路面平整度檢測(cè)技術(shù)研究

陳裕權(quán)

（廣州誠安路橋檢測(cè)有限公司，廣東廣州 510420）

0 引言

平整度是評(píng)定路面施工質(zhì)量的重要手段之一，同時(shí)也是反映公路運(yùn)營質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)。在公路路面施工過程中，如果路面出現(xiàn)與平整度相關(guān)的病害，則會(huì)影響到車輛行駛的舒適性，嚴(yán)重的還會(huì)危及車輛行駛的安全性。

為此，在公路路面施工或公路日常養(yǎng)護(hù)過程中，需對(duì)公路的路面進(jìn)行平整度檢測(cè)，以便相關(guān)工作人員根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷路面平整度病害類型，并采取相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量控制措施，以確保公路行車安全。

1 工程概況

某高速公路K210+000～K260+380 段，全長(zhǎng)58km。該路段于2010年完成路面改擴(kuò)建工程，運(yùn)營了8年之后，由于使用年齡增長(zhǎng)、車流量加大等因素的影響，路面開始出現(xiàn)平整度差、抗滑性不足等病害問題，已嚴(yán)重威脅到車輛行駛安全。因此，為了提高該路段行車的安全性和舒適性、延長(zhǎng)該路段使用壽命，亟須對(duì)該段路面進(jìn)行平整度檢測(cè)工作。

2 工程區(qū)域路面平整度存在的病害及原因

2.1 路面病害類型及影響

當(dāng)前，該段瀝青路面在行駛車輛荷載長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)碾壓作用下，路面開始出現(xiàn)一些與平整度相關(guān)的病害，不僅產(chǎn)生大小不一致的紋波、大波浪，還產(chǎn)生大面積起伏現(xiàn)象，已形成嚴(yán)重的安全隱患。

紋波、大波浪病害會(huì)影響路面的平整度，導(dǎo)致車輛在行駛過程中出現(xiàn)劇烈顛簸，而車輛顛簸造成的沖擊荷載作用又進(jìn)一步加劇路面損壞程度，降低路面密實(shí)度，導(dǎo)致路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)孔洞等嚴(yán)重病害，從而形成惡性循環(huán)，危及公路的安全運(yùn)營。

2.2 產(chǎn)生病害的原因

該段路面的平整度病害類型及其產(chǎn)生原因如下：

其一，紋波或暗波。施工人員在路面施工時(shí)，由于沒有掌控好攤鋪機(jī)，使得攪籠中的混合料出現(xiàn)高低不一致的現(xiàn)象，導(dǎo)致路面出現(xiàn)紋波或暗波。施工材料在從刮板傳送到熨平板前端攪籠的過程中，或多或少會(huì)存在材料高于或低于攪籠料位的情況，使得熨平板系統(tǒng)內(nèi)部受到影響而失去平衡，導(dǎo)致攤鋪厚度發(fā)生變化，最終形成紋波或暗波。此外，還有熨平板設(shè)備連接部位不密實(shí)、駕駛員在推動(dòng)料車時(shí)不停踩剎車、施工時(shí)所使用的鋼絲線不平整，或施工材料成分比例不對(duì)等原因，使得混合料硬度發(fā)生變化，都會(huì)導(dǎo)致路面產(chǎn)生紋波或暗波。

其二，大波浪。大波浪的產(chǎn)生原因和紋波差不多，如熨平板運(yùn)行狀態(tài)不佳、攤鋪機(jī)操作次數(shù)過頻、料車與攤鋪車相撞、施工人員調(diào)錯(cuò)攤鋪厚度參數(shù)等都會(huì)使路面產(chǎn)生大波浪。此外，壓路設(shè)備在施工時(shí)突然快速轉(zhuǎn)彎、倒車時(shí)也會(huì)使路面產(chǎn)生大波浪。

