綜述公路路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢測技術(shù)

1、綜述公路路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢測技術(shù)摘 要：在我國公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)中，路面狀況指數(shù)(PC I)、行駛質(zhì)量指數(shù)(RQ I)、路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)、抗 滑性能指數(shù)(SR I)、路面車轍(RD I)是公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指數(shù) (PQ I)檢查評比的重要指標(biāo)。四項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)匯總計(jì)算，由公 式 PQI = wPCIPCI + wRQ IRQI + wRD IRDI + wSRISRI 而得出路面的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量指數(shù)PQ I。伴隨著我國高速公路養(yǎng) 護(hù)的現(xiàn)代化進(jìn)程，對五項(xiàng)指標(biāo)的檢測也經(jīng)歷了從人工到 自動(dòng)化的巨大變革。關(guān)鍵詞：公路路面養(yǎng)護(hù)；質(zhì)量檢測；技術(shù)1路面破損狀況檢測一直以來，在路面破損狀況中，公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量檢查評比它最

2、直觀 地反映路面的基本使用情況。(公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)(JTG H 20-2007)以下簡稱標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定：路面損壞狀況檢測，宜采用自動(dòng)化 的快速檢測方法，當(dāng)條件不具備時(shí)也可以采用人工檢測方法。人工檢測：是指在封閉或不封閉交通的情況下，按照規(guī)定的損壞 分類和識別方法，采用日測和簡單工具丈量的方式，人工記錄各種路 面損壞的類型、嚴(yán)重程度和數(shù)量(長度或面積)。有條件的地區(qū)，還可 以借助便攜式路況數(shù)據(jù)采集儀(RCR )進(jìn)行現(xiàn)場記錄、匯總、計(jì)算與 評定。這種檢測方式不僅要浪費(fèi)大量的人力物力，而且需要封鎖交通, 給公路通行造成不便。隨著公路等級的提高行車速度及車流量的加 大，這種檢查方法的危險(xiǎn)與不方便性越來

3、越體現(xiàn)出來。路面損壞自動(dòng)檢測設(shè)備：美國、丹麥等發(fā)達(dá)國家，率先研制開發(fā) 了路面病害調(diào)查車，可在正常車速行駛中，對路面進(jìn)行掃描拍照，同 時(shí)以微機(jī)記錄樁號信息，后期處理通過專用軟件對路面裂縫類長度 進(jìn)行計(jì)算，然后換算成破損面積。路面快速檢測系統(tǒng)(C iCS):是我國第一套具有完全自主知識產(chǎn) 權(quán)和世界先進(jìn)技術(shù)水平的多功能路況快速檢測設(shè)備。它能夠在正常車 流速度下快速、準(zhǔn)確地采集路面損壞、道路平整度、路面車轍和前方 景觀圖像數(shù)據(jù)。與C iCS配套的路面損壞識別系統(tǒng)C iAS能夠自動(dòng)識 別和處理由C iCS采集的路面損壞圖像，對裂縫、坑槽等路面損壞進(jìn) 行自動(dòng)分析和處理，找出裂縫位置，計(jì)算裂縫長度、寬度和路

4、面損壞 率，損壞識別率達(dá)到90%95%。滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測結(jié)果可以 直接導(dǎo)入路面管理系統(tǒng)(CPMS),用于路況評價(jià)和養(yǎng)護(hù)分析。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定檢測范圍及頻率：主要行車道每1年檢測1次。2 行駛質(zhì)量指數(shù)檢測隨著對公路服務(wù)質(zhì)量要求的不斷提高及路面管理系統(tǒng)的建立， 平整度成為目前路面使用性能最重要的指標(biāo)之一。它是表征路面舒適 性的指標(biāo)，車輛在不平整的道路上行駛，不僅影響旅客和司機(jī)的安全 與舒適性，而且增加車輛的運(yùn)行費(fèi)用(例如增加油耗，降低行車速度 和車輛使用壽命，延長出行時(shí)間)，加速對道路結(jié)構(gòu)的破壞，影響路面 的使用年限和養(yǎng)護(hù)周期，增加路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。在我國，目前常用的平整度檢測方法有2類，即斷面測試類（如3

