公路工程現場檢測新技術

■李俊松 ■四川智通公路工程技術有限責任公司，四川 成都 610041

本文在總結現有路基路面現場檢測技術的基礎上，路面彎沉檢測技術方面介紹了落錘式彎沉儀的特點，將落錘式彎沉儀與貝克曼梁進行了對比分析;在路面結構層厚度檢測領域中對現在廣泛采用的路面地質Radar(高頻電磁波檢測)在工程中的實踐應用和主要特點進行了總結;路面平整度檢測技術中將激光平整度測試系統(RSP)與現行規范采用的XLPY－E型連續性平整度儀進行了對比檢測測試、分析了優缺點;在路面抗滑性能檢測和橋梁靜態荷載試驗與承載力評定中，分別對Grip Tester摩擦系數儀相對于擺式儀的優點、集成化測試技術的橋梁承載能力評定進行了介紹和總結。

1 路面彎沉檢測技術

路面結構承載能力是指路面在達到預定的破損狀態之前還能承受的行車荷載作用的累積次數。結構承載能力測定一般分為無破損試驗和破損試驗兩類。

FWD主要工作原理是利用液壓系統提升重錘從一定高度自由落下，模擬標準測試車后軸單側動荷載，通過荷載板給道路表面施加接近于半正弦波的脈沖荷載，使道路表面產生變形，通過傳感器自動采集彎沉盆及彎沉最大值等參數，用以評價路面承載能力。

Dynatest 8000型FWD設備給出錘質量(m)、落高(H)、和緩沖墊的彈性系數(K)關系為:

作者通過實驗模擬研究，對于FWD在模擬行車作用的效果總結如下:

(1)FWD作用荷載的脈沖形狀(近似半正弦波)、持續時間與40～60km/h的行車荷載基本相當，且兩者的荷載響應相當接近。

(2)貝克曼梁測得的靜態彎沉值大于實際行車荷載作用下的動態彎沉值，且數據的離散型較大。

2 路面結構層厚度檢測和隧道雷達檢查

地質雷達是利用高頻電磁波對地下進行探測成像進行地質預報。檢測美國測試學會(ASTM)和國際標準組織(ISO)提出公路無損檢測標準，路面雷達由于其獨特的優越性，其應用已滲透到道路施工和后期檢測維修的全過程。在公路建設前期可確定地質結構、劃分不良地質體，在施工期間可準確測出路面面層厚度，在道路投入使用后可進行日常監察、發現隱患。在隧道無損探測方面，地質雷達對襯砌厚度不足、不密實、背后空洞等問題均能無損迅速檢測。

3 路面平整度檢測技術

中國現行規范《公路路基路面現場測試規程》(JTJ 059－95)中規定的平整度測試方法主要有:(1)3m直尺測定平整度試驗方法(T 0931－95);(2)連續式平整度儀測定平整度試驗方法(T 0932－95);(3)車載式顛簸累計儀測定平整度試驗方法(T 0933－95)。Dynatest 5051 RSP激光平整度測試車是丹麥在英國TRRL激光平整度儀的基礎上研制生產的一種激光平整度測試車，其工作原理是利用激光的光時差原理來測定路面的凹凸狀況。下表為RSP激光平整度測試車與XLPYE型連續性平整度儀的工作對比結果:其中測速項RSP激光平整度測試車與XLPY－E型連續性平整度儀分別為30－100km/h、5－12km/h，測試人員分別為1－2人和2人，設備分別為測試車和牽引車、平整度儀，間距分別為16cm采集數據、任意長度輸出IRI和每100m輸出σ值。由此對比可以看出，Dynatest 5051 RSP能很好地模擬路面的實際使用狀況，快速、準確地評價路面的平整度性能。

4 路面抗滑性能檢測

路面摩擦系數檢測設備測試結果的可靠性問題一直是路面抗滑課題研究的重點，世界各國的路表性能研究者都致力于研制性能優良的檢測設備。Grip Tester摩擦系數儀為兩個起主要驅動作用的輪子和一個專供進行抗滑測試的測試輪，起驅動作用的輪子帶深凹顯凸的花紋，專供抗滑測試的測試輪為光滑輪。自投入生產活動，便活躍在公路路面、機場跑道道面、城市道路、機場停車坪、城市廣場、飛行甲板等工程抗滑性能檢測領域。Grip Tester摩擦系數儀的特點主要有穩定性好、偏差小，隨測試速度的變化呈反比，隨水膜厚度增大呈反向降低。

5 橋梁準靜態荷載試驗與承載力評定技術

橋梁動態診斷系統(BDI)是集成化測試系統，其設備硬件采用智能傳感器和STS微處理器，由STS微處理器自動讀出采集的數據，而不需要鑒別通道號和靈敏系數，大大減少了現場測試的記錄信息量，而且準備工作少，靈敏度和測試精度高;數據的記錄、濾波以及放大亦由STS微處理器完成。同時，數字信號將通過RS232串口輸入筆記本式計算機中，因為采用數字信號傳輸，所以消除了電子噪音和引線的影響。BDI系統軟件包主要由MGEN模型生成器、SAC數據分析處理器、以及BDIGRF圖形工具三個，MGEN模型生成器是一個交互式圖形前處理器，產生簡單的二維橋梁模型。它適用于典型梁板和板結構的建模，通過MGEN能定義幾何、橫截面性質、邊界條件等。SAC數據分析處理器可以進行結構分析，得出模型校正必須的計算應變，它是結構分析和關聯性的縮寫，分析基于矩陣剛度法的線彈性變形，特點是能夠分析卡車加載情況，進行模型應變計位置的應變計算，把計算應變數值與測試應變相比較，自動優化和識別參數，改進計算與測試效應的相關關系。BDIGRF圖形工具是為觀察STS現場測試系統獲得數據而專門設計的圖形工具，并將現場數據與分析程序SAC的預估效應數據觀察比較，所有數據圖都可以在屏幕上顯示，并可以很順利地送入圖形打印機或繪圖儀;其次，對任何或全部輸出信號采用應變計因子，響應能很容易地轉換為其他類型輸出(即應力、力、彎矩等等)。

6 結論

本文分別對路面彎沉檢測技術中落錘式彎沉儀(FWD)，路面結構厚度檢測及隧道檢測中的地質雷達技術，路面平整度檢測中的激光平整度測試系統(RSP)，路面抗滑性能檢測技術中的Grip Tester摩擦系數儀，以及橋梁準靜態荷載試驗中的BDI橋梁結構測試系統的基本原理及工程實踐中的優點進行了闡述，對較新的方法進行了相關測試分析驗證。希望能夠為廣大公路工程現場檢測同仁提供一些參考。

［1］曾凡奇，王復明，王曉冉，趙小彥.公路工程現場檢測新技術［M］.北京:人民出版社，2006.

［2］楊險峰，潘旭紅，蔡少虬.檢測實驗室建設與實驗教學改革［J］.科教文匯，2007，(28).