王興忠

（上海同濟(jì)檢測(cè)技術(shù)有限公司，上海 200000）

0 引言

目前，道路運(yùn)輸建設(shè)、路政發(fā)展、市政建設(shè)及養(yǎng)護(hù)管理等相關(guān)部門(mén)，對(duì)車(chē)輛在高速行駛中路面路表抗滑能力不夠而產(chǎn)生的安全隱患愈發(fā)重視，并將路面抗滑性能作為城市道路和高等級(jí)公路竣工驗(yàn)收及日常養(yǎng)護(hù)質(zhì)量評(píng)定中的一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，且必須保證其抗滑性能指標(biāo)達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)檢測(cè)單位提出了更高的要求，必須精準(zhǔn)、實(shí)事求是、有效地檢測(cè)和評(píng)價(jià)路面的抗滑性能，以保證車(chē)輛行車(chē)時(shí)的安全。在路面抗滑能力檢測(cè)方面，國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究和探索至少有著數(shù)十年的歷史。目前，在檢測(cè)和評(píng)價(jià)路面的抗滑性能方面面臨著比較多的問(wèn)題，有待進(jìn)一步的研究、發(fā)展和探討，此處提出兩個(gè)主要問(wèn)題：一是國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有明確統(tǒng)一的檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，檢測(cè)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)多樣且繁多；二是就檢測(cè)方法而言，國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)流程，檢測(cè)設(shè)備存在著多樣性的問(wèn)題，在檢測(cè)原理上還存在一定的分歧。本文探究否能夠通過(guò)不斷的試驗(yàn)檢測(cè)分析，得到最優(yōu)化的解決辦法[1]。

1 抗滑性能檢測(cè)方法概述

瀝青路面的抗滑性能主要取決于路表面的宏觀構(gòu)造與微觀構(gòu)造。

現(xiàn)我國(guó)常用的試驗(yàn)檢測(cè)方法為：一是擺式儀測(cè)試路面摩擦系數(shù)法（擺式儀法），此檢測(cè)方法已被廣泛采用，作為抗滑性能檢測(cè)的方法之一。二是單輪式橫向力系統(tǒng)測(cè)試路面摩擦系數(shù)法、雙輪式橫向力系統(tǒng)測(cè)試路面摩擦系數(shù)法，其原理和主要技術(shù)參數(shù)的規(guī)定，基本與英國(guó)SCRIM 系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)保持一致，目前我國(guó)已普遍使用橫向力系數(shù)測(cè)試路面摩擦系數(shù)法，作為高等級(jí)公路抗滑能力的檢測(cè)方法之一。三是動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)式摩擦系數(shù)測(cè)試路面摩擦系數(shù)法，是單點(diǎn)摩擦系數(shù)測(cè)試的較好選擇，但目前由于儀器設(shè)備成本較高、維修難度高，在國(guó)內(nèi)的使用單位并不多，該方法有待進(jìn)一步推廣。四是宏觀構(gòu)造深度法，是此次著重探索、研究的檢測(cè)方法[2-3]。

2 宏觀構(gòu)造深度法

道路宏觀紋理深度（MACROTEXTURE），稱(chēng)為道路構(gòu)造深度，它反映的是混合料的級(jí)配（集料粒徑、形狀、排列），表面處治（嵌壓、裸露、拉毛、表面處治、刻槽等）。道路宏觀紋理深度會(huì)使行駛中的車(chē)輛輪胎出現(xiàn)變形的情況。相同的路面路表，粗糙的路表面會(huì)比平整的路表面產(chǎn)生更大的摩擦力，更大的摩擦力使車(chē)輛在路面剎車(chē)滑行時(shí)則會(huì)更早停頓下來(lái)，從而防止了意外的發(fā)生，使行駛車(chē)輛安全性能得到了提高。當(dāng)車(chē)輛在高速行駛中，如果紋理深度較大，摩擦力就會(huì)更大一些，相對(duì)的抗滑能力就會(huì)更好，行駛中也能更安全。道路的粗糙程度，表面的凹凸不平，表面的平均深度，即為構(gòu)造深度[4]。

宏觀構(gòu)造深度法，國(guó)內(nèi)現(xiàn)通常采用手工鋪砂法、電動(dòng)鋪砂儀法、車(chē)載式激光構(gòu)造深度儀法這3 種方法來(lái)測(cè)試路面的宏觀構(gòu)造深度。此次以這3 種宏觀構(gòu)造深度檢測(cè)方法，在同一路段，同一里程樁號(hào)內(nèi)，同輪跡帶上，分別進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，分析探討比較這3 種檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以及不同方法是否具有相關(guān)性、可代替性，從而解決主要問(wèn)題。