5、 m百尺、精密水準(zhǔn)儀、激光斷面儀等），間接反應(yīng)類（如顛簸累積儀、 連續(xù)式平整度儀）。3 m百尺法3 m百尺是傳統(tǒng)的平整度測量方法，是用3m百尺通過測定距離 路表面的最大間隙表示路基路面的平整度，以mm為單位。該方法適 合于測定壓實(shí)成型的路面各層表面的平整度，以評定路面的施工質(zhì) 量和使用質(zhì)量，也可用于路基路面成型后的施工平整度檢測。 標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)定：對于三、四級公路，當(dāng)條件不具備時(shí)，道路平整度可以采用3 m 百尺進(jìn)行人工檢測，檢測指標(biāo)為3 m百尺與路面間的最大間隙量。精密水準(zhǔn)儀法測試平整度的儀器，在投入使用前均需同精密水準(zhǔn)儀測得的數(shù) 據(jù)進(jìn)行標(biāo)定。各種方法測得的數(shù)據(jù)，只有經(jīng)過同精密水準(zhǔn)儀測得的數(shù) 據(jù)標(biāo)

6、定后，建立起相關(guān)系數(shù)不小于0.95的關(guān)系式，才可以投入使用。這種方法測平整度缺點(diǎn)就是比較麻煩，速度慢，一般不適合于工 程檢查驗(yàn)收及養(yǎng)護(hù)檢評，優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度高，行業(yè)管理部門用它作為其 他一切方法的標(biāo)準(zhǔn)尺度做儀器標(biāo)定。連續(xù)式路面平整度儀連續(xù)式路面平整度儀以3m長桁架為基準(zhǔn)，中間機(jī)架可縮短或折 疊，前后各有4個(gè)行走輪，故通俗地稱為八輪儀。前后兩組輪的軸間 距離為3 m,在機(jī)架中間有一個(gè)能起落的測定輪，測定輪上裝有位移傳感器和距離傳感器，測定時(shí)沿路面某一縱向位置以一定間隔量取3m百線中點(diǎn)的單向垂直位移數(shù)值。該儀器檢測路面平整度時(shí)可用人力或機(jī)動(dòng)車牽引，要求保持勻 速前進(jìn)，測試速度宜為5 km /h,最大不

7、得超過12 km /h,當(dāng)儀器自動(dòng) 采集時(shí)，測點(diǎn)間隔為10 cm,以人工采集，測點(diǎn)間隔為1.5 m,測量完 畢，再用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法按每100 m 1個(gè)計(jì)算區(qū)間，計(jì)算出各區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn) 差值(單位為mm),以此來表征路面平整度。自動(dòng)采集時(shí)可以測定、 運(yùn)算及打印路面不平整度的標(biāo)準(zhǔn)差值(mm )、被測路段長度及測試速 度。該儀器在工程建設(shè)單位常用于路表面的平整度檢測。2.4車載式顛簸式累計(jì)儀上述各方法都屬于低速或接近靜態(tài)的測量，不能反映路面較長 波動(dòng)下(10 m30 m )對乘車舒適性的影響，而高速化恰恰是目前公 路交通發(fā)展的方向。因此，檢測采取高速化不僅僅是效率的體現(xiàn)，而且還是科學(xué)、進(jìn) 步的反映，這就給路

8、面平整度檢測提出了更高的要求，必須采取更先 進(jìn)的儀器。車載式顛簸累積儀的發(fā)明和推廣應(yīng)用可以說正好順應(yīng)了潮 流。它是一種高效反應(yīng)類車載式儀器以車輛在路面上通過時(shí)后軸與 車廂之間的單向位移累計(jì)值VB I,表示路面的平整度，以cm /km 計(jì)。目前，位移傳感器的精度已從1 cm升到1 mm。顯然，車載式顛簸式累計(jì)儀與IR I雖然表示的都是位移值，但有 所不同,VB I是間接反映的路面顛簸情況，其大小和測試車的底盤懸 掛性能有關(guān)。所以儀器裝車后，必須定期進(jìn)行標(biāo)定，與國際平整度指 數(shù)IR I建立起相關(guān)系數(shù)不小于0.90的關(guān)系式，方可投入使用。顛簸式累計(jì)儀是較早進(jìn)入國內(nèi)的路面檢測設(shè)備，過去該儀器依賴 于進(jìn)

