道路工程檢測新技術(shù)簡介（54頁）

1、道路工程檢測新技術(shù)簡介 道路工程檢測新技術(shù)簡介主要內(nèi)容 1 彎沉檢測新技術(shù) 2 平整度檢測新技術(shù) 3 抗滑性檢測新技術(shù) 4 探地雷達和瑞雷波檢測技術(shù)1 彎沉檢測新技術(shù)1.1 彎沉定義彎沉是指路基或路面表面在規(guī)定的標準車作 用下，路基或路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂 直變形。1.2 常用的測定彎沉的方法彎沉檢測設(shè)備分為兩類四種：第一類為靜態(tài)彎沉，包括回彈彎沉和總彎沉兩種，回彈彎沉由貝克曼梁檢測，總彎沉用自動彎沉儀檢測。第二類為動態(tài)彎沉，有沖擊彎沉和滾動彎沉，沖擊彎沉由落錘式彎沉儀(FWD)檢測，滾動彎沉由激光彎沉儀進行檢測。1.2.1 落錘式彎沉儀（Falling Weight Deflectome

2、ter） 近幾年來，采用落錘式彎沉儀測定路面的動態(tài)彎沉，并用來反算路面的回彈模量，已經(jīng)成為世界各國道路界的熱門話題，這種設(shè)備特別適用于高等級公路路面的彎沉測量和承載能力評定，落錘式彎沉儀是目前國際上最先進的路面強度無損檢測設(shè)備之一。（1）主要設(shè)備 落錘式彎沉儀分為拖車式(便于維修存放)和內(nèi)置式（小巧、靈便）。 落錘式彎沉儀由荷載發(fā)生裝置、彎沉檢測裝 置、運算及控制裝置及車輛牽引裝置等組成。 其測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖(原理)荷載發(fā)生裝置： 重錘的質(zhì)量及落高根據(jù)使用目的和道路的等級選擇，荷載由傳感器測定。如無需特殊需要，重錘的質(zhì)量為200kg，沖擊荷載為50kN，承載板為十字對稱分開為4部分。彎沉檢測裝置

3、： 由57個高精度位移傳感器組成。運算及控制裝置： 能在沖擊荷載作用的瞬間內(nèi)，記錄沖擊荷載及各個傳感器所在位置測點的動態(tài)變形。牽引裝置：牽引FWD并安裝運算及控制裝置等的車輛。（2）測定方法 a.承載板中心位置對準測點，承載板自動落下，放下彎沉裝置的各個傳感器。 b.啟動落錘裝置，落錘瞬即自動落下，沖擊力作用于承載板上，又立即自動提升至原來位置固定。同時，各個傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面變形，記錄系統(tǒng)將位移信號輸入計算機，并得到峰值，即路面彎沉，同時得到彎沉盆。 c.提起傳感器及承載板，牽引車向前移動至下一個測點，重復上述步驟，進行測定。 1.2.2 自動彎沉儀自動彎沉儀是測定路面彎沉的高效自動化設(shè)備

4、，可以對路面進行高密集點的強度測量，適用于路面施工質(zhì)量控制、尚無坑洞等嚴重破壞的道路驗收檢查及舊路面強度評價，以及路面養(yǎng)護管理。(1)主要儀器設(shè)備 自動彎沉儀測定車：洛克魯瓦型，由測試汽車、測量機構(gòu)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)三部分組成。測試機構(gòu)如圖：自動彎沉儀測定車的主要技術(shù)參數(shù)如下： 測試車軸距 6.75m； 測臂長度 1.752.40m； 后軸荷載 100kN； 測定輪對路面的壓強 0.7MP； 最小測試布距 410m； 測試精度 0.01mm； 測試速度 1.54.0km/h。（2）工作原理 采用簡單的杠桿原理。自動彎沉儀測定車在檢測路段以一定的速度行駛，將安裝在測試車前后軸之間底盤下的彎沉測定

5、梁放到車輛底盤的前端并支于地面保持不動，當后軸雙輪輪隙通過測頭時彎沉通過位移傳感器等裝置被自動記錄下來，這時，測定梁被拖動，以兩倍的汽車速度拖到下一測點，周而復始地向前連續(xù)測定，通過計算機輸出彎沉檢測統(tǒng)計計算結(jié)果。（3）測定方法 a.將自動彎沉儀測定車開到檢測路段的測定車道上，測點應在路面行車道的輪跡帶上。 b.安放測量機構(gòu)。 c.開始測時，汽車以一定的速度行進，測量頭連續(xù)檢測汽車后軸左右輪隙下產(chǎn)生的路面瞬間彎沉。通過位移傳感器將位移轉(zhuǎn)換為電信號，并傳送到數(shù)據(jù)記錄器，待汽車后輪通過測量頭后，檢程器上顯示彎沉峰值，打印機輸出彎沉峰值及測定距離。 d.第一點測定完畢后，車輛前面的牽引裝置以兩倍于汽

