謝光寧 包聰靈 肖 瑤

（1.公路交通安全與應急保障技術及裝備交通運輸行業(yè)研發(fā)中心，廣東 廣州 510420；2.廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510420）

1 引言

瀝青路面早期損害的原因較多，離析及壓實的非均勻性是其中的重要原因［1-3］，傳統(tǒng)的路面質量管理主要依靠施工單位的自檢、監(jiān)理或中心試驗室的抽檢數(shù)據(jù)進行質量控制，但常規(guī)的破壞性檢測及無法進行全覆蓋的監(jiān)控方法只能反映路面局部的變化特征，進而導致管理人員無法全面掌握瀝青路面的整體質量，本文綜合無核密度儀、高精度斷面儀、激光紋理儀、滲水狀況快速檢測系統(tǒng)［4-7］及橫向力系數(shù)測試車對瀝青路面的壓實度、平整度、構造深度、滲水系數(shù)及抗滑性能進行測試與評價，測試結果反饋施工質量控制，客觀有效地評價該路面的施工質量，為后續(xù)瀝青路面大規(guī)模施工提供指導，對延長高速公路的使用壽命、發(fā)揮公路瀝青路面的最大效益和促進社會交通運輸?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展，具有重大意義。

2 工程概況

惠州至清遠高速公路位于廣東省中部地區(qū)，是廣東高速公路網(wǎng)規(guī)劃主骨架 “汕頭至湛江高速公路” 的重要組成部分，項目途經(jīng)惠州市的博羅、龍門、廣州市的從化、清遠市的佛崗、清新、清城等市縣區(qū)，路線全長約125km，主線采用高速公路標準，設計速度100km/h，按雙向六車道標準設計，整體式路基寬度33.5m，分離式路基寬度為 16.75m。主線ZK58+000～ZK58+410路段上面層 （左幅） 全長約 410m，寬 14.55m，設計壓實厚度4.5cm。惠清高速公路主線瀝青路面結構見圖1。

圖1 惠清高速瀝青路面結構

3 監(jiān)控內容及實施

3.1 無核密度儀路面均勻性檢測

根據(jù)無核密度儀現(xiàn)場測定的密度數(shù)據(jù)，采用瀝青混合料最大相對理論密度計算各測試點的現(xiàn)場空隙率，根據(jù)現(xiàn)場空隙率指標控制要求劃分判定離析程度標準的區(qū)間，通過灰度圖直觀顯示離析情況。路面均勻性判定標準如表1 所示。

表1 無核密度儀離析程度判斷標準

在鋪筑好的ZK58+020～ZK58+410 路段沿路線行車方向選取一定長度的區(qū)域，每10 米一個斷面，每個斷面 14 個測點 （以 1 米為間距，橫向14 個測點），其中 1 測點表示靠近中分帶位置，14 測點表示在路肩位置，其它測點以此類推進行密度檢測，并根據(jù)密度的結果計算路面空隙率，空隙率分布灰度圖見圖2。根據(jù)無核密度儀離析程度判斷標準得出該段檢測區(qū)域內毛體積密度標準差為0.030，變異系數(shù)為1.156%，非離析區(qū)域占比為84%，細離析區(qū)域占比7%，粗離析占比9%，整體均勻性比較理想，但局部粗離析現(xiàn)象較為明顯，粗離析主要在攤鋪機靠近中分帶一側的邊部以及個別收斗位置，細離析主要在吊臂位置產(chǎn)生。

