關于公路路面檢測的探討
2015-03-20
引言
公路基礎設施建設是我國國民經濟發(fā)展的基礎，也是公路運輸能力提升的關鍵環(huán)節(jié)。隨著時代的不斷進步，交通事業(yè)的快速發(fā)展，我國公路質量及公路網絡的建設與完善有了更高的要求。因此，路面的檢測是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、路面平整度檢測
1、激光路面平整度測定儀法
激光路面平整度測定儀是利用激光的光時差原理來測定路面的平整度的。它除了有激光傳感、陀螺儀測定和加速度計算的功能外，還具有先進的數(shù)據采集和處理功能。激光傳感器固定在汽車底盤上，當車在路面上勻速行駛時，它通過測試激光束反射回讀數(shù)器的角度來測試路面，獲得距離信號，然后把它同測試車上的加速度計信號進行互差，排除測試車本身的顛簸，從而輸出反映路面平整度的斷面信號。信號處理系統(tǒng)將來自激光傳感器的模擬信號轉換成數(shù)字信號并記錄下來?？梢噪S著汽車的行進，每隔一定間距采集一次數(shù)據。通過數(shù)據分析系統(tǒng)，可顯示打印國際平整度指數(shù)等平整度檢測結果。
激光路面平整度測定儀是一種與路面無接觸的測量儀器，它操作簡單方便、測速快、精度高、檢測數(shù)據無需換算，一次檢測就能得到平整度、縱坡、橫坡、車轍、構造深度等多種檢測數(shù)據，大大提升了測量的效率，特別適用于公路大規(guī)模的檢測，因此該測定儀在公路檢測領域具有廣闊的應用前景。
2、連續(xù)式平整度儀法
使用連續(xù)式平整度儀進行測量時，由操作人員或車輛帶動著儀器前進，通過測量小輪的上下擺動引起的位移傳感器測桿在小孔槽里的上下滑動所輸出的電位的正負及其大小，確定所行走路面的平整度。連續(xù)式平整度儀的獨特靈敏性能，可以實現(xiàn)路面的全方位檢測。 但是其機械配置龐大而笨重，檢測效率低、速度慢。 該儀器主要適用于比較平整的路況，對坡度較大的路面檢測數(shù)據不精準，在多坑槽或嚴重破壞的路段，測定的誤差較大，此法不宜采用。
3、車載式顛簸累積儀法
用車載式顛簸累積儀測定時，測試車在路面上以一定的速度行使，由于路面的凹凸不平引起汽車的激振，這樣可以通過機械傳感器可測量后軸同車廂之間的單向位移累積值 VBI，以 cm/km 計。 VBI 越大，說明路面平整度越差。
車載式顛簸累積儀測定路面平整度速度快，操作簡便，而且價格低廉，檢測的結果可以評定使用期的舒適性和路面的施工質量，但是檢測結果精度不高。影響檢測結果的因素繁多，如載車行駛速度、輪胎狀況、車內載物變化、承載車減震器性能等。另外，顛簸累積儀主要是檢測車體對路面的動態(tài)響應，而不是檢測路面縱斷面剖面，因此無法直接得到 IRI 值，需要進行換算。
二、路面抗滑性能檢測
1、剎車式和不完全剎車式摩擦系數(shù)測試儀法
剎車式和不完全剎車式摩擦系數(shù)測試儀均是自動化路面抗滑能力檢測設備。在行駛過程中，剎車式摩擦系數(shù)測試儀每間隔指定的距離對測試輪進行自動剎車。在剎車期間，測試輪在路面上滑動，可以根據傳感器所記錄的力，計算出制動力系數(shù)。不完全剎車式摩擦系數(shù)測試儀的測試輪和行駛輪之間用不等直徑的同軸齒輪和鏈條連接，使測試輪的滾動線速度比行駛輪的小，在正常測試時呈現(xiàn)連滾帶滑的運動狀態(tài)，根據力傳感器記錄的數(shù)據即可計算路面摩擦系數(shù)。
剎車式和不完全剎車式摩擦系數(shù)測試儀以動態(tài)連續(xù)式檢測已成為當今國際上的主流，但在制造上有較大的難度，同時，由于檢測時要對檢測輪進行完全或者不完全制動，其檢測費用比較高。
2、構造深度測試法
路面構造深度是指一定面積的路表面凹凸不平的開口孔隙的平均深度，主要用于評定路面表面的宏觀粗糙度、排水性能及抗滑性。采用人工鋪砂法測定構造深度時，將已知體積的砂，攤鋪在所要測試路表的測點上，量取攤平覆蓋的面積，砂的體積與所覆蓋平均面積的比值，即為構造深度。盡管其方法簡便，但人為誤差太大，缺乏實際操作標準，這一情況已不能滿足我國道路部門測試的需要。
3、橫向力系數(shù)檢測車法
