范今

（晉中開(kāi)發(fā)區(qū)路橋建設(shè)工程有限公司，山西 晉中 030600）

0 引言

隨著汽車保有量的增加，市政道路交通量迅速增加，對(duì)市政道路的要求也隨之提高。市政道路的施工質(zhì)量不僅影響行車舒適性和行車安全，也會(huì)對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生一定影響。因此，市政道路施工質(zhì)量檢測(cè)的重要性日益凸顯，各類新型檢測(cè)技術(shù)也在不斷發(fā)展和應(yīng)用。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法工作效率低，已不能滿足市政道路高速發(fā)展的需要。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是通過(guò)敲擊、目測(cè)等方式，對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷位置和尺寸進(jìn)行記錄、分析并采取措施進(jìn)行處理[1]。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是在不破壞市政道路結(jié)構(gòu)的前提下，采用精密儀器檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量缺陷，具有更好的實(shí)用性。本文在介紹常用無(wú)損檢測(cè)方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)例對(duì)市政道路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，對(duì)道路施工質(zhì)量開(kāi)展評(píng)價(jià)。

1 市政道路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)概述

無(wú)損檢測(cè)技術(shù)是在不影響市政道路使用性能，不破壞道路結(jié)構(gòu)的前提下，借助先進(jìn)儀器設(shè)備，采用物理探測(cè)的方式對(duì)道路內(nèi)部的質(zhì)量缺陷進(jìn)行檢測(cè)的方法。與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)具有更加方便快捷、測(cè)量精度高、道路無(wú)損壞等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)利用探地雷達(dá)、激光道路斷面儀等先進(jìn)設(shè)備，對(duì)路面平整度、結(jié)構(gòu)層深度、抗滑性能和路面結(jié)構(gòu)密實(shí)度等進(jìn)行檢測(cè)，可以準(zhǔn)確確定道路內(nèi)部的缺陷位置和尺寸，直觀地顯示道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況[2]。檢測(cè)者根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，分析道路結(jié)構(gòu)中存在的問(wèn)題，分析評(píng)價(jià)道路的施工質(zhì)量，預(yù)測(cè)使用壽命，如路面以下存在空洞、積水等問(wèn)題，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可準(zhǔn)確確定病害位置，及時(shí)采取措施進(jìn)行有效處理。對(duì)已建成道路，能有效發(fā)現(xiàn)病害，并及時(shí)采取措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修，恢復(fù)市政道路使用性能，提高行車舒適性，保證行車安全。此外，該技術(shù)還可防止出現(xiàn)“質(zhì)量過(guò)?！爆F(xiàn)象，產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)。

2 常用道路無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

2.1 道路平整度檢測(cè)方法

道路平整度檢測(cè)方法是道路無(wú)損檢測(cè)最基本的檢測(cè)方法之一，檢測(cè)儀器為專用激光道路斷面儀。檢測(cè)過(guò)程中將激光打到道路上，利用激光傳感裝置、加速度傳感裝置與距離傳感裝置收集檢測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)收集儀器與路面的垂直距離、垂直加速度和檢測(cè)長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)，利用公式計(jì)算得出路面平整度的標(biāo)準(zhǔn)差，以此分析評(píng)價(jià)道路平整度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2 路面結(jié)構(gòu)橫向力系數(shù)檢測(cè)方法

為了確定路面的抗滑性能，采用自動(dòng)路面摩擦系數(shù)測(cè)試儀器對(duì)路面橫向力系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)過(guò)程中測(cè)試車輛按照規(guī)定路線勻速行進(jìn)，通過(guò)儀器檢測(cè)車輛輪胎之間的合成拉力，而合成拉力與輪胎和道路之間的摩擦力成正比，因此通過(guò)計(jì)算可以得到摩擦力值。同時(shí)，通過(guò)檢測(cè)確定輪胎作用在路面位置處的豎向力大小，進(jìn)一步計(jì)算得到摩擦系數(shù)。在采用路面結(jié)構(gòu)橫向力系數(shù)檢測(cè)方法進(jìn)行檢測(cè)前需要在測(cè)試路段灑水，在路面上形成一層水膜，以提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。

