西藏公路路面檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)分析

夏玉超

摘要：因?yàn)闅v史和地理因素約束，使得我國(guó)西藏地區(qū)交通運(yùn)輸能力不佳，不利于該地經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。為了不斷強(qiáng)化西藏和國(guó)家腹地之間的聯(lián)系，構(gòu)建健全性的國(guó)防體系并維持社會(huì)整體的安全穩(wěn)定局勢(shì)，必須盡快開發(fā)出具備完善設(shè)施、運(yùn)行高效快速、耐久性強(qiáng)、配合靈活協(xié)調(diào)的綜合性交通網(wǎng)絡(luò)。本文將結(jié)合實(shí)際探討西藏公路路面檢測(cè)和評(píng)價(jià)等技術(shù)，進(jìn)一步為日后該地區(qū)公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案完善、結(jié)構(gòu)質(zhì)量提升、使用期限增加等，奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：西藏公路；路面檢測(cè)；評(píng)價(jià)技術(shù)

縱觀當(dāng)前我國(guó)西藏公路，往往因?yàn)榻煌髁枯^大、貨運(yùn)車輛比例過高等原因，導(dǎo)致路面平整度極速降低，接連引發(fā)路面裂縫、水損壞等病害，無(wú)法滿足行車的安全、快速、舒適性等需求，還會(huì)令后期公路養(yǎng)護(hù)成本大幅度增加。為了一改這類消極現(xiàn)狀，選擇及時(shí)研究出科學(xué)有效的公路路面檢測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)，顯得勢(shì)在必行。

1.西藏公路路面的檢測(cè)技術(shù)

筆者在此主要以瀝青混合料性能的檢測(cè)技術(shù)為例。須知想要客觀鑒定瀝青混合料動(dòng)態(tài)性能，就必須要了解復(fù)合模量、勁度、抗壓強(qiáng)度、回彈模量等基礎(chǔ)性參數(shù)，而其中的回彈模量則具體屬于彈性理論當(dāng)中的彈性模量。需要注意的是，瀝青混合料并非完全的彈性材料，若承受一定程度的荷載作用，便會(huì)引發(fā)永久變形；而當(dāng)這部分荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及材料自身強(qiáng)度時(shí)，且荷載重復(fù)作用頻率維持在100～200次時(shí)，每次荷載作用后材料的變形基本上能夠全部恢復(fù)，在這種情況下才可認(rèn)定材料是彈性的。在配合彈性理論進(jìn)行路面性能鑒定過程中，特別是在確認(rèn)重復(fù)荷載作用下的回彈模量加載波形時(shí)，最好要使用歷時(shí)0.1秒且間歇時(shí)間維持在0.9秒的半正弦荷載；瀝青混合料回彈模量則可借助無(wú)限抗壓試驗(yàn)亦或是間接拉伸試驗(yàn)加以認(rèn)證。而重復(fù)荷載作用下應(yīng)力、可恢復(fù)彈性應(yīng)變的比值就是所謂的回彈模量MR，對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式表示為MR=ó/ξt。當(dāng)中ó表示應(yīng)力，單位是MPa；ξt表示可恢復(fù)彈性應(yīng)變。

