瀝青路面平整度檢測技術探析

朱萬紅

（廈門百城建設投資有限公司，福建廈門 361009）

0 前言

隨著經濟的迅速發展。我國汽車工業正在突飛猛進地發展，人們對“行”的要求在不斷提升，越來越重視行車的舒適度，尤其對路面的平整度要求越來越高。瀝青平整度是瀝青路面施工質量與服務水平的重要指標之一。它是指以規定的標準量規，間斷地或連續地量測路表面的凹凸情況，即不平整度的指標。路面的平整度與路面各結構層次的平整狀況有著一定的聯系，即各層次的平整效果將累積反映到路面表面上，路面面層由于直接與車輛接觸，不平整的表面將會增大行車阻力，將使車輛產生附加振動作用。平整度不佳，不僅難以滿足汽車高速行駛的要求，而且還會增加汽車的燃耗和輪胎磨損，加大運輸成本和運輸時間，降低社會經濟效益，甚至會危及行車安全。同時車輛沖擊力越大，對道路的破壞越嚴重，會大大降低道路工程的投資效益，增加后期的養護維修費用。所以路面平整度成為衡量高等級道路性能的一項重要指標。因此加大瀝青路面平整度檢測，嚴把瀝青路面施工質量就顯得尤為重要。目前，我國針對瀝青路面檢測技術開展了深入研究，自20世紀80年代以來，通過設備和技術引進和自主開發，我國在路面檢測技術方面也取得了很大進展。

平整度的檢測設備分為斷面類及反應類兩大類。斷面類實際上是測定路面表面凹凸情況的，如最常用的3 m直尺及連續式平整度儀和激光路面平整度測定儀等，也可通過精確測定高程得到；反應類測定路面凹凸引起車輛振動的顛簸情況。反應類指標是司機和乘客直接感受到的平整度指標，因此它實際上是舒適性能指標，最常用的檢測設備是車載式顛簸累積儀。現已有更新型的自動化檢測設備，如縱斷面分析儀，路面平整度數據采集系統測定車等。目前常見幾種平整度檢測方法的特點及技術指標比較見表1所列。國際上通用國際平整度指數IRI衡量路面行駛舒適性或路面行駛質量，可通過標定試驗得出IRI與標準差σ或單向累計值VBI之間的關系。

表1 平整度檢測方法比較一覽表

1 3 m直尺法

3 m直尺測定法有單尺測定最大間隙及等距離（1.5 m）連續測定兩種。兩種方法測定的路面平整度有較好的相關關系。前者常用于施工質量控制與檢查驗收，單尺測定時要計算出測定段的合格率；等距離連續測試也可用于施工質量檢查驗收，要算出標準差，用標準差來表示平整程度。但該方法比較落后，測量效率低下，操作者需要低頭彎腰，現已用得較少。

2 連續式平整度儀法

連續式平整度儀測量時由人或車拉動該儀器前進，由于路面不平引起測量小輪上下擺動，并帶動位移傳感器的測桿在傳感器的小孔槽里上下滑動。這樣就可以根據傳感器輸出的電位的正負及其大小來確定路面平整度。采用該類測定儀靈活性較大，既可人拖，也可車拉，但檢測效率較低（檢測速度不大于12 km/h）。該方法適用于測定路表面的平整度，評定路面的施工質量和使用質量，但不適用于在已有較多坑槽、破壞嚴重的路面上測定。

連續式平整度儀的標準長度為3 m，構造如圖1所示,其質量應符合儀器標準的要求。中間為一個3 m長的機架，機架可縮短或折疊，前后各有4個行走輪，前后兩組輪的軸間距離為3 m。機架中間有一個能起落的測定輪。機架上裝有蓄電源及可拆卸的檢測箱，檢測箱可采用顯示、記錄、打印或繪圖等方式輸出檢測結果。測定輪上裝有位移傳感器，自動采集位移數據時，測定間距為10 cm，每一計算區間的長度為100 m，100 m輸出一次結果。當為人工檢測，無自動采集數據及計算功能時，應能記錄檢測曲線。機架頭裝有一牽引鉤及手拉柄，可用人力或汽車牽引。