6、車行進的速度把測量機構(gòu)拉到測定輪前方，汽車繼續(xù)行進，進行下一個點的測量，周而復始地向前測定。 （4）數(shù)據(jù)處理 測定結(jié)果應按計算區(qū)間輸出計算結(jié)果（標準的計算區(qū)間為100m）。在測定時應將測試數(shù)據(jù)保存，通過計算機輸出結(jié)果，即每個區(qū)間的平均總彎沉值、標準差、代表總彎沉值。 例如對國道312線K4091+100K4091+500的實測數(shù)據(jù)如下表：記錄號路線號公里樁百米樁平均總彎沉值（0.01mm）標準差（0.01mm）代表總彎沉值（0.01mm）131240911004119.2567923124091200459.91665331240913005518.44292431240914005712.7

7、398253124091500429.09660國道312線K4091+100K4091+500實測數(shù)據(jù)自動彎沉車實現(xiàn)了測量、記錄和數(shù)據(jù)處理的自動化，測量數(shù)據(jù)不受人為因素的干擾，與貝克曼梁的對比回歸相關(guān)性較好，測試結(jié)果可靠，檢測效率高，但不能檢測路基、路面底基層的彎沉，由于國產(chǎn)自動彎沉車的設(shè)備的制造工藝不過關(guān)，多數(shù)設(shè)備在使用時故障率較高，而進口設(shè)備又比較昂貴，影響了自動彎沉車的使用。2 平整度檢測新技術(shù)2.1平整度定義路面平整度是以幾何平面為基準，以規(guī)定的標準，間斷地或連續(xù)地測定路面的表面縱、橫方向的凹凸量，它是評價路面使用品質(zhì)和施工質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標。2.2 常用的平整度測定方法常用的測定方

8、法有3m直尺測定法、顛簸累積儀測定法和激光平整度測定儀等方法用3m直尺測定路面平整度，雖然簡單、直觀，但是測試速度太慢，所用勞動力過多。目前顛簸累積儀是應用最廣泛的反映類設(shè)備，激光平整度測定儀則是最先進的斷面類設(shè)備。2.2.1 激光平整度檢測儀激光路面平整度測定儀是一種與路面無接觸的測量儀器，測速快、精度高。 （1）主要儀器 激光平整度測定儀是一臺裝備有激光傳感器、加速度計和陀螺儀的測試車，它同時具備有先進的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。（2）工作原理 測試車以一定（20120km/h）的速度在路面上行駛，固定在車底盤上的一排激光傳感器通過測試激光反射回讀數(shù)器的角度來測試路面。信號處理系統(tǒng)將來自激光傳感

9、器的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)值信號并記錄下來，通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，可顯示出平整度的檢測結(jié)果。（3）測定方法 a.首先使用激光構(gòu)造深度儀上的傳感器校合程序在待測路面上進行校核，其峰值（百分數(shù)）應分布在112114范圍內(nèi)。 b.根據(jù)被測路面的狀況，選擇一般路面測量程序或大孔隙粗糙度大的路面測量程序進行測量 c.測定車以穩(wěn)定的速度行駛，儀器按每一個計算區(qū)間（標準長度為100m）打印出該段構(gòu)造深度的平均值，激光構(gòu)造儀的適宜行駛速度為35km/h。注意：不要直視激光孔或觀察通過拋物面發(fā)射回來的激光束，防止損傷眼睛。只能通過紅外線顯卡或光譜變換眼睛才可以觀察光束是否存在。2.2.2 車載式顛簸累積儀車載式顛簸累積儀

10、測定路面的平整度速度快、操作簡便。可用其檢測結(jié)果評定路面施工質(zhì)量和適用期的舒適性。（1）主要設(shè)備 顛簸累積儀：機械傳感器（固定在測試車底板上）、數(shù)據(jù)處理器及微型打印機。 測試車：旅行車、越野車或小轎車（2）工作原理 測試車以一定的速度在路面上行駛，路面上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箱之間的單向位移累計值VBI，以cm/km為單位，VBI值越大，說明路面平整度越差，乘車時越不舒服。（3）測試方法 a.汽車停在測量起點前約300500m處，打開處理器的電源，打印機打印出“VBI”等字頭，在數(shù)碼管上顯示“p”字樣，表示儀器已經(jīng)準備好。 b.發(fā)動汽車向被測路段駛?cè)ィ铀伲?/p>

