高速公路施工階段路面檢測技術(shù)綜述
2015-06-01
引言
隨著時代的不斷進步，公路作為城市交通網(wǎng)中的重要樞紐，直接影響到城市交通的便捷性，因此公路工程應(yīng)該保證其良好的耐久性、穩(wěn)定性以及較高的服務(wù)水平，對公路實施預(yù)防性養(yǎng)護必不可少。公路路面檢測是實施預(yù)防性養(yǎng)護的前提條件。每投入1元預(yù)防性養(yǎng)護資金可節(jié)約3～10元改正性養(yǎng)護資金，使得路面始終保持在可接受的性能水平之上。路面的檢測是高速公路進行維護和正常運營的重要保障，深入研究公路路面檢測的問題具有非常重要的意義。
一、建立高速公路檢測系統(tǒng)的必要性
1、存在的問題
1.1高速公路的檢測缺少完整的、系統(tǒng)的資料，因而對事故的發(fā)展缺乏預(yù)見性。
1.2養(yǎng)護檢測運行機制落后，重建輕養(yǎng)思想嚴(yán)重，不重視科技進步，對養(yǎng)護檢測資金投入不足。
1.3缺乏養(yǎng)護檢測和處理過程管理技術(shù)檔案，對公路的竣工資料、養(yǎng)護檢測記錄等未能實現(xiàn)有效的電子資料檔案管理，無法實現(xiàn)即查即用。
2、必要性
2.1建立高速公路全生命周期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中心，可對高速公路的設(shè)計結(jié)構(gòu)、施工材料、通車時間和進行各種基礎(chǔ)養(yǎng)護的數(shù)據(jù)記錄和保存;
2.2改善高速公路數(shù)據(jù)采集影響道路正常交通、操作危險性大的作業(yè)方式，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集格式和要求，大大提高工作效率和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性;
2.3可解決高速公路路面資料完整保存、查詢和調(diào)用困難的局面，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)的管理，并便于數(shù)據(jù)的實時更新;
2.4可針對病害建立生命周期模型，實現(xiàn)對高速公路路面病害發(fā)展全過程的跟蹤、檢測，因地制宜地制定養(yǎng)護方案;
2.5規(guī)范高速公路公路技術(shù)人員的日常工作，培養(yǎng)技術(shù)人員對數(shù)字化檢測技術(shù)的認知，形成良好的信息化工作習(xí)慣。
二、路面抗滑性能檢測
高速公路道路表面應(yīng)有適應(yīng)的抗滑力，以確保安全行車。若高速公路道路表面抗滑力不夠，汽車啟動后就會發(fā)生空輪打轉(zhuǎn)情況；汽車在彎道上轉(zhuǎn)彎時，就會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，易發(fā)生事故；速度較決行駛緊急剎車時，剎車距離就會增長。以上幾種現(xiàn)象都非常容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，經(jīng)過調(diào)查分析，絕大部分交通事故的發(fā)生都是由于路面抗滑力不足所導(dǎo)致的。所以，對于高速公路道路表面來說，抗滑力性能的檢測結(jié)果是一項非常重要的質(zhì)量評定指標(biāo)?？够菽艿某Ｓ脺y試方法有：擺式儀法、激光構(gòu)造深度儀法和橫向抗滑系數(shù)測試車。
1、擺式儀法
擺式儀法的工作原理是當(dāng)擺式儀的擺錘從任意高度自由滑落時，擺錘下面加裝的橡膠滑塊就會接觸到試驗道路表面。由于擺錘的勢能由于二者之間的接觸摩擦而損耗，因此，回擺的擺錘只能小于之前擺錘下落的高度。那么，試驗路段表面摩擦阻力越小，擺錘回擺時的高度就越大，說明擺錘的擺值也就小。擺式儀法檢測前隨機選擇試驗路段，記錄測試點所在試驗路段的橫截面位置，將檢驗儀器放在測試試驗點，開機運行，使擺錘自由滑過已灑水的路面，指針即可對應(yīng)指出試驗路段表面的擺值。在同一試驗路段，重復(fù)多次測量后取其平均值作為該測試點試驗路段表面的抗滑值。通過擺式儀法可以測定出柔性瀝青道路表面以及剛性水泥混凝土道路表面的抗滑值，同時可以評定出上述兩種路面在道路濕滑的情況下的抗滑能力。
2、激光構(gòu)造深度儀法
