關于公路路面平整度檢測和控制的研究

薛榜利 張亞磊

（江蘇大學，江蘇 鎮江212013）

1 概述

截止2019 年，中國公路總里程已達484.65 萬公里，居世界第一，公路幾乎通到了全國各地，人們的出行極為便利。公路路面的平整度是一個很重要的問題，因為公路瀝青含量、氣候、車輛超載、路基不均勻沉降、施工人員的素質等因素，公路在使用一段時間之后會出現裂縫、坑槽，路面的平整度會降低。路面的平整度一旦受損，會增加發生車禍的風險，如果路面不加以維護保養，加上超載車輛的重重碾壓，將使公路損壞更加嚴重，久而久之，公路就會報廢。此時過往車輛需要限行、繞行，導致本地的經濟受到影響。因此需要對公路路面平整度進行檢測，確保公路完好。

2 平整度檢測技術

常用的平整度檢測分為斷面類和反應類兩類。其中斷面類實際上是測定路面表面凹凸情況，如3m 直尺檢測技術和連續式平整度檢測技術；反應類是測定路面凹凸引起車輛振動的顛簸情況，如車載式顛簸累積檢測技術。除此之外，還有車載式激光檢測技術、基于Kinect 的路面平整度檢測技術。

2.1 3m 直尺法

用3m 直尺法時，需要先清掃路面測定位置的污物，因為污物的存在會影響平整度檢測的準確性。檢測過程中，需要先確定方向，將3m 直尺擺在測試地點的路面上，觀察直尺地面與路面之間的間隙距離，確定間隙最大的位置。用塞尺塞緊間隙，由于塞尺有高度標線，便于測量記錄最大間隙得高度，將結果精確到0.2mm。單桿檢測路面平整度，以最大間隙為測定結果。這種檢測方法的特點是設備簡單，結果直觀，但是其準確度不高，工作效率很低。

2.2 連續式平整度儀法

這種檢測方法主要是通過機械設備帶動檢測儀器移動，從而對路面平整度進行檢測。通常要求儀器的移動速度在5km/h左右，不能超過12km/h，因為儀器本身存在反應速度，當設備移動速度過快時，測量的數據誤差較大。在儀器測定后，可按每10cm 間距采集數據，以100m 為區間計算平整度標準差。使用此方法檢測，特點是連續測試，工作效率高，可是儀器設備比較復雜，成本高，且不適用已經存在較多凹槽、路面損壞嚴重的情況。

2.3 車載式顛簸累積儀法

車載式顛簸累積儀由機械傳感器、數據處理器和微型打印機組成，其中傳感器安裝在測試車的底部。工作原理是測試車在規定速度范圍內行駛，凹凸的路面會引起汽車的振蕩，通過處理機械傳感器采集到的信號，可以得到測試車后軸與車廂之間單向位移的累計值VBI，VBI 數值越大，則說明路面的平整度越差。使用此檢測技術，對測試車有較高要求：車輛需要標定時間間隔1 年以上，車輛如果更換過輪胎或減震器，要進行嚴格的測值檢驗，車輛的行駛里程至少是20000km。這種方法的特點是檢測的速度快，造價相對便宜，操作方式簡單，只是在檢測之前需要對安裝好的儀器進行標定。

2.4 車載式激光檢測法

用激光斷面儀檢測時，在檢測車的前橫梁上安裝激光傳感器，通過回收激光發射返回的信號，進而測試斷面的平整性，在經過連續等間隔的橫向測試之后，能較為精確的測量出路面的平整度。在實際的檢測過程中車體會隨著道路的不平整而振動，導致測量結果不能直接反映出路面的平整度，因此還需要在測試車上安裝加速度傳感器，通過處理加速度傳感器得到的信號，利用一次、二次積分，消除因車體振動的影響，從而得到準確的數據。激光的高分辨率和相干性好，即使在惡劣的氣候中，如雨雪天氣也同樣可以進行檢測。而且這種檢測方法的精度高，檢測的速度快，能真實反映路面每個位置的平整度情況。

2.5 基于Kinect 的檢測方法

Kinect 是一種3D 體感攝影機，從其被2009 年微軟發布后，經過十年的發展，已廣泛應用在醫療、教育、電子商務等領域。Kinect 是具有深度感知的傳感器，它采用紅外照相的方式得到數據，從而能計算出傳感器與被拍照物體之間的距離。Kinect 傳感器的感知速度和精度很高，成本極低，其開發技術完全開放，比較易于上手。目前國外已經有利用Kinect 在道路檢測方面成功的案例，當國內相關領域的應用較少，缺乏有成效的產品。

3 平整度指標相互關系的建立

檢測平整度的方法和儀器很多，相應得評定指標各有差異。為了使每種檢測方法所得的結果可以相互比較，需要一個標準的平整度指標，同其他平整度指標有很好的相關關系。在1982年，世界一行組織了多國專家參與的國際研究小組，在巴西進行了大規模的路面平整度試驗后，提出了采用國際平整度指數（IRI）作為評價指標的建議。

IRI 和反應類平整度檢測系統類似，但它采用的是數學模型模擬1/4 車輪以規定速度行駛在路面斷面上，分析行駛距離內動態反映懸掛系的累計豎向位移量。其中規定的檢測速度為80km/h，檢測結果的單位是m/km。

在使用車載式顛簸累積儀檢測路面平整度時，檢測結果VBI 與國際平整度指數進行換算時，需要將車載式顛簸累積儀的檢測結果進行標定，和相關平整度儀檢測的結果建立相關關系，最終兩者的相關系數不得小于0.9。

4 路面平整度的控制

4.1 做好清理路基的工作

在進行道路的路基建造之前，應該清理原地面，把樹枝、塑料袋、雜草等全部移除。如果路面表層為腐殖土，必須用機器將表情圖清掉，處理土層的厚度按具體情況而定，但是不能小于30cm，并且要分層壓實。

4.2 采用高級的設備和材料

對路面建造的原材料進行嚴格篩選，礦料級配偏大時會使瀝青混合料的穩定性更高，道路的平整性更高。此外，道路的建設單位應增加投資，盡最大的能力引進高級設備和優質的原材料，施工要根據道路的具體情況選擇最恰當的材料，使材料和道路的建設緊密結合，做到物盡其用。

4.3 施工質量控制

施工過程是道路建設的重要環節，對以后道路的使用有著極為重要的影響，施工質量一定程度上決定路面的平整度，我們必須對施工的質量嚴格把控。在施工時，要選擇合適的季節，讓施工時因溫度對道路的影響程度降到最低。混凝土攤鋪速度不應太快，不然會影響路面的預壓密實度。在用機械設備碾壓道路時，溫度應該控制在120℃以上，要遵循緊跟碾壓、高頻、低幅的原則。

4.4 提高施工人員素質

在道路建設上，工人素質的高低對施工質量好壞。對施工負責人不能貪污腐敗，要把錢全部用在道路建設中，不能出豆腐渣工程。對施工公司，要定期對員工進行培訓，提高他們的能力和施工技術，也要定期對員工進行全面的考核，與時俱進，這樣才能保證施工人員的高素質，建造出優質的道路。

5 結論

道路的平整度極為重要，可我國道路平整度檢測技術起步較晚，與國外技術的先進性相比存在較大的差距。目前我國常用的幾種常用路面平整度檢測方法存在明顯的弊端，不適用路況復雜的路面，影響檢測結果準確度的因素較多，在這領域我們還有很長的路要走。不過，可以從源頭上提高路面的平整度，盡可能地為后續檢測降低難度。