2.1 手工鋪砂法測(cè)試路面構(gòu)造深度法

該方法用于測(cè)定瀝青路面以及水泥混凝土路面的表面構(gòu)造深度，用以評(píng)定路面表面宏觀構(gòu)造。

其一，主要試驗(yàn)儀器設(shè)備可查閱中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450—2019）。

其二，試驗(yàn)原理：鋪砂、刮平（無(wú)浮砂）、測(cè)量。

其三，路面表面構(gòu)造深度測(cè)定結(jié)果計(jì)算可查閱中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450—2019）。

其四，試驗(yàn)原理：利用0.15～0.30mm 的量砂鋪在路表面上，以嵌入具有孔隙不平整的路表面中砂的體積與覆蓋面積之比求得平均深度。這是目前工程上最常用的方法之一，也是最簡(jiǎn)易、最直觀的方法。能夠影響手工鋪砂法測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生誤差的原因也是有的，比如攤鋪過(guò)程中因每個(gè)人攤鋪力度不同，導(dǎo)致攤鋪結(jié)果出現(xiàn)不同。

2.2 電動(dòng)鋪砂儀法測(cè)試路面構(gòu)造深度法

該方法適用測(cè)定瀝青路面的表面構(gòu)造深度，用以評(píng)定路面表面宏觀構(gòu)造。但不適用帶有刻槽的水泥混凝土路面。

其一，主要試驗(yàn)儀器設(shè)備可查閱中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450—2019）。

其二，試驗(yàn)原理：利用直流電源將0.15～0.30mm的量砂通過(guò)砂漏，鋪設(shè)寬度5cm，厚度均勻一致。

其三，路面表面構(gòu)造深度測(cè)定結(jié)果計(jì)算可查閱中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450—2019）。

其四，試驗(yàn)原理：電動(dòng)鋪砂法的原理與手工鋪砂法的檢測(cè)原理基本相似，只不過(guò)是檢測(cè)的方法略有不同，手工鋪砂法是將固定體積的量砂，填入不平整的路表孔隙內(nèi)，再計(jì)算其平均深度作為構(gòu)造深度。而電動(dòng)鋪砂法，是將固定體積的量砂，在玻璃板上的攤鋪長(zhǎng)度和在路面上的攤鋪長(zhǎng)度作為比較后，得到的構(gòu)造深度，所以?xún)煞N方法存在著差值。因電動(dòng)鋪砂法目前在國(guó)內(nèi)使用普及度并不高，電動(dòng)鋪砂法的操作過(guò)程比手工鋪砂法相對(duì)復(fù)雜并十分費(fèi)時(shí)。雖然電動(dòng)鋪砂法可以避免手工鋪砂法因人為操作而出現(xiàn)的差異，導(dǎo)致試驗(yàn)檢測(cè)的結(jié)果出現(xiàn)偏差，減少了變異性較大的缺點(diǎn)。但是目前國(guó)內(nèi)的電動(dòng)鋪砂儀的設(shè)計(jì)并不完善，電動(dòng)鋪砂法的標(biāo)定結(jié)果是十分重要的，對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果起著關(guān)鍵性的作用。在玻璃板上標(biāo)定完成后的儀器，拿到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如果該條道路路面表面過(guò)于粗糙，如凹凸不平、骨料裸露嚴(yán)重，或者污染較為嚴(yán)重的話，則需要調(diào)整儀器設(shè)備的4 個(gè)角上的螺帽，使儀器處在一個(gè)水平的位置（有的設(shè)備甚至無(wú)法調(diào)整水平），這樣則導(dǎo)致試驗(yàn)檢測(cè)的鋪砂厚度與標(biāo)定時(shí)的鋪砂厚度不一致，從而導(dǎo)致試驗(yàn)檢測(cè)的結(jié)果出現(xiàn)偏差，以致試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果不能夠真實(shí)反映該條道路的抗滑性能。為了保證準(zhǔn)確性，此次論文通過(guò)大量的人工鋪砂法和電動(dòng)鋪砂法的試驗(yàn)比對(duì)，找出兩個(gè)試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果是否可以進(jìn)行換算互相代替。

2.3 車(chē)載式激光構(gòu)造深度儀測(cè)試路面構(gòu)造深度法

該方法適用測(cè)定在新建或改建的路面工程和沒(méi)有嚴(yán)重破碎病害，沒(méi)有積雪、唧泥、積水、坑洞等病害，可以正常行車(chē)條件下的連續(xù)采集路面構(gòu)造深度，但不適用帶有溝槽的水泥混凝土路面[5]。

