公路工程平整度試驗(yàn)檢測技術(shù)的應(yīng)用

彭家成

（四川振通公路工程檢測咨詢公司，四川 綿陽 621000）

我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是當(dāng)前第一要?jiǎng)?wù)，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開道路交通事業(yè)的建設(shè)，正所謂要發(fā)展經(jīng)濟(jì)，必先利交通。我國近年來的公路建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多，截止2019 年年初全國公路總里程502.38 萬公里，同 比 增 加8.92 萬KM。公路 密 度達(dá)到了50.12 KM / 百KM2，增加了0.61 公里/ 百KM2。其養(yǎng)護(hù)里程也達(dá)到了472.16 萬KM，在公路工程總里程當(dāng)中占94.8%。隨著公路工程建設(shè)規(guī)模的日漸擴(kuò)大，其質(zhì)量問題越來越突出。在檢測路面平整度過程中，所用方法也在不斷增加，有傳統(tǒng)的直尺檢測、水平儀檢測、也有連續(xù)式檢測、車載顛簸累計(jì)儀，以及比較先進(jìn)的車載激光檢測等。激光檢測法與別的檢測方法相比，不但實(shí)現(xiàn)了結(jié)果的可視化，且其精確度更高、速度也更快。

1 車載激光檢測技術(shù)的作用機(jī)理

我國經(jīng)濟(jì)近年來發(fā)展比較迅速，在此期間數(shù)字化測量技術(shù)也逐漸完善。車載激光檢測技術(shù)是快速獲取三維空間全面信息的有效途徑。該系統(tǒng)可以通過一種激光位移傳感器對(duì)路面高程進(jìn)行測量，以獲取路面與沿路線各地標(biāo)物對(duì)應(yīng)的三維信息，對(duì)路面縱斷面上的凹凸不平狀態(tài)實(shí)現(xiàn)精密檢測，并可以向處理中心實(shí)時(shí)傳送其高程信息，最后給出一個(gè)平整度指數(shù)，高效、高質(zhì)的實(shí)現(xiàn)對(duì)路面部分的平整度檢測，且體現(xiàn)出自動(dòng)化優(yōu)點(diǎn)。這種檢測方法能夠快速對(duì)公路所有相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)性檢測，包括橫、縱坡情況、平整度以及車轍深度等。車載激光檢測平整度技術(shù)跟傳統(tǒng)檢測方法相比，具有包括快速、高精、自動(dòng)化等在內(nèi)的諸多優(yōu)點(diǎn)。

1.1 速度快

利用車載激光檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測時(shí)采集數(shù)據(jù)的速率可以達(dá)到120km/h，是傳統(tǒng)方法檢測平整度的幾十倍。在正常車速下，能夠快速、自動(dòng)的對(duì)路面進(jìn)行長距離檢測，且可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步分析，并做出評(píng)價(jià)。

1.2 精度高

其檢測精度可達(dá)到0.1mm ，以0.16mm 為間距進(jìn)行樣點(diǎn)采集。可直接得到一個(gè)精確度更高的檢測結(jié)果。而且該系統(tǒng)擁有多個(gè)激光器，可在更大范圍內(nèi)對(duì)行車路面進(jìn)行檢測掃描，可以輕易彌補(bǔ)傳統(tǒng)檢測法僅可測量1～2 個(gè)縱面的缺陷，能夠更真實(shí)的取得整條道路的平整度數(shù)據(jù)。

1.3 自動(dòng)化

這種檢測系統(tǒng)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化檢測，可消除手動(dòng)操作中由人為因素引起的誤差，從而保證測試結(jié)果的精確性。而且，可直接將檢測結(jié)果傳送到路面管理系統(tǒng)當(dāng)中，提高檢測的層次。

1.4 功能性更強(qiáng)

車載激光檢測法可以在高速行駛時(shí)完成對(duì)各類指標(biāo)、參數(shù)的檢測，還能夠?qū)崟r(shí)的進(jìn)行計(jì)算，分析，并將其顯示出來，同時(shí)儲(chǔ)存到指定位置。