現(xiàn)階段在針對(duì)瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量予以測(cè)量過程中，最為常用的方法主要包括無(wú)側(cè)限抗壓模量和間接抗拉模量測(cè)試兩種。當(dāng)中無(wú)側(cè)限抗壓模量主要用于認(rèn)證瀝青混合料的抗壓動(dòng)態(tài)模量，而間接抗拉模量則集中于鑒定劈裂動(dòng)態(tài)模量。需要加以強(qiáng)調(diào)的是，因?yàn)樵诮M織間接拉伸試驗(yàn)環(huán)節(jié)中，試件自身的受力狀況往往極為繁瑣，同時(shí)用于演算模量的時(shí)間水平變形量又不方便測(cè)定，而利用垂直變形推測(cè)水平變形又經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些誤差，因此至今我國(guó)都習(xí)慣于在設(shè)計(jì)活動(dòng)中應(yīng)用無(wú)側(cè)限抗壓模量，換句話說(shuō)，就是憑借無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)方式進(jìn)行瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量確認(rèn)。經(jīng)過筆者長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，能夠影響到瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量的因素極為繁多，包含加載時(shí)間、應(yīng)力數(shù)值、加載方法、間歇時(shí)間等等。依照國(guó)內(nèi)外一系列文獻(xiàn)對(duì)比分析，在將高等級(jí)道路上設(shè)計(jì)車速和設(shè)計(jì)車頭間距考慮進(jìn)去之后，有關(guān)測(cè)試加載時(shí)間最好為0.1秒，對(duì)應(yīng)的間歇時(shí)間則設(shè)置為0.9秒。對(duì)于有關(guān)頻率的影響研究，則可以考慮選擇和實(shí)際交通車速最為臨近的頻率，如面對(duì)高等級(jí)公路，有關(guān)頻率值最好為10赫茲。而在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)軸載狀況之下，應(yīng)力主要是0.7MPa，所以瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量應(yīng)該設(shè)置為0.7MPa應(yīng)力下動(dòng)態(tài)模量值。又因?yàn)槲覈?guó)已然在這方面做出一系列的自然劃分，并且又嚴(yán)格規(guī)定了瀝青路面的設(shè)計(jì)方式，因此需要選取15攝氏度下的動(dòng)態(tài)模量測(cè)定值。

2.西藏公路路面的檢測(cè)原理

2.1FWD測(cè)試方面

主要工具便是落錘式彎沉儀，具體方式就是配合計(jì)算機(jī)來(lái)控制對(duì)應(yīng)的液壓系統(tǒng)，經(jīng)過提升和自然下落一重錘之后，令路面承受一定程度的脈沖荷載，這樣就能夠模擬車輛行使過程中車輪荷載對(duì)路面產(chǎn)生的影響。在此期間，荷載數(shù)值可以透過重錘提升高度變動(dòng)，進(jìn)行不同范疇內(nèi)的修改變動(dòng)，而產(chǎn)生的荷載將經(jīng)過一個(gè)重載的荷載傳感器進(jìn)行測(cè)定，隨后通過一個(gè)直徑為300毫米的承載板傳送至路面，使得路面催生變形結(jié)果；其間這一系列變形現(xiàn)象將借助不同傳感器得到測(cè)量，最終統(tǒng)一交由計(jì)算機(jī)整合并換算出不同測(cè)點(diǎn)的彎沉值，衍生出完善的彎沉盆圖。這樣一來(lái)，有關(guān)工作人員就能夠更加輕松有效的進(jìn)行多層路面結(jié)構(gòu)性能評(píng)價(jià)了。

落錘式彎沉儀本身具備測(cè)速快捷靈活、精度可靠，能夠逼真模擬行車荷載動(dòng)力作用等優(yōu)勢(shì)特征，尤其是FWD，可以精準(zhǔn)性檢測(cè)不同點(diǎn)的彎沉反應(yīng)基礎(chǔ)上，量測(cè)不同級(jí)別荷載作用下的路表面動(dòng)態(tài)彎沉曲線，認(rèn)證一系列彎沉盆的形狀。如今落錘式彎沉儀已經(jīng)被認(rèn)證為相對(duì)優(yōu)秀的路面無(wú)損檢測(cè)工具，除了上述原因之外，更在于其可以輕松克服梁式彎沉儀的種種弊端，而又因?yàn)樽陨碇亓枯^輕，令以往穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀的靜力預(yù)載問題得以消除。