圖2 區(qū)域空隙率分布灰度圖

3.2 高精度斷面儀平整度檢測

采用高精度斷面儀對K58+000～K58+410 進行測試 （測試方案見圖3），按照距離中央分隔帶2m、4m、6m、8m、10m、12m 縱向連續(xù)測試 6個斷面，0.5m 計算值作為儲存數(shù)據(jù)，其中距中2m 測點縱斷面IRI 大小變化情況如圖4，各縱斷面統(tǒng)計結果見表2。從統(tǒng)計各點數(shù)據(jù)看，所測車道縱向 IRI 均值為 0.74m/km，最大值為 5.12m/km，最小值為 0.03，標準差為 0.87；距中央分隔帶6 米縱向IRI 均值最小為0.53，距中央分隔帶10 米縱向IRI 均值最大為1.09。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)分布看，所測車道縱向IRI 分布在0～1 之間的比例占55.11%，分布在 1～2 之間的比例占 29.69%，分布在2～3 之間的比例約占10.73%，分布在大于3的比例占4.47% （設計文件要求IRI≤2m/km）；IRI 分布在 0～2 之間的比例為 84.80%。根據(jù)經(jīng)驗值 σ=0.6IRI 將 IRI 轉化 σ，按照設計文件要求（σ≤1.0mm），距中央分隔帶 2m、4m、6m、8m、10m、12m 縱向平整度平均指標σ 合格率分別為74%、83%、86%、79%、80%、66%，整體合格率為 78%；距中 4m、6m、8m、10m （道路中間區(qū)域） 縱向平整度優(yōu)于距中2m （中央分隔帶側）和12m （路肩側） 的平整度。

圖3 測試方案示意圖

圖4 距中2m 測點平整度大小變化情況

表2 各點IRI 數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果

3.3 激光紋理儀路面均勻性檢測

采用TM2 路面激光紋理儀對樁號K58+000～K58+410 段進行表面構造深度測試，按照距中央分隔帶 2m、4m、6m、8m、10m、12m 縱向連續(xù)測試6 個斷面，現(xiàn)場檢測見圖5，各橫斷面構造變化見圖6，輸出每10m 的激光斷面構造深度MPD （mm） 的平均值，檢測結果顯示距中央分隔帶2m、4m、6m 激光斷面平均構造深度小于距中 8m、10m、12m 的平均構造深度，順行平均構造深度呈逐漸增加趨勢，各斷面的構造深度變化規(guī)律基本一致。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，距中央分隔帶 2m、4m、6m、8m、10m、12m 的激光斷面平均紋理深度分別為0.90mm、0.89mm、0.95mm、1.03mm、0.99mm、1.08mm，總 體 平 均 值 為0.97mm，標準差為 0.111，變異系數(shù) 0.117。利用數(shù)理統(tǒng)計方法對試驗路檢測數(shù)據(jù)進行分析，確定試驗段測評區(qū)域表面構造深度數(shù)學期望值及判定離析程度的區(qū)間。離析劃分為五個等級：細離析、非離析、輕微粗離析、中度粗離析、重度粗離析。分析結果顯示，非離析占比73.51%，中度粗離析占比19.31%，細離析占比7.14%，重度離析占比0.04%。

圖5 激光紋理儀現(xiàn)場檢測

圖6 各橫斷面構造變化

表3 激光斷面平均構造深度測試數(shù)據(jù)

3.4 滲水狀況均勻性檢測

采用廣東華路交通科技有限公司研發(fā)的全斷面滲水狀況測試系統(tǒng)對整個試驗段進行掃描，見圖4。縱向按 5m 間距，橫向按 1m 間隔出具滲水系數(shù)測試值。對采集到的全斷面溫度數(shù)據(jù)進行分類 （對采集區(qū)域進行分區(qū)），對不同的區(qū)域選取代表性位置進行滲水系數(shù)測試。測試時，對施工路段進行溫度掃描后得到其表面溫度分布情況，整個施工路段溫度分布范圍為30℃～40℃，一般區(qū)域溫度在34～38℃左右，選取一般區(qū)域進行滲水系數(shù)測試，測試后得到一般區(qū)域的滲水系數(shù)，見圖7。共計測試 1120 個點，見圖8、圖9，其中滲水系數(shù)小于100ml/min 的點數(shù)占總數(shù)的99.3%，滲水系數(shù)介于 100ml/min-200ml/min 的點數(shù)占總數(shù)的0.7% （經(jīng)過實際調查，發(fā)現(xiàn)這些位置因鋪面有坑洼小孔積水、局部離析），未檢測到滲水系數(shù)大于200ml/min 的點，從公里平均滲水系數(shù)來看，滲水系數(shù)一般分布在30-70ml/min之間，施工路段滲水系數(shù)整體滿足設計要求。路肩、慢車道、主車道、快車道的滲水系數(shù)的平均值 為 76.2ml/min、70.4ml/min、61.4ml/min、48.9ml/min，施工路段總體滲水系數(shù)平均值為64.2ml/min。