其三，搓板式波浪。該種病害的產(chǎn)生一般是因?yàn)閴郝吩O(shè)備沒有根據(jù)路面攤鋪厚度設(shè)置振動(dòng)頻率，頻率過高或過低都會(huì)使得路面形成搓板式波浪。

3 路面平整度檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 路面平整度檢測(cè)方法

為了能精準(zhǔn)地檢測(cè)出該高速公路路面所存在的平整度問題，對(duì)路面平整度檢測(cè)方法進(jìn)行分析和比選，以便能根據(jù)該段路面所存在的平整度病害類型采用相應(yīng)的檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)，具體如下：

3.1.1 3m 直尺檢測(cè)法

3m 直尺檢測(cè)法是公路路面平整度檢測(cè)最常用到的一種方法，操作過程是將直尺放在測(cè)試路面上，然后將畫圖儀從直尺的一側(cè)移動(dòng)到另一側(cè)，以此測(cè)量出3m 直尺下方路面與存在病害路面之間的高度差。一般情況下，在檢測(cè)存在平整度問題的路面時(shí)，畫圖儀上的測(cè)輪會(huì)發(fā)生上下旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，據(jù)此數(shù)據(jù)便能測(cè)量出路面的平整度參數(shù)。該方法檢測(cè)范圍比較有限，且檢測(cè)效率、精度較低，一般只有公路路面出現(xiàn)大波浪病害時(shí)才會(huì)采用該檢測(cè)法。

3.1.2 連續(xù)式平整度儀檢測(cè)法

連續(xù)式平整度儀檢測(cè)法的操作過程是工作人員利用車輛驅(qū)動(dòng)連續(xù)式平整度儀（即前后各有4 個(gè)測(cè)定車輪、前后兩組輪的軸間距離為3m 的檢測(cè)車，且每個(gè)測(cè)定車輪上均安裝了傳感器，見圖1）對(duì)存在平整度問題的路面進(jìn)行檢測(cè)。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，工作人員會(huì)將車速控制在7～10km/h 之間，車輪上的傳感器隨著車子的移動(dòng)記錄路面平整度信息。當(dāng)車子行駛到凹凸不平的路面時(shí)，平整度儀上的參數(shù)便會(huì)呈現(xiàn)出分布狀態(tài)，且標(biāo)準(zhǔn)差也越來越大，通過傳感器收集到的參數(shù)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行計(jì)算，便能準(zhǔn)確測(cè)出該段路面的具體平整度數(shù)據(jù)。該檢測(cè)法不僅檢測(cè)速度快、準(zhǔn)確度高、容易操作，而且能夠減輕測(cè)量人員工作強(qiáng)度，目前在路面平整度檢測(cè)中已得到廣泛應(yīng)用。

圖1 連續(xù)式平整度儀

3.1.3 車載顛簸累積儀檢測(cè)法

工作人員將顛簸累積儀裝載在車輛中，通過驅(qū)動(dòng)車輛對(duì)路面進(jìn)行平整度檢測(cè)。在檢測(cè)之前，一般要求車輛行駛里程不低于2 萬km，國際平整度指數(shù)IRI 在0.99 以上，如果達(dá)不到該要求，則不能將此車輛作為路面平整度檢測(cè)車輛。在進(jìn)行檢測(cè)之前，檢測(cè)車輛的行駛速度應(yīng)控制在5～10km/h 之間，并按照規(guī)定的預(yù)熱時(shí)間對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱。在開始檢測(cè)時(shí)，工作人員應(yīng)按照檢測(cè)要求，將檢測(cè)車輛的車速控制在40km/h 左右，且需要保持勻速行駛，避免急加速和急減速，急彎路段應(yīng)放慢車速，沿正常行駛軌跡駛?cè)霗z測(cè)路段。在進(jìn)入檢測(cè)路段后，工作人員應(yīng)啟動(dòng)系統(tǒng)采集和記錄程序，以測(cè)量車輛在路面行駛時(shí)后軸與車廂之間的單向位移累積值，因?yàn)樵摂?shù)值代表著路面的平整度。當(dāng)路面平整度較差，檢測(cè)車輛出現(xiàn)顛簸現(xiàn)象時(shí)，傳感器測(cè)量到的累積值會(huì)越大；反之，當(dāng)路面平整度較好，檢測(cè)車輛行駛平穩(wěn)時(shí)，其累積值就越小。該檢測(cè)法一般在評(píng)定路面的施工質(zhì)量和使用期的舒適性時(shí)應(yīng)用較多，而對(duì)于一些破損較為嚴(yán)重的路面則不適合使用該檢測(cè)法。

