè)試間距為100 In，行車道與超車道按50 in交錯(cuò)進(jìn)行測(cè)試。FWD加載盤(pán)直徑為30 cm，荷載設(shè)置為5 t。
根據(jù)95測(cè)試規(guī)程要求，每級(jí)荷載下重復(fù)測(cè)試三次，取后兩錘測(cè)試結(jié)果的平均值作為計(jì)算依據(jù)。對(duì)1km內(nèi)的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行平均得到平均彎沉盆信息，然后根據(jù)其均值和變異性進(jìn)行進(jìn)行分段，見(jiàn)表1。通過(guò)對(duì)探測(cè)結(jié)果的分析，得到路基路面主要病害為基層不密實(shí)、脫空、松散，底基層松散和土基缺陷等。
統(tǒng)計(jì)顯示，全線整體剛度左幅大于右幅。分段彎沉為84．0～214．7 Ixm，顯示全線各車道彎沉變化較大。對(duì)于全線行車道，左幅彎沉平均值為119．0 Ixm，右幅彎沉平均值為121．8 m；對(duì)于全線超車道，左幅彎沉平均值為124．6 I．zm，右幅彎沉平均值為138．8m?？傮w講，整體剛度行車道大于超車道，原因在于行車道維修養(yǎng)護(hù)面積大，很多路段的基層已換為混凝土材料，使其整體剛度得以提高。
根據(jù)彎沉檢測(cè)結(jié)果，利用模量分析軟件SIDMOD反算路面各層模量，分層分段進(jìn)行評(píng)價(jià)，見(jiàn)表2。
統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：路面結(jié)構(gòu)層模量變化很大，部分路段模量較低，特別是石灰土底基層模量較低；對(duì)于面層和基層的綜合模量，行車道大于超車道，原因在于行車道已經(jīng)過(guò)大面積維修，很多路段的基層已經(jīng)換為混凝土材料，使整體剛度得以提高。
2、探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)
2．1 研究應(yīng)用概況
1904年，德國(guó)Hulsemeyer首次嘗試用電磁波信號(hào)來(lái)探測(cè)遠(yuǎn)距離地面金屬體，這便是探地雷達(dá)的雛形。上世紀(jì)70年代后，隨著電子技術(shù)的發(fā)展以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，探地雷達(dá)的應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，從冰層、巖礦等弱耗介質(zhì)擴(kuò)展到土層、巖層等有耗介質(zhì)，覆蓋了礦產(chǎn)資源勘探、巖石勘查、結(jié)構(gòu)調(diào)查等眾多領(lǐng)域。在歐洲，主要以芬蘭Roadscanner公司Timo Saarenketo的研究成果為代表，在美國(guó)則以德克薩斯A&M大學(xué)交通研究所的Tom Scullion的研究成果為代表。我國(guó)對(duì)探地雷達(dá)應(yīng)用和研究始于上世紀(jì)80年代，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、長(zhǎng)沙交通學(xué)院、鄭州大學(xué)等單位開(kāi)展了長(zhǎng)期研究，并取得了重要成果。
2．2 技術(shù)特點(diǎn)
路面雷達(dá)是專門(mén)用于道路結(jié)構(gòu)層探測(cè)的探地雷達(dá)系統(tǒng)。其原理是利用高頻電磁波以寬頻帶脈沖形式，由地面通過(guò)天線定向送人地下，經(jīng)存在電性差異的地層或者目標(biāo)體反射后返回地面，被另一天線所接收。路面材料介電特性的差異是路面雷達(dá)應(yīng)用的先決條件，因此，通過(guò)對(duì)時(shí)域波形的處理和分析及介質(zhì)介電特性的研究，可以確定地下界面或地質(zhì)體的空間位置及地下介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。主要用于路面厚度檢測(cè)，材料評(píng)估和路面病害調(diào)查等方面。路面雷達(dá)測(cè)量厚度過(guò)程見(jiàn)圖1。
2．3 工程實(shí)例
采用路面雷達(dá)對(duì)安新高速公路行車道、超車道進(jìn)行了檢測(cè)，利用SIDTHK軟件對(duì)GPR檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理并得到了面層和基層的厚度，見(jiàn)表3。
雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果分析表明：面層和基層厚度變異性較大，并通過(guò)圖像對(duì)比確定安新高速公路路基路面病害主要為基層脫空、松散和土基缺陷等。
3、平整度檢測(cè)技術(shù)
平整度檢測(cè)貫穿于工程施工、質(zhì)量檢測(cè)、評(píng)定、驗(yàn)收及運(yùn)營(yíng)等各個(gè)環(huán)節(jié)。檢測(cè)設(shè)備、原理和方法多種多樣，檢測(cè)結(jié)果因檢測(cè)設(shè)備不同而有較大差異。美國(guó)、澳大利亞等國(guó)的平整度檢測(cè)技術(shù)處于領(lǐng)先水平，如美國(guó)ICC公司和澳大利亞ARRB生產(chǎn)的慣性激光斷面儀和手推式斷面儀，在國(guó)際占有一定市場(chǎng)，就我國(guó)而言，連續(xù)式激光斷面儀是目前國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的平整度檢測(cè)設(shè)備 。平整度檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)在于傳感器選型、二次積分器設(shè)計(jì)及軟件開(kāi)發(fā)，其工作難度體現(xiàn)在數(shù)據(jù)處理軟件編程和系統(tǒng)調(diào)試。
4、抗滑能力檢測(cè)技術(shù)
在檢測(cè)方法上主要有早期英國(guó)的擺式摩擦儀和現(xiàn)今制動(dòng)測(cè)距的方法。在研究方面動(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。一種新的檢測(cè)方法是測(cè)定檢測(cè)車全剎車時(shí)的最大減速度。一些研究成果表明，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)目前采用的主要檢測(cè)手段仍為擺式摩擦儀，由于是靜態(tài)單點(diǎn)抽樣檢測(cè)，其效率和可靠性無(wú)法滿足公路管理的需要。今后需開(kāi)展此方面的檢測(cè)技術(shù)的研究，重點(diǎn)應(yīng)集中在采用何種技術(shù)以實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)的檢測(cè)。
5、路面破損攝像檢測(cè)技術(shù)
路面破損攝像檢測(cè)技術(shù)主要是應(yīng)用照像及CCD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 。路面破損檢測(cè)的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)車載式自動(dòng)破損檢測(cè)系統(tǒng)，包括路面圖像攝影、錄像系統(tǒng)及其配套的檢測(cè)裝置和系統(tǒng)軟件。目前路面破損圖像識(shí)別、破損程度的自動(dòng)評(píng)價(jià)等日漸集成化。如美國(guó)Pavedex和CRISO公司開(kāi)發(fā)的路面破損圖像識(shí)別軟件在自動(dòng)識(shí)別路面破損類別的同時(shí)，也可自動(dòng)判別路面破損程度，并將結(jié)果存人PMS系統(tǒng)中為路面養(yǎng)護(hù)決策服務(wù)。
6、結(jié)語(yǔ)
路面無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，不僅提高了路面性能檢測(cè)和工程質(zhì)量評(píng)價(jià)水平，也促使道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)更趨科學(xué)化、合理化，并滿足社會(huì)對(duì)道路交通服務(wù)質(zhì)量的要求。深入系統(tǒng)地進(jìn)行研究，積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的路面快速檢測(cè)技術(shù)，其意義就顯得尤為重要。