橫向力系數(shù)檢測車法是由裝載車、數(shù)據采集處理系統(tǒng)、測試機構、供水系統(tǒng)及附屬部分組成。在測試車按照一定的速度向前行駛時，測量機構的前端由供水系統(tǒng)灑下一條寬度適當?shù)臐駶櫵畮?，在路表形成一定厚度的水膜。當有一定配重的測試輪接觸到地面時，測試機構就要受到軸向方向的橫向力，用拉力傳感器檢測后輸出力的信號來計算機采集系統(tǒng)處理，包括行車的距離信號一起采集，在計算機上作為一個測試結果的數(shù)據文件存儲下來，形成測試結果。此檢測方法簡便，測速較高，且不影響道路交通，特別適合高速公路路面抗滑性能的檢測。
4、擺式儀法
擺式儀是擺式磨擦系數(shù)測定儀的簡稱，由英國原道路和運輸研究所發(fā)明。 它由底座、立柱、釋放開關、擺頭、擺、示數(shù)系統(tǒng)等組成，它是在一定的條件下，利用擺與路面滑動的擺值作為路面的抗滑值。
擺式儀測定抗滑性能需要人工選點，其隨機性比較大，因此檢測精度較低、費時費力、代表性差，而且擺值只代表了低速行車下的路面摩擦系數(shù)。
三、路面承載能力檢測
1、激光彎沉測定儀法
激光彎沉測定儀主要包括激光器、光電轉化測頭、放大器、電橋和顯示表等。 進行測試工作時，先在汽車的后輪縫隙中把測定儀固定好，當汽車逐漸駛離被測點時，路面會發(fā)生回彈，從而會使硅光電池測頭升起，使得激光器發(fā)出的激光束射到硅光電池上，產生光電流，然后根據光電流的大小來計算路面回彈變形的數(shù)值。此種測量方法簡單，測量設備較少，同時測量精度較高，且具有無損檢測的特點，可用于剛性路面彎沉檢測，目前得到比較廣泛的應用。
2、落錘式彎沉儀法
落錘式彎沉儀由加載系統(tǒng)、位移傳感器、微機操控系統(tǒng)、車組成。 工作原理是在計算機控制下，通過液壓傳動裝置把一定質量的重錘提升至一定高度后自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，從而對路面施加脈沖荷載，使路面表面產生瞬時變形，分布于距測點不同距離的傳感器檢測結構層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號傳輸至計算機，即可測定出在動態(tài)荷載作用下產生的動態(tài)彎沉及彎沉盆。可通過改變錘重和提升高度調整荷載的大小，其作用時間和振幅值很接近于運動著的汽車輪載。
3、自動彎沉測定儀法
其基本工作原理是仿照貝克曼梁的工作方式，以位移傳感器替代百分表進行測量。 該測定儀主要固定在測量車上，測量車按照規(guī)定的速度勻速行駛，在車輛底盤的前端放上測定儀的彎沉測定梁，使其支于地，不動，當后軸雙輪隙通過測頭時，位移傳感器等裝置就會把彎沉記錄下來，此刻測定梁被拖動，被以 2 倍于牽引車的速度拖到下一測點，反復地連續(xù)測定；通過計算機可輸出路段彎沉檢測統(tǒng)計結果。其工作特點是在公路上行駛，其過程位移由傳感器全程記錄，實現(xiàn)路面質量的動態(tài)監(jiān)測。它可對柔性路面進行高密集點的強度測量，適用于路面施工質量控制、驗收和路面養(yǎng)護管理。
四、路面檢測注意事項
在進行公路路面檢測過程中還需要注意路面沉降、裂縫、車轍痕跡等相關問題。檢測過程中必須有保護公路路面的意識，防止由于路面檢測而產生再次破壞的問題，通過無損檢測和抽樣檢測能夠降低檢測過程中由人為因素帶來破壞。對路面的檢測是維護其正常運營的重要措施，在檢測的過程中應該盡可能的減少對交通帶來的影響，同時檢測分析結果在維護加固路面施工時，可為選擇方案和合理設計提供依據。如果路面出現(xiàn)沉降、裂紋、彎曲等問題，應該綜合研究其成因并評估破損程度，采取必要的工程措施進行維修加固，保障公路順利運營。
結束語
綜上所述，公路路面檢測技術是保障公路建設質量，提高公路養(yǎng)護基礎信息收集能力的基礎。提高公路路面檢測技術不僅能夠給公路的設計和施工提供更可靠的分析數(shù)據，還能夠使路面養(yǎng)護的措施更科學合理，為公路現(xiàn)代化建設奠定堅實基礎，為公路設計施工以及路面養(yǎng)護提供可靠依據和技術保障，從而促進我國國民經濟的健康快速發(fā)展。
