高速公路瀝青路面試驗檢測技術研究

穆紅海,劉超權

（貴州宏信創達工程檢測咨詢有限公司,貴州 貴陽 550000）

0 引言

高速公路是我國社會經濟可持續發展的重要保障，隨著我國改革開放的深入推進，高速公路建設項目仍在不斷增加。瀝青路面作為高速公路路面結構的重要組成部分，不僅對高速公路運營的安全性、舒適性有重要影響，還直接關系到高速公路的使用壽命。一旦高速公路質量不佳且未得到有效檢測，在開通運營后將給國家、社會造成不可挽回的損失。因此，有必要加強高速公路瀝青路面試驗檢測技術研究，實現高速公路建設綜合效益最大化。

1 高速公路瀝青路面試驗檢測技術研究的必要性

近年來，我國高速公路建設數量持續增長，建設規模不斷擴大。根據國家交通管理部門統計，截至2021年末，我國高速公路總里程達11.7萬km，居世界第一。但部分高速公路瀝青路面質量不盡如人意，存在較多早損病害。導致這種現象的因素很多，但瀝青路面試驗檢測工作不到位是其中一個重要原因。根據國家高速公路路網規劃，預計至2035年末，我國高速公路總里程將達約16.2萬km，建設規模巨大。基于此，開展高速公路瀝青路面試驗檢測技術研究，提升高速公路瀝青路面試驗檢測水平，進而提高高速公路使用安全及壽命，非常必要且十分迫切。

2 高速公路瀝青路面相關質量標準

在開展高速公路瀝青路面試驗檢測前，需對瀝青路面質量標準有正確了解。我國高速公路瀝青路面施工質量要求主要表現在承載力、抗疲勞性、耐高溫性、耐低溫性以及抗滑性5個方面。

2.1 承載力

高速公路瀝青路面運營期間需承受反復碾壓，保證通行車輛的正常行駛，因此，對瀝青路面承載力有較高要求。若高速公路瀝青路面承載力不滿足要求，會導致路面結構產生非彈性變形，進而造成瀝青路面結構損害，為確保高速公路瀝青路面具備良好的安全性和舒適性，須確保瀝青路面具有良好的承載力。

2.2 抗疲勞性

抗疲勞性指瀝青路面投入運營若干年，在正常壽命期內，仍可確保在車載的反復作用下不產生疲勞性破壞。因此，要保證高速公路瀝青路面正常使用，就必須增強其抗疲勞性，以延長其使用壽命。通常瀝青路面產生疲勞性破壞，大部分原因是原材料質量及壓實度等存在問題[1]。

2.3 耐高溫性

高速公路瀝青路面使用的瀝青混合料應具備一定耐高溫性。耐高溫性即瀝青混合料在車輛荷載下抵抗永久變形的能力。影響瀝青混合料高溫穩定性的因素很多，主要包括混合料配合比、瀝青特性及路面壓實度等，通過合理控制以上影響因素，能有效提高瀝青路面耐高溫性。

2.4 耐低溫性

瀝青路面耐低溫性是衡量瀝青路面質量好壞的重要指標之一。晝夜溫差大區域，若高速公路瀝青路面質量不合格，則會因“熱脹冷縮”而產生諸多病害。例如瀝青路面在溫度較低時，會發生路面收縮，導致路面開裂，進而對交通產生影響。主要原因是瀝青混合料的抗拉伸性較差，收縮系數不滿足規范標準要求。

2.5 抗滑性

高速公路對瀝青路面抗滑性有較高要求，防止車輛行駛過程中出現打滑，確保行車安全。若瀝青路面抗滑性能不佳，則可能導致交通安全事故頻發，嚴重威脅人民群眾的生命財產安全，因此，必須加強高速公路瀝青路面抗滑性檢測。瀝青路面抗滑性主要與瀝青路面的空隙率、平整度及整體結構等因素關系密切[2]。