9、口，普及率較低。隨著科研力量的進(jìn)步，國內(nèi)已研制出同類產(chǎn)品, 大大降低了造價(jià)。目前 顛簸式累計(jì)儀已成為普及率最高的大型檢測 儀器，各省級質(zhì)監(jiān)站及不少市級質(zhì)監(jiān)站、較大型施工、監(jiān)理企業(yè)均配 備了該儀器。顛簸式累計(jì)儀是路面質(zhì)量驗(yàn)收及養(yǎng)護(hù)檢查評比中最常用的設(shè)備， 我國的路面管理系統(tǒng)中也首推該類設(shè)備，數(shù)據(jù)報(bào)表格式參照該類設(shè) 備編寫。該設(shè)備檢測適應(yīng)性很強(qiáng)，只是由于標(biāo)定時(shí)代表路段所限，得 出的關(guān)系式畢竟涵蓋的IR I值域有限，所以不適合在路面坑槽較多、 破損嚴(yán)重時(shí)使用。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對平整度的測試每年進(jìn)行一次，檢測主要行車道。 并根據(jù)要求以每1 000m為一個(gè)計(jì)算區(qū)間計(jì)算IR I值、值、RQ I指數(shù)、 平整度變化

10、曲線等數(shù)據(jù)，向養(yǎng)護(hù)部門出據(jù)檢測報(bào)告。3 路面車轍深度指數(shù)(RD I)近年來，由于交通量的迅速增長，車輛渠道化行駛以及重載、超 載問題凸顯，車轍已經(jīng)成為我國高速公路瀝青路面的一種主要損壞 方式，車轍的存在嚴(yán)重縮短了路面的使用壽命，降低了高速公路的服 務(wù)質(zhì)量，構(gòu)成了交通運(yùn)輸?shù)陌踩[患。因此，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高速公路 和一級公路的路面車轍檢測方法，將路面車轍深度(RD )作為獨(dú)立的 檢測指標(biāo)，據(jù)此計(jì)算路面車轍深度指數(shù)(RDI)。目前常用的測試方法有如下2種：3.1直尺測量百尺測量的操作方法是，把百尺橫放在輪跡帶的車轍位置處，用 量尺或量規(guī)測量最大車轍深度。國內(nèi)外在測量路面車轍時(shí)使用的百尺 長度也不盡相同。

11、我國一般采用3m百尺。當(dāng)車轍寬度較小時(shí)，百尺 長度對測量結(jié)果的影響較?。坏擒囖H較寬時(shí)，一般長尺比短尺測出 的車轍深度要大。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，高速、一級公路對路面車轍的測試每年進(jìn)行一次, 檢測主要行車道，根據(jù)斷面數(shù)據(jù)計(jì)算路面車轍深度(RD )。4 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSSI)彎沉是表征路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要技術(shù)指標(biāo)，是工程驗(yàn)收及路面 評價(jià)和養(yǎng)護(hù)管理必測的項(xiàng)目。在國內(nèi)，有些省市甚至實(shí)行彎沉檢測一 票否決制，彎沉不合格則不予交工驗(yàn)收。彎沉的檢測方法，過去一般 采用東風(fēng)、解放車,利用貝克曼梁測彎沉的辦法,效率低、數(shù)據(jù)可靠 性差，工作量繁重。隨著國外先進(jìn)儀器的引進(jìn)和國內(nèi)科研的進(jìn)步，檢 測方式有了長足的進(jìn)步。目前常

12、用的測試方法有如下：4.1 落錘式彎沉儀(FWD)落錘式彎沉儀(FWD )由荷載發(fā)生裝置、彎沉檢測發(fā)生裝置、運(yùn) 算控制系統(tǒng)、車輛牽引系統(tǒng)等組成。工作原理：將200 %10 kg質(zhì)量的重錘，提升到一定高度，使其 產(chǎn)生50 % 2 5 kN的沖擊荷載，然后落在直徑300 mm的承載板上, 板附近布置有5個(gè)7個(gè)傳感器，可以在沖擊的瞬間，通過運(yùn)算控制系 統(tǒng)記錄沖擊荷載及每個(gè)傳感器所在位置的動(dòng)態(tài)變形。并由此反算路基 路面各層材料的動(dòng)態(tài)彈性模量。該儀器適合于對瀝青路面及水泥路面 進(jìn)行選點(diǎn)檢測，實(shí)際檢測一般選擇每隔50m設(shè)一個(gè)測點(diǎn)。5 抗滑性能指數(shù)(SRI)該指數(shù)用來表征路面抗滑性能，它是道路的安全性能指標(biāo)