2.2探地雷達(dá)測(cè)試方面

想要配合探地雷達(dá)來(lái)檢測(cè)路面是否完好，就必須要沿用到介電差異這類重要指標(biāo)，主要原因則是電磁波在傳播期間若面臨介電常數(shù)各異的媒質(zhì)，就必然會(huì)透過界面產(chǎn)生反射現(xiàn)象，而這部分反射信號(hào)的強(qiáng)弱性，主要由上下層之間的介電常數(shù)差異決定。而公路基本上可以劃分為三類結(jié)構(gòu)層，當(dāng)公路等級(jí)和材質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，不同結(jié)構(gòu)層的厚度也將同步變動(dòng)，通常狀況下面層厚度穩(wěn)定在10～29厘米。而基層厚度則被控制在30～39厘米，至于土厚度變化范疇則相對(duì)大一些。如今我國(guó)西藏公路面層習(xí)慣于沿用兩種類型的材料，分別是改性瀝青與水泥混凝土，在建設(shè)路基和基層過程中會(huì)沿用到水泥土、水泥穩(wěn)定材料、石灰土、石灰穩(wěn)定粒料等等；而空氣的相對(duì)介電常數(shù)是1，用混凝土制作的面層相對(duì)介電常數(shù)則維持在7～9之間，使用瀝青時(shí)對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)則穩(wěn)定在3～5之間，加上這部分基層和路基濕度較大一些，其相對(duì)介電常數(shù)則經(jīng)常會(huì)超過8。透過此類現(xiàn)象觀察認(rèn)證，西藏公路不同層的介電常數(shù)都存在明顯性的差異現(xiàn)象，而這更為雷達(dá)檢測(cè)道路結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性等，提供了相對(duì)豐富有效的物理依據(jù)。

而為了更加清晰準(zhǔn)確的反映出雷達(dá)波由入射到完成循環(huán)旅行的過程，以及時(shí)間，技術(shù)人員主要會(huì)使用儀器時(shí)窗信號(hào)加以記錄，當(dāng)確定波行距離和波旅行時(shí)間等數(shù)據(jù)相互對(duì)應(yīng)過后，就能夠推算出電磁波具體行進(jìn)的速度。需要加以關(guān)注的是，因?yàn)槁坊访娴奈锢砹W(xué)指標(biāo)、幾何尺寸等，和電磁波實(shí)際旅行時(shí)間、旅行路程、行速等有著極為縝密的關(guān)聯(lián)，所以說(shuō)，當(dāng)依次獲取以上的電磁波旅行數(shù)據(jù)之后，則能夠快捷便利性的演算出路基路面不同指標(biāo)的實(shí)際參數(shù)，鎖定不同類型異常體的分布位置，還有則是得知材料的具體厚度、密實(shí)和松軟程度等等。

3.西藏公路路面結(jié)構(gòu)性能的評(píng)價(jià)技術(shù)

如今我國(guó)在進(jìn)行西藏公路使用性能評(píng)價(jià)時(shí)，經(jīng)常會(huì)沿用到單向和綜合兩類指標(biāo)。

3.1單項(xiàng)指標(biāo)

單向指標(biāo)主要依照路面具體使用性能細(xì)分為功能、結(jié)構(gòu)、承載力、安全等四種類型的性能指標(biāo)。其中功能性能主要用于鑒定路面能否為滿足來(lái)往行車的舒適和方便體驗(yàn)、結(jié)構(gòu)性能重在驗(yàn)證路面的物理狀況、承載力性能則有助于反映出路面結(jié)構(gòu)的剩余壽命，至于安全性能則用于認(rèn)證車輛在道路行使過程中的安全狀態(tài)。

3.2綜合指標(biāo)

其次，綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)則主張針對(duì)上述不同類型指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)算術(shù)平均值演算。這樣一來(lái)，就可以充分反映出西藏公路路面使用性能。

4.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，為了全面推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，選擇實(shí)時(shí)性檢驗(yàn)公路結(jié)構(gòu)安全質(zhì)量，維護(hù)公路交通和諧穩(wěn)定秩序，顯得十分關(guān)鍵。希望日后相關(guān)工作人員能夠充分借鑒本文闡述的意見，進(jìn)一步開發(fā)出更加有效的公路路面檢測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)，避免西藏公路再次引發(fā)大規(guī)模的病害問題。

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