試驗(yàn)原理：利用激光測(cè)距的原理測(cè)量路面的深度變化（原理同激光平整度儀）。其檢測(cè)結(jié)果不同于鋪砂法，需要與手工鋪砂構(gòu)造深度值而建立相關(guān)性試驗(yàn)。目前車(chē)載式激光構(gòu)造深度儀為大多數(shù)檢測(cè)單位所使用，因?yàn)槠錂z測(cè)效率高、測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定，而且能夠與平整度、車(chē)轍等其他斷面類(lèi)指標(biāo)同步采集測(cè)試結(jié)果。但是由于其檢測(cè)工作原理，對(duì)檢測(cè)道路路面具有一定條件性，所以使用上會(huì)受到限制[6-7]。

3 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集

為了探索手工鋪砂法、電動(dòng)鋪砂法以及車(chē)載激光法測(cè)試結(jié)果之間的相互關(guān)系，考慮不同道路等級(jí)、不同交通量、不同路表結(jié)構(gòu)材料的影響。筆者作為上海同濟(jì)檢測(cè)技術(shù)有限公司的一位檢測(cè)技術(shù)人員，在上海市道路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中心立項(xiàng)的瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)后評(píng)估項(xiàng)目中，參與了其中關(guān)于道路路面抗滑性能的檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析、結(jié)果處理、報(bào)告編寫(xiě)的工作。此次瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)采取集中實(shí)施，由上海市道路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中心公開(kāi)發(fā)布信息，邀請(qǐng)社會(huì)各相關(guān)單位積極參與，共收集到18 家單位的26 種預(yù)養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品和工藝。根據(jù)上海市道路運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展中心與金山區(qū)公路管理部門(mén)的多次調(diào)研和討論，選擇在兩條公路（亭楓公路，浦衛(wèi)公路）的長(zhǎng)約7km 雙向4 車(chē)道的路段上，采用不同的測(cè)試方法比對(duì)試驗(yàn)，共采集了19 組數(shù)據(jù)，列于表1。

表1 構(gòu)造深度測(cè)試值 單位：mm

表1 中，使用不同類(lèi)別的路表材料，主要考慮選擇不同構(gòu)造深度水平的路段，即使有相同的路表材料類(lèi)別，也是由不同的施工單位完成，因此會(huì)出現(xiàn)明顯切得不同測(cè)試結(jié)果。其中，手工鋪砂法數(shù)據(jù)是道路現(xiàn)場(chǎng)選擇區(qū)間內(nèi)5 個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值，電動(dòng)鋪砂法是道路現(xiàn)場(chǎng)選擇區(qū)間內(nèi)3 個(gè)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的平均值，車(chē)載激光法數(shù)據(jù)是道路現(xiàn)場(chǎng)選擇30m 區(qū)間內(nèi)全部測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 手工法-電動(dòng)法相關(guān)性分析

在不同標(biāo)段選擇相同區(qū)間內(nèi)，分別進(jìn)行手工鋪砂法和電動(dòng)鋪砂法試驗(yàn)，為了使測(cè)試數(shù)據(jù)更有代表性，手工鋪砂法進(jìn)行了5 次平行試驗(yàn)再平均，電動(dòng)鋪砂法進(jìn)行了3 次并行試驗(yàn)再平均。

4.1.1 公路（A+B）

現(xiàn)將公路A 和公路B 共19 組數(shù)據(jù)一起進(jìn)行回歸，如圖1 所示。水平坐標(biāo)為手工法，豎直坐標(biāo)為電動(dòng)法，兩者相關(guān)方程為Y=0.5525X+0.085，相關(guān)系數(shù)：RA+B=0.93，表明兩者相關(guān)性比較高。

圖1 公路（A+B）構(gòu)造深度（手工法-電動(dòng)法）關(guān)系圖

4.1.2 公路（A）

單獨(dú)考慮公路A 中手工法和電動(dòng)法測(cè)試數(shù)據(jù)之間相關(guān)性的分析，共收集12 組數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，如圖2所示。兩者相關(guān)方程為Y=0.5179X+0.0875，相關(guān)系數(shù)：RA=0.97，表明兩者相關(guān)性非常高。

圖2 公路（A）構(gòu)造深度（手工法-電動(dòng)法）關(guān)系圖

4.1.3 公路（B）

單獨(dú)考慮公路B 中手工法和電動(dòng)法測(cè)試數(shù)據(jù)之間相關(guān)性的分析，共收集7 組數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，如圖3 所示。兩者相關(guān)方程為Y=0.4359X+0.2135，相關(guān)系數(shù)：RB=0.90，表明兩者相關(guān)性比較高。