13、。我國 養(yǎng)護(hù)規(guī)范對抗滑檢測的規(guī)定是擺式儀測擺值擺值(BPN )、SCR IM抗 滑測試車測橫向力系數(shù)(SFC),標(biāo)準(zhǔn)建議采用SCR IM測試車。公路路基路面測試規(guī)程還有測構(gòu)造深度表示抗滑的方法。擺式儀 測擺值不屬于自動(dòng)化檢測方法，在大規(guī)模路面調(diào)查中不宜采用，世界 各國根據(jù)自己國家的路面交通情況，分別規(guī)定了各自的測試方法。我 國專家分析交通事故的引起，多是側(cè)滑引起的，因而在規(guī)范中推薦了 SCR IM測試車測橫向力系數(shù)的方法。過去該類型車倚賴進(jìn)口，價(jià)格 昂貴，現(xiàn)在，隨著國內(nèi)研制水平的提高，已完全實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，大大 降低了造價(jià)，從而提高了普及率。不少省市配備了國產(chǎn)SCR IM測試 車或其他類型自動(dòng)化

14、設(shè)備。5.1 SCR IM橫向力系數(shù)測試車基本構(gòu)成為裝載車部分、測量機(jī)構(gòu)、供水系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系 統(tǒng)及附屬部分。通過各個(gè)部分協(xié)調(diào)一致有機(jī)配合完成采集路面抗滑 性能數(shù)據(jù)。裝載車本身是一個(gè)移動(dòng)載體，所有機(jī)構(gòu)均附置于車上，在 高速行駛中進(jìn)行測量。測量機(jī)構(gòu)包括測量輪、配重及機(jī)械懸浮導(dǎo)軌以 及升降裝置及力傳感器等。它的功能是把兩個(gè)載有恒定配重的測量輪 置于裝載車前后軸間并成一個(gè)固定夾角位置上，能過控制部分自由 地升降，當(dāng)測量輪下降到測量位置時(shí)，測量輪與地面接觸并自由轉(zhuǎn)動(dòng), 把產(chǎn)生的橫向力傳遞至拉力傳感器上供數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理。供水系統(tǒng) 包括水罐、水泵、水路，它的功能是濕潤測試輪前一定寬度的路面，形 成一

15、條縱向濕潤帶，模擬最不利條件測得路面的橫向力系數(shù)。數(shù)據(jù)采 集處理系統(tǒng)包括上位機(jī)、下位機(jī)、電源及距離、拉力、空氣溫度等傳 感器。它的功能是把各個(gè)傳感器取得的信號加以處理并顯示、記錄、 保留下來，供分析應(yīng)用。附屬部分包括標(biāo)定系統(tǒng)、上水部分及各種附 件工具箱體等。為校驗(yàn)儀器及輔助供水、存放備件、工具等用。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，抗滑檢測每2年對高速、一級公路主要行車道進(jìn) 行一次。6結(jié)論路面狀況指數(shù)(PC I)、行駛質(zhì)量指數(shù)(RQ I)、路面車轍(RDI)、 路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指數(shù)(PSS I)、抗滑性能指數(shù)(SR I)五者雖然需要分別 檢測，但相互之間并非全無關(guān)系，根據(jù)本人檢測經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為五項(xiàng)指標(biāo) 之間經(jīng)常存在如下規(guī)律：一般來說，路面松散類(坑槽、麻面、脫皮、啃邊、松散)、 變形類(沉陷、車轍、搓板、波浪、擁包)、凍脹、翻漿等病害多的平 整度也較差，小的裂縫類對平整度的影響不太明顯。裂縫類經(jīng)處理后， 因處理不恰當(dāng)反而會(huì)影響平整度。大的裂縫存在的地方往往路面強(qiáng)度較差。路面強(qiáng)度不理想的路段，運(yùn)行1年2年后，其車轍、沉陷 等病害會(huì)呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，平整度逐漸變得較差。病害形式為表面泛油、磨光的路段，抗滑性能一般較差?？够阅茌^好的路段其瀝青、石料性能一般會(huì)很好，相對來 說