2 可靠性分析

2.1 行車速度帶來的影響

選300m 長的一段 路，分別以 30km/h、50km/h 及80km/h 的行駛速度，實(shí)施多次平行試驗(yàn)，并對(duì)不同速度下所得結(jié)果數(shù)據(jù)的進(jìn)行穩(wěn)定性分析，以獲取速度帶來的影響系數(shù)，當(dāng)這個(gè)系數(shù)在規(guī)定值的5% 以內(nèi)時(shí)，則表明檢測過程中的行車速度對(duì)其檢測結(jié)果僅存在非常小的影響，在計(jì)算范圍內(nèi)可忽略不計(jì)。

2.2 重復(fù)性

選擇一段長度為300m 的路段，按照50km/h 的速度檢測至少5 次，并計(jì)算出其多次檢測結(jié)果的變異系數(shù)，如在不超過標(biāo)準(zhǔn)值5% 說明檢測重復(fù)性良好。

2.3 相關(guān)性

該試驗(yàn)就是要檢驗(yàn)運(yùn)用此系統(tǒng)進(jìn)行檢測所得結(jié)果是否準(zhǔn)確，針對(duì)300m 長度的同一待測路面，運(yùn)用車載激光檢測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，并與由相關(guān)部門驗(yàn)定為合格的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，看其所有指標(biāo)是否吻合，包括均值以及合格率等，最后進(jìn)行匯總，若是兩測值之間存在的相關(guān)系數(shù)超過0.98 ，則顯示相關(guān)性良好，且可以符規(guī)定要求。

3 工況

某公路工程采用的是瀝青路面，選300m 長路段試驗(yàn)，將車速設(shè)為100km/h。檢測過程為：先以目視法，劃分該試驗(yàn)路段為8 段；再通過精密水準(zhǔn)儀以250mm 的間隔測出縱斷面高程；然后以247mm 的間隔，運(yùn)用車載激光檢測系統(tǒng)，進(jìn)行3 次平整度測試，取其平均值為最終結(jié)果，與精密水準(zhǔn)儀檢測結(jié)果對(duì)比如圖1 所示。

為更深入地探究激光檢測系統(tǒng)在路面平整度檢測中的應(yīng)用效果，可在相同路段上用兩種檢測方式進(jìn)行檢測，所得結(jié)果如圖2 所示，其檢測結(jié)果基本一致，其中的坑洼位置、凸起位置等也都能夠相互對(duì)應(yīng)上，其曲線部分出現(xiàn)位置差異的原因主要是由于兩種檢測方法的采樣間隔不一致，激光檢測系統(tǒng)在檢測平整度時(shí)，以247mm 作為5 個(gè)采點(diǎn)之間的間隔；而利用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢測時(shí)，則是以250mm 作為間隔，而且也只有1 個(gè)采點(diǎn)。

由回歸分析可以看出，利用激光檢測所得結(jié)果與使用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢測所得結(jié)果之間的關(guān)系為：IRIs=0.97 [IRIc]+0.09

這里的IRIs表示的是激光檢測所得到的平整度結(jié)果；而IRIc則表示使用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行檢測所得的平整度結(jié)果。0.99 就是二者間存在的相關(guān)系數(shù)大小，其相對(duì)誤差不到4% ，由此可知這個(gè)檢測結(jié)果是能夠滿足要求的。

4 結(jié)語

在公路項(xiàng)目的建設(shè)施工中，路面平整度是相當(dāng)重要的一個(gè)參數(shù)，新型的車載激光檢測技術(shù)，具有高效、高質(zhì)性，若是能夠?qū)⑵浜侠碛糜跈z測路面平整度方面，可使檢測所得平整度信息更加的精確，且其檢測速度極快，可大幅度縮短檢測所需時(shí)間，進(jìn)一步縮減檢測成本。