3 高速公路瀝青路面試驗檢測技術研究

3.1 瀝青路面壓實度檢測

瀝青路面壓實度與路面的穩定性、平整度關系密切，在瀝青混合料攤鋪碾壓完成后，需采用一定檢測方法對其進行壓實度檢測。瀝青路面壓實度檢測通常采用鉆芯取樣分析法，這種方法通過現場鉆芯取樣，在實驗室測定芯樣壓實前后密度比，最后確定瀝青路面壓實度。鉆芯取樣法會對瀝青路面造成一定破壞，而且會因檢測手段及方法不規范，造成檢測結果出現偏差。當前，可選用更為先進的檢測技術。例如核子密度儀檢測技術，這種檢測技術可實現現場直接檢測，具有效率高、結果精確等優點，應用十分便捷。

3.2 瀝青路面承載力檢測

彎沉是衡量瀝青路面質量的重要指標之一，是瀝青路面負載力和綜合承載力的重要體現，該指標反映瀝青路面結構的整體剛度和強度。一般彎沉越大，瀝青路面的塑性變形越大，剛度和抗疲勞能力越弱。目前瀝青路面承載力檢測技術主要包括貝克曼梁法、激光彎沉測定儀法、自動彎沉測定儀法、落錘式彎沉儀法4種[3]。

3.2.1 貝克曼梁法

貝克曼梁法是利用杠桿原理，運用承載重物的標準車輛對待檢測路面實施加載，測定出路面回彈變形量，該檢測方法工作原理簡單，通過人工即可完成，是目前最常用的彎沉檢測方法。

3.2.2 激光測定儀

激光測定儀的主要工作原理是將激光測定儀放置于實驗車的后輪，汽車通過測量點時，路面在荷載的作用下會發生回彈，并帶動地面上的硅光電測測頭升起，產生相應的光電流。通過對光電流大小的計算，確定彎沉值。這一檢測儀器具有操作方便、精度高、體積小、質量輕等特點。

3.2.3 自動彎沉測定儀

自動彎沉測定儀是將儀器安置在牽引車底盤，在保證瀝青路面平穩的情況下，借助牽引車行走，多次重復多點地測量、記錄，最終確定彎沉值。這一方法相較于貝克曼梁法和激光彎沉測定儀法，其檢測程度更復雜，操作重復性較高。

3.2.4 落錘式彎沉儀

落錘式彎沉儀由拖車與微機控制系統組成，該方法是一種利用脈沖動力彎沉儀的檢測方法，其模擬汽車荷載對路面施加瞬時沖擊作用，得到路面瞬時變形情況。測量結果較精確，信息量較大，與貝克曼梁法相比，具有使用方便、快速、安全、節省人力、模擬實際情況施加動態荷載的特點，適用于長距離、連續測定。

3.3 瀝青路面平整度檢測

衡量高速公路瀝青路面質量的另一重要指標是平整度，若路面平整度不達標，車輛行駛過程中，會產生一定震動，震動幅度較大，則會嚴重降低車輛行駛舒適度，而且存在一定安全隱患。目前高速公路瀝青路面平整度通常采用四種方式進行檢測，包括3 m直尺測定法、連續式測量儀、激光路面儀、車載式顛簸累計儀[4]。

3.3.1 3 m直尺測定法

3 m直尺測定法是一種應用較廣、相對傳統的瀝青路面平整度檢測法，即利用3 m長直尺測量瀝青路面平整度，具體如圖1所示。在實際檢測過程中，該檢測方法受人為操作影響較大，精度不高。

圖1 3 m直尺測量示意圖

3.3.2 連續式測量儀

連續式測量儀工作原理是通過微機自動顯示瀝青路面平整度數據信息，對瀝青路面進行連續性檢測，提高檢測速率。

3.3.3 激光斷面儀

激光斷面儀是一種地面無接觸式測定儀器，通常固定于檢測車輛輪轂。在瀝青路面檢測時，實驗車以一定速度行駛，激光測定儀通過激光傳感器不斷發射激光，讀取激光距離傳感器輸出值，將該距離信號與安裝于實驗車的加速度計信號互差，抵消實驗車自身顛簸，輸出路面真實信號。實驗車行駛，每隔一段距離，采集相應數據。應用數據模擬系統，可顯示打印國際平整度指數IRI等指標。這種檢測技術具有速度快、精度高等特點，是一種比較有效的路面平整度檢測技術。激光距離傳感器位置如圖2所示，圖中X、Y分別表示車輛行進方向和道路橫斷面方向。