圖3 公路（B）構(gòu)造深度（手工法-電動(dòng)法）關(guān)系圖

因此，在手工法-電動(dòng)法相關(guān)性分析過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：兩種方法之間（A+B）的平均值分別為0.72mm 和0.48mm，相差較大，但它們間的線性相關(guān)性還是比較高（RA+B=0.93）。不同道路中兩者的相關(guān)性都存在一定的差別（RA=0.97，RB=0.90），可能與每條道路的現(xiàn)狀存在一定的關(guān)系。

4.2 手工法-激光法相關(guān)性分析

在全程兩條公路的19 個(gè)標(biāo)段中，參與比對(duì)試驗(yàn)的每個(gè)車(chē)道都進(jìn)行了車(chē)載式激光構(gòu)造深度的測(cè)試，由于車(chē)載測(cè)試是全路程連續(xù)進(jìn)行，因此，截取了手工鋪砂法樁號(hào)附近30m 范圍內(nèi)的激光測(cè)試數(shù)據(jù)，計(jì)算其平均值作為激光構(gòu)造深度比對(duì)測(cè)試值。

4.2.1 公路（A+B）

現(xiàn)將公路A 和公路B 共19 組數(shù)據(jù)一起進(jìn)行回歸，如圖4 所示。水平坐標(biāo)為電動(dòng)法，豎直坐標(biāo)為激光法，兩者相關(guān)方程為：Y=0.1122X+0.751，相關(guān)系數(shù)：RA+B=0.48，表明(A+B)時(shí)兩種方法間的相關(guān)性非常差。

圖4 公路（A+B）構(gòu)造深度（手工法-激光法）關(guān)系圖

4.2.2 公路（A）

僅考慮公路A 中手工法和激光法測(cè)試數(shù)據(jù)之間相關(guān)性的分析，共收集12 組數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，如圖5 所示。兩者相關(guān)方程為Y=0.1394X+0.7562，相關(guān)系數(shù)：RA=0.85，表明兩者相關(guān)尚可。

圖5 公路（A）構(gòu)造深度（手工法-激光法）關(guān)系圖

4.2.3 公路（B）

單獨(dú)考慮公路B 中手工法和激光法測(cè)試數(shù)據(jù)之間相關(guān)性的分析，共收集7 組數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，如圖6 所示。兩者相關(guān)方程為Y=0.2833X+0.5746，相關(guān)系數(shù)：RB=0.95，表明兩者相關(guān)性比較高。

圖6 公路（B）構(gòu)造深度（手工法-激光法）關(guān)系圖

分析手工法與激光法的測(cè)試數(shù)據(jù)，公路A 與公路B 合并后再進(jìn)行相關(guān)性分析，數(shù)據(jù)離散較大，不適合合并分析。公路A 和公路B 分別各自進(jìn)行相關(guān)性分析，其相關(guān)系數(shù)分別為0.85 和0.95。按絕對(duì)數(shù)值來(lái)說(shuō)，手工法全程平均為0.72mm，而激光法全程平均值為0.83mm，激光法數(shù)值顯得大一些。

5 結(jié)論

通過(guò)在兩條公路（A 和B）共計(jì)長(zhǎng)約7km 的雙向4車(chē)道瀝青路面上，針對(duì)不同的路表材料類(lèi)型，采用人工鋪砂法、電動(dòng)鋪砂法及車(chē)載激光法分別進(jìn)行構(gòu)造深度的測(cè)試，根據(jù)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析，可以得到如下初步結(jié)論：

一是以人工鋪砂法作為基準(zhǔn)時(shí)，三種方法間的數(shù)值關(guān)系如表2。電動(dòng)鋪砂法測(cè)試數(shù)值相對(duì)偏小，車(chē)載激光法測(cè)試數(shù)據(jù)相對(duì)偏大。

表2 三種測(cè)試方法數(shù)值分析表

二是在手工鋪砂法-電動(dòng)鋪砂法間數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析中，兩條不同道路測(cè)試數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.90 和0.97，數(shù)據(jù)合并后計(jì)算的相關(guān)系數(shù)為0.93，因此，數(shù)據(jù)合并后再進(jìn)行線性回歸的方法是可行的，Y=0.5525X+0.085。

三是在手工鋪砂法-車(chē)載激光法間數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析中，兩條不同道路測(cè)試數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)分別為在0.85 和0.95，數(shù)據(jù)合并后計(jì)算的相關(guān)系數(shù)僅為0.48，明顯太低，因此，兩條道路數(shù)據(jù)合并后計(jì)算的方法是不可取的，可能車(chē)輛受不同路況的影響而造成對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)的干擾較大。這里建議還是根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450—2019）的規(guī)定進(jìn)行相關(guān)性試驗(yàn)。

四是由于采集數(shù)據(jù)有限，可能對(duì)最終結(jié)論存在一定的局限性，望今后有條件時(shí)，增加比對(duì)數(shù)據(jù)，使之不斷完善。