利用激光測距原理量測深度變化(同激光平整度儀)。激光構(gòu)造深度儀檢測速度可以達到5km／h，即人的步行速度。該儀器測試法具有儀器運輸方便、操作快捷，試驗結(jié)果可靠性好，試驗造價低廉的優(yōu)。
3、橫向抗滑系數(shù)測試車
橫向抗滑系數(shù)測試車的工作原理：在測試車上加裝兩個試驗輪胎，通過調(diào)整它們的角度，使測試車在行駛時有一定角度的偏轉(zhuǎn)。測試車在潮濕的試驗路段以一定速度行駛時，加裝的試驗輪胎會受到側(cè)向摩擦阻力作用，用此摩擦阻力的數(shù)值除以試驗輪胎的載重得到的數(shù)值，即為試驗路段的橫向力系數(shù)。橫向力系數(shù)越大，說明路面抗滑能力越強。
三、路面彎沉檢測技術(shù)
進行路面強度的檢測主要有破損試驗和無破損試驗兩大類。進行破損類檢測是通過在公路路面各結(jié)構(gòu)層內(nèi)鉆取試樣后，通過試驗進行物理力學(xué)性狀的分析，以此來確定所需要的計算參數(shù)，然后就可以計算路面的結(jié)構(gòu)承載能力。進行無破損類路面檢測則不需要破損路面結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層，可以采用路面彎沉檢測技術(shù)來估算路面的結(jié)構(gòu)強度。衡量公路路面強度的一項重要指標(biāo)是路面彎沉。路面彎沉檢測技術(shù)經(jīng)歷了靜態(tài)彎沉測量、穩(wěn)態(tài)彎沉測量和脈沖動力彎沉測量這三個發(fā)展階段。在靜態(tài)彎沉測量階段使用最多的是貝克曼梁式彎沉儀。但是這種儀器有一定的局限性，只可以檢測單點最大彎沉值，而沒辦法模擬在實際路況中的汽車荷載的工況。進行穩(wěn)態(tài)彎沉測量的儀器最具有代表性的設(shè)備是動力彎沉儀，但是它也有一定的缺陷，對應(yīng)力敏感材料有影響且存在自重靜力頂載。進行脈沖動力彎沉測量主要用的是落錘式彎沉儀，該儀器能夠很好的模擬車輛荷載作用的加載系統(tǒng)，同時能夠通過數(shù)字化信息技術(shù)進行多級加荷，然后通過計算機來進行數(shù)據(jù)采集和分析。在進行公路路面彎沉檢測時具有精度高、速度快和自動化水平高等優(yōu)勢，在大規(guī)模的公路路面彎沉檢測工程中特別適用。綜上可知目前工程上常用的彎沉檢測儀器有貝克曼梁彎沉儀、自動彎沉儀、穩(wěn)定動彎沉儀、脈沖彎沉儀四種。前兩種能夠測得公路表面的最大彎沉儀值，是一種靜態(tài)測定;后兩種能夠測得公路表面的最大彎沉值和彎沉盆，是一種動態(tài)測定。
路面平整度檢測技術(shù)
路面平整度是路面評價及路面施工驗收中的—個重要指標(biāo)，主要反映的是路面縱斷面剖面曲線的平整性。當(dāng)路面縱斷面剖面曲線相對平滑時，則表示路面相對平整，或平整度相對好，反之則表示平整度相對差。好的路面則要求路面平整度也要好。平整度的測試設(shè)備分為斷面類和反應(yīng)類兩大類
1、車載式顛簸累積儀
車載式顛簸累積儀的工作原理是測試車在所需檢測的路面以一定速度行駛時，測試車后軸與車廂之間的單向位移累積值V BI表示路面的平整度，以cm／km為{寸量單位。V BI值越小，說明路面平整度越好。該測試方法具有測試速度快、儀器價格低廉和操作簡便的特點。
2、激光路面平整度測定儀
激光路面平整度測定儀是一臺具有先進的數(shù)據(jù)采集和處理功能的由激光傳感器、加速度計以及陀螺儀組成的測定車。測量儀器隨著測定車的行進，按照設(shè)定的時間間隔采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，將平整度檢測結(jié)果記錄和保存。該測量儀器與路面無接觸，檢測精度高速度快，而且同時可以對路面縱斷面、橫坡、車轍等進行測量，因此該測定儀在公路檢測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
結(jié)束語
路面檢測技術(shù)發(fā)展趨勢是由人工檢測向自動化檢測發(fā)展，由低速檢測向高速檢測發(fā)展，由破損類檢測向無破損檢測發(fā)展。提高公路路面檢測技術(shù)不僅能夠給公路的設(shè)計和施工提供更可靠的分析數(shù)據(jù)，還能夠使路面養(yǎng)護的措施更科學(xué)合理，對維護公路交通網(wǎng)的正常運營，保證經(jīng)濟健康發(fā)展具有十分積極的意義。