圖2 激光斷面儀平整度檢測示意圖

3.3.4 車載式顛簸累計儀

車載式顛簸累計儀檢測瀝青路面平整度，通常是將儀器安裝于測試車輛并測試車輛行駛情況，若瀝青路面不平整，車輛則會發生振動、顛簸，此時儀器就能收集到后軸與車廂間的單向位移累計值，該累計值能直觀反映路面平整度情況，具體檢測原理如圖3所示。一般數值越大，平整度越差；數值越小，平整度越好。這種檢測方法操作簡單、快捷，但檢測人員須嚴格按照相關規程和方法操作，否則會嚴重影響檢測結果精度。

圖3 車載式顛簸累計儀檢測原理圖

3.4 瀝青路面抗滑性檢測

抗滑性是衡量瀝青路面質量的重要指標之一，直接關系到行車的安全，特別是雨季期間，抗滑性不足易發生路面打滑失控交通事故。抗滑性通常由摩擦系數及構造深度表示，當前瀝青路面抗滑性檢測較為常用的技術手段包括橫向抗滑系數測試車、激光紋理測試儀兩種。

3.4.1 橫向抗滑系數測試車

橫向抗滑系數測試車是當前瀝青路面抗滑性能檢測中應用較為廣泛的一種。其工作原理是橫向抗滑系數測試車工作期間，地面和測試輪相互作用，通過計算得出橫向抗滑系數。橫向抗滑系數越大，路面抗滑性能越強。

3.4.2 激光紋理測試儀

激光紋理測試儀又稱激光構造深度儀法，該方法利用高速脈沖紅外線投影方式計算瀝青路面構造深度，以此判定瀝青路面抗滑性能。這種方法具有運輸和操作方便、費用較低、可靠性較強等優點。

3.5 瀝青路面滲水性能檢測

瀝青路面滲水性能通常指的是瀝青路面的抗水壓能力，通過瀝青路面滲水性能檢測，可間接分析瀝青路面發生沉陷的概率。當雨水滲入路面，基層含水量上升，路面基層承載力減弱，最終產生沉降。當前，瀝青路面滲水性能檢測多數在室內實驗室進行，主要檢測手段是應用滲水檢測儀，通過測量水分下降相應高度所需時間，進而評估路面滲水性能[5]。

4 相關建議

高速公路瀝青路面檢測方法、技術較為先進，但在實踐過程中仍存在較多問題。例如檢測結果偏差較大、部分檢測項目尚需室內檢測等，需不斷改進、創新，結合個人工作實踐，提出幾點個人建議。

4.1 持續完善瀝青路面試驗檢測制度

高速公路瀝青路面質量決定道路運營的使用壽命及行車安全，須完善瀝青路面試驗檢測制度，建立監督機制，從制度上保證瀝青路面建設質量滿足國家規范要求。

4.2 提高檢測設備和技術水平

為滿足國家高速公路工程行業的快速發展需要，不斷提升檢測設備和技術的先進水平，完善試驗檢測配套設施，進而提高行業整體檢測水平。

4.3 加強技術創新

隨著高速公路瀝青路面檢測需求的不斷增多，要持續進行試驗檢測技術創新，通過運用先進技術和設備來提高檢測效率與檢測效果。因此，要不斷開展技術創新，提高自動化、智能化水平以及檢測準確率，降低檢測結果受人為因素影響的程度。

4.4 持續提高專業檢測人員職業素質

檢測單位要積極開展檢測人員業務培訓，提升瀝青路面檢測人員自身專業業務能力，建立一支專業技術能力強、綜合素質高的試驗檢測隊伍，提升行業整體檢測水平。

5 結語

綜上所述，當前國內高速公路建設持續發展，瀝青路面存在較多質量問題，對高速公路運營及使用壽命造成較大影響。因此須高度重視瀝青路面試驗檢測，通過應用適宜的試驗檢測技術，對瀝青路面壓實度、承載力、平整度及抗滑性等指標進行嚴格檢測，保障瀝青路面各項性能滿足設計要求。該文通過介紹高速公路瀝青路面質量標準，對瀝青路面試驗檢測技術進行深入探討，對我國高速公路瀝青路面檢測水平提高具有重要指導和借鑒意義。