11、保證在到達測試起點前穩(wěn)定在選定的測試范圍內(nèi)。 c.到達測試起點時，按下開始測量鍵“B”，儀器即開始自動累積被測路面的單向顛簸值。 d.到達測試終點時，按下所選的測試路段計算區(qū)間長度相對應的數(shù)字鍵。 e.連續(xù)測試。（一般測試一次即可，如果誤差較大，應重復測試23次，取平均值作為測試結(jié)果） 注意：本方法適用于測定平面表面平整度，以評定路面的施工質(zhì)量和適用期的舒適性，不適用于在已有較多坑槽、破損嚴重路面上測定。3 抗滑性能檢測新技術(shù)3.1摩擦系數(shù)測定車測定路面橫向力系數(shù)由于擺式儀測定擺值受人為因素影響很大，而且檢測速度很慢，只適用于一般公路不具備摩擦系數(shù)測定車時的抗滑性能檢測。摩擦系數(shù)測定車測定的路

12、面橫向力系數(shù)既表示車輛在路面上制動時的路面抗力，還表征車輛在路面上發(fā)生側(cè)滑時的路面抗力，因此它是路面縱橫向摩擦系數(shù)的綜合指標，反映較高速度下的路面抗滑能力。適用于高速公路和一級公路上進行測試。（1）主要設(shè)備摩擦系數(shù)測定車：SCRIM型，主要組成有車 輛底盤、測量機構(gòu)、供水系統(tǒng)、荷載傳感器、儀表、操作記錄系統(tǒng)及標定裝置等組成。測量機構(gòu)：可以為單側(cè)或雙側(cè)各安裝一套，測試車輪與車輛行駛方向成20角，作用于測試輪上的標準荷載為2kN，測試輪胎應為3.0020的光面輪胎，其標準氣壓為0.350.01Mpa。 （2）工作原理測定車上裝有與車輛行駛方向成20角的測試輪，測定時，供水系統(tǒng)灑水，降下測試輪，并對

13、其施加一定的荷載，荷載傳感器測量與測試輪輪胎面成垂直的橫向力，此力與輪荷載之比即為橫向力系數(shù)。（3）檢測方法測試車在測試路段起點約500m處停住，開機預熱不少于10min。降下測試輪，打開水閥檢查水流情況是否正常，檢查儀表指數(shù)是否正常，然后提升測試輪。將車輛行駛到測試路段，提前100200m處降下測試輪，標準測試車速為50km/h，測試中必須保持勻速。進入測試段后，按開始鍵，開始測試。 注意：本方法適用于以標準的摩擦系數(shù)測定車測定瀝青路面或水泥混凝土路面的橫向力系數(shù)，測試結(jié)果可作為竣工驗收或使用期評定路面抗滑能力的依據(jù)。使用時應特別注意在水流還未到測試輪前方路面時，不得降下測試輪，測試輪降到位

14、后，嚴禁車輛倒行。3.2 激光構(gòu)造深度儀路面宏觀構(gòu)造深度可用鋪砂法和激光構(gòu)造深度儀測定。鋪砂法測定誤差大，效率低。激光構(gòu)造深度測定儀測定的構(gòu)造深度與鋪砂法有良好的相關(guān)關(guān)系，而且速度快，精度高。激光構(gòu)造深度儀是小型手推式路面構(gòu)造深度測試儀器，也稱激光紋理測試儀，具有運輸方便，操作快捷，費用低，可靠性好等優(yōu)點。（1）主要設(shè)備激光構(gòu)造深度儀：在兩輪的手推小車上裝有光電測試設(shè)備、打印機及操作裝置。最大測量范圍為20mm，精度0.01m。掃帚、打氣筒、充電器、打印紙、色帶、標志板、小紅旗等。（2）工作原理高速脈沖半導體激光器產(chǎn)生紅外線投射到路面，從投影面上散射的光線由接收透鏡聚焦到以線性布置的光敏二極管

15、上，接收光線最多的二極管位置給出了這一瞬間到路表面的距離，通過一系列計算可得出構(gòu)造深度。（3）檢測方法使用傳感器校核程序在待測路面上進行傳感器校核，其峰值應分布在112144范圍內(nèi)。根據(jù)路面被測情況，選擇一般路面測量程序或大孔隙粗糙度大的路面測量程序進行測量。以穩(wěn)定的速度推車行駛進行測定，適宜的行駛速度為35km/h。注意：本方法適用于測定瀝青路面干燥表面的構(gòu)造深度，用以評價路面抗滑及排水能力，但其測出的構(gòu)造深度不能直接用于評定路面的抗滑性能，必須換算為鋪砂法的構(gòu)造深度后才能判斷路面抗滑性能是否滿足要求。4 探地雷達和瑞利波檢測技術(shù)4.1 路面雷達測試系統(tǒng)路面雷達測試系統(tǒng)，能在高速公路快速行車情況下，實施收集公路雷達信息，然后將信息輸入電腦程序內(nèi)，在很短時