3.1.4 激光斷面儀檢測(cè)法

該檢測(cè)法是當(dāng)前一種較為先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，所使用的激光斷面儀是一種不接觸路面的檢測(cè)儀器。工作人員在檢測(cè)車內(nèi)安裝了激光傳感器、加速度儀等，且還裝載了比較先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng)（見圖2）。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，安裝在車輛前面的激光傳感器能快速地讀取到所測(cè)量出的路面平整度信息，然后將這些信息轉(zhuǎn)換成國際平整度指數(shù)IRI。該儀器檢測(cè)速度為20～120km/h，速度快，結(jié)果精準(zhǔn)，且檢測(cè)范圍相對(duì)比較廣，目前，已被廣泛應(yīng)用到高速公路路面平整度病害檢測(cè)中。

圖2 激光斷面儀檢測(cè)車

3.2 檢測(cè)結(jié)果分析

通過對(duì)以上幾種檢測(cè)方法進(jìn)行分析、對(duì)比，再結(jié)合該路段所存在的與平整度相關(guān)的病害，分別采用連續(xù)式平整度儀檢測(cè)法和激光斷面儀檢測(cè)法進(jìn)行測(cè)量，具體測(cè)量結(jié)果如下。

3.2.1 連續(xù)式平整度儀測(cè)量結(jié)果

針對(duì)K210+200～K210+800 段路面存在的紋波、暗波，對(duì)該路段左右幅路面采用連續(xù)式平整度儀進(jìn)行檢測(cè)，并以每100m 作為測(cè)量單位，測(cè)量結(jié)果以國際平整度指數(shù)IRI 為指標(biāo)。該段路面測(cè)量結(jié)果如表1所示。

表1 K210+200～K210+800 段路面測(cè)量結(jié)果

根據(jù)表1 所示可以看出，該段路面國際平整度指數(shù)IRI 均超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的≯2.0m/km，由此可以看出該段路面平整度較差。

3.2.2 激光斷面儀測(cè)量結(jié)果

而針對(duì)K230+100～K230+700 路段所存在的搓板式波浪病害，考慮到其他幾種檢測(cè)方法難以精準(zhǔn)地將該路段實(shí)際情況反映出來，故采用激光斷面儀進(jìn)行測(cè)量，具體測(cè)量結(jié)果如表2 所示。

表2 K230+100～K230+700 段路面測(cè)量結(jié)果

根據(jù)表2 激光斷面儀測(cè)量結(jié)果，可以看出該段路面國際平整度指數(shù)IRI 都高于標(biāo)準(zhǔn)值，由此可以判斷出該段路面較為粗糙，且搓板式波浪病害較為嚴(yán)重，需盡快對(duì)其采取必要的控制措施，以提高路面舒適性。

4 結(jié)語

綜上所述，平整度是準(zhǔn)確反應(yīng)高速公路路面實(shí)際使用情況與質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，通過對(duì)平整度進(jìn)行檢測(cè)，可以為公路管理部門提供路面養(yǎng)護(hù)參考依據(jù)，能夠根據(jù)路面實(shí)際使用情況制定修復(fù)措施，從而提高路面平整度、減少高速公路路面因素引起的安全事故、提升車輛行駛安全性和舒適性，對(duì)于推進(jìn)高速公路的不斷發(fā)展具有十分重要的意義。