圖7 試驗段采集溫度差與滲水系數(shù)換算

圖8 滲水狀況檢測車外觀

圖9 滲水狀況測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集界面

3.5 橫向力系數(shù)檢測

根據(jù) 《公路工程質量檢驗評定標準》 （JTG F80/1-2017） 附錄 L 的評定方法，SFC 代表值的計算統(tǒng)計方法如式 （1） 所示。

式中：SFCr—SFC 代表值；—SFC 平均值；S—標準差；n—有效檢測點數(shù)；ta—t 分布表中隨測點數(shù)和保證率而變的系數(shù)，高速公路、一級公路面層保證率為95%。本次路面橫向力系數(shù)檢測采用SCRIM 橫向力系數(shù)測試車全程連續(xù)進行。現(xiàn)場測試速度為 60±4km/h，測試結果修正成20℃溫度標準值。原始數(shù)據(jù)文件采集頻率為10m 一個點，當SFC60代表值不小于設計標準54時，按單個SFC 值計算合格率，檢測路段橫向力系數(shù)檢測統(tǒng)計結果見表4。

表4 瀝青砼路面橫向力系數(shù)SFC 檢測結果統(tǒng)計表

4 結語

綜合無核密度儀、高精度斷面儀、激光紋理儀、滲水狀況快速檢測系統(tǒng)及橫向力系數(shù)測試車對惠清高速公路瀝青路面的壓實度、平整度、構造深度、滲水系數(shù)及抗滑性能進行測試與評價，得到如下結論：

（1） 應用無核密度儀檢測惠清高速公路主線ZK58+000～ZK58+410 路段結果顯示非離析區(qū)域占比為84%，細離析區(qū)域占比7%，粗離析占比9%，后續(xù)施工過程中需對攤鋪機料位器及布料螺旋葉片進行優(yōu)化調整，同時加強運料車更替卸料時的受料斗收斗時機及方式的試驗研究以消除收斗所造成的塊狀離析，可有效提高鋪面的均勻度。

（2） 從激光紋理儀檢測結果分析均勻性來看，非離析占比 73.51%，中度粗離析占比19.31%，細離析占比 7.14%，重度離析占比0.04%，瀝青上面層整體構造偏大，橫向力系數(shù)檢測結果顯示抗滑性能較好。

（3） 采用高精度斷面儀抽檢平整度結果顯示整體合格率僅為78%，后續(xù)攤鋪過程中運料車應在攤鋪機前 10～30cm 處停住，空擋等候，由攤鋪機推動前進開始緩緩卸料，避免撞擊攤鋪機，同時攤鋪機攤鋪速度應控制在2.5-3m/min 之間。

（4） 全斷面滲水狀況測試系統(tǒng)反饋鋪面出現(xiàn)坑洼小孔及離析，要求后續(xù)瀝青路面碾壓的時候，壓路機手調低噴水量，噴水成霧化狀即可，以防止瀝青路面降溫過快造成離析，同時可在膠輪壓路機每片膠輪上方固定一把采用布條綁扎的拖把，拖把上涂上油水混合物，進行自動清除粘輪料。

通過無核密度儀、高精度斷面儀、激光紋理儀、滲水狀況快速檢測系統(tǒng)及橫向力系數(shù)測試車得到大樣本的檢測數(shù)據(jù)并進行數(shù)理統(tǒng)計分析，進而分析評價瀝青路面的施工質量，為質量控制管理提供數(shù)據(jù)支撐，可有效提高對高速公路瀝青路面施工質量的精準把控和管理水平。