圖1 連續式平整度儀構造圖1-腳輪；2-拉簧；3-離合器；4-測架；5-牽引架；6-前架；7-縱斷面繪圖儀；8-測定輪；9-縱梁；10-后架

連續式平整度測定儀測定后，可按每10 cm間距采集的位移值自動計算100 m計算區間的平整度標準差，還可記錄檢測長度、曲線振幅大于某一定值（3 mm、5 mm、8 mm、10 mm等）的次數、曲線振幅的單向（凸起或凹下）累計值及以3 m機架為基準的中點路面偏差曲線圖，并打印輸出。當為人工計算時，在記錄曲線上任意設一基準線，每隔一定距離（宜為1.5 m）讀取曲線偏離基準線的偏離位移值di。每一計算區間的路面平整度以該區間測定結果的標準差表示，按式（1）計算：式中：σi——各計算區間的平整度計算值，mm；

di——以100 m為一個計算區間，每隔一定距離（自動采集間距為10 cm，人工采集間距為1.5 m）采集的路面凹凸偏差位移值，mm；

n——計算區間用于計算標準差的檢測數據

個數。

最后可計算出一個評定路段內各區間平整度標準差的平均值、標準差、變異系數。

3 激光平整度儀法

圖2 激光平整度儀安裝示意圖

激光平整度儀，構造如圖2所示，采用激光傳感器和距離傳感器組合成慣性參照路面縱斷面剖面檢測系統，通過對應于輪跡為止的激光傳感器測得距離路面的高度，隨著車輛的行使可以得到路面縱向斷面，即可計算縱向平整度，其中車輛振動帶來的影響通過加速度傳感器（對應左右輪跡各一個）記錄數據的兩次積分來扣除；慣性運動傳感器可以反映水平縱向、水平橫向和豎向的角度，掃描得到的數據經專業軟件分析后可以輸出各種評價指標，包括：國際平整度指標（IRI）、平整度標準差（σ）、觀測打分值（RN）、行駛質量指數（RQI）等參數。該系統可在正常車速的條件下對路面進行長距離快速自動檢測與現場計算機數據分析與評價。

激光平整度儀檢測速度快，是傳統檢測方法的幾倍甚至是幾十倍；可充分保證路面檢測的高精度，其檢測精度高達0.1 mm，樣點采集間距0.13 mm，檢測車速可達到80 km/h，適用于高速公路、城市道路、機場跑道路面的建設、大規模公路路面病害數據采集等工作中；可直接檢測和輸出IRI值、行使質量指數、縱斷面及幾何參數，如坡度值、曲率半徑或曲率數據等，且精確可靠；取消了人為操作，實現計算機自動化，更好地保證測試的精度和準確性；功能強，除可檢測路面平整度外，還可用于測量路面紋理和車轍深度等。

4 車載式顛簸累積儀法

車載式顛簸累積儀測定時檢測車以一定的速度在路面上行使，路面的凹凸不平引起汽車的激振，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，價格低廉，操作簡便。可用其檢測的結果評定路面的施工質量和使用期的舒適性。

車載式顛簸累積儀：由機械傳感器、數據處理器及微型打印機組成，傳感器固定安裝在檢測車的底板上，如圖3所示。檢測結果與檢測車機械系統的振動特性和車輛行駛速度有關。減振性能好，則VBI測值小；車速越高，VBI測值越大。因此必須通過對機械系統的良好保養和檢測時嚴格控制車速來保持測定結果的穩定性。用車載式顛簸累積儀測出的顛簸累積值VBI，與用連續式平整儀測出的標準差σ概念不同，可通過對比試驗，建立兩者的相關關系，將VBI值換算為σ，用于路面平整度評定。通過大量研究觀察得出：σ=0.61IRI。國際不整度指數IRI是國際上公認的衡量路面行駛舒適性或路面行駛質量的指數。也可通過標定試驗，建立VBI與IRI的相關關系，將顛簸累積儀測出的顛簸累積值VBI換算為國際平整度指數IRI。

圖3 車載式顛簸累積儀安裝示意圖1-測試車；2-數據處理器；3-電瓶；4-后橋；5-掛鉤；6-底板；7-鋼絲繩；8-顛簸累積儀傳感器

5 結語

瀝青路面平整度檢測是公路施工質量驗收至關重要的一環，因此做好源頭管理,嚴格過程控制,做好中間和竣工驗收是確保建成高質量公路,形成國家大投入、質量大提高、效益大增長的良好局面的關鍵之一。

[1]JTGF80/1-2004，公路工程質量檢測評定標準[S].

[2]高速公路養護質量檢評方法[S].

[3]張金鵬.高速公路瀝青路面平整度控制與檢測評定[J].交通科技，2008，（4）.

[4]JTG E60-2008，公路路基路面現場測試規程[S].