2.3 路面結(jié)構(gòu)構(gòu)件深度檢測(cè)方法

路面結(jié)構(gòu)構(gòu)件深度檢測(cè)方法是采用多激光道路斷面儀器檢測(cè)結(jié)構(gòu)物表面宏觀紋理的方法。利用激光探頭對(duì)路面的紋理深度進(jìn)行檢測(cè)，確定路面結(jié)構(gòu)的構(gòu)造深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種無(wú)損檢測(cè)方法的測(cè)試段長(zhǎng)度通常為25cm，每隔1cm選取一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，收集檢測(cè)數(shù)據(jù)并建立二級(jí)多項(xiàng)方程計(jì)算殘數(shù)。殘數(shù)的計(jì)算是為了降低輪胎對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，分析收集的檢測(cè)數(shù)據(jù)確定路面結(jié)構(gòu)的紋理深度。

2.4 道路結(jié)構(gòu)密實(shí)度探測(cè)方法

道路結(jié)構(gòu)密實(shí)度檢測(cè)是對(duì)道路各結(jié)構(gòu)層壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定，采用探地雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)過(guò)程中探地雷達(dá)天線向地下發(fā)射高頻電磁脈沖，脈沖通過(guò)各結(jié)構(gòu)層后反射到路表，再通過(guò)接受天線收集。由于高頻電磁脈沖在不同介質(zhì)中傳播的路徑和強(qiáng)度不同，通過(guò)分析時(shí)域的波形確定不同位置的波形，分析得到道路結(jié)構(gòu)的密實(shí)度。如果道路結(jié)構(gòu)中存在水和空氣，反射波的相位與幅度在道路結(jié)構(gòu)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大差異。通過(guò)分析道路結(jié)構(gòu)層不同位置時(shí)域的波形變化、傳播速度等，對(duì)道路結(jié)構(gòu)的密實(shí)度開(kāi)展評(píng)價(jià)。圖1所示為路基空洞探測(cè)示意圖。

圖1 路基空洞探測(cè)示意圖

3 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在市政道路檢測(cè)中的應(yīng)用

3.1 工程簡(jiǎn)介

某市政道路工程為城市主干路，路面設(shè)計(jì)寬度為43.5m，采用雙向六車道設(shè)計(jì)，道路兩側(cè)設(shè)置綠化帶、非機(jī)動(dòng)車道和人行道。其中行車道寬度為3.75m，人行道寬度為5m，綠化帶寬度為2m，非機(jī)動(dòng)車道寬度為3.5m。路面基層采用水泥穩(wěn)定碎石基層，底基層厚度為30cm，水泥劑量為4%；基層厚度為25cm，水泥劑量為5%。面層采用雙層瀝青混凝土面層結(jié)構(gòu)，下面層厚度為8cm，采用AC-25型粗粒式瀝青混凝土；上面層厚度為5cm，采用AC-13細(xì)粒式瀝青混凝土，粘層和透層均采用乳化瀝青[3]。完工后對(duì)該市政道路施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)設(shè)備選用多激光道路斷面儀、Akula 9000系列探地雷達(dá)[4-5]。

3.2 平整度檢測(cè)

該項(xiàng)目采用激光斷面技術(shù)，利用多激光道路斷面儀對(duì)瀝青路面平整度進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。按照100m為一個(gè)測(cè)試段，對(duì)各行車道平整度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)計(jì)算確定路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI），按式（1）計(jì)算。

式中：

RQI——路面行駛質(zhì)量指數(shù)；

IRI——道路平整度指數(shù)，取值范圍為0～5。

本文以K5+210～K5+310測(cè)試段檢測(cè)結(jié)果作為研究對(duì)象，收集平整度檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算道路平整度指數(shù)（IRI），計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 測(cè)試段道路平整度計(jì)算結(jié)果

根據(jù)道路平整度計(jì)算結(jié)果，得到K5+210～K5+310測(cè)試段各檢測(cè)點(diǎn)IRI代表值為2.13，滿足《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ 36-2016）中規(guī)定的城市主干路、次干路IRI處于0～4.10范圍內(nèi)的要求，評(píng)定等級(jí)達(dá)到了“A級(jí)”。計(jì)算得出路面行駛質(zhì)量指數(shù)RQI=4.98-0.34×2.13=4.26，滿足《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ 36-2016）中規(guī)定的城市主干路、次干路RQI處于3.60～4.98范圍內(nèi)的要求，評(píng)定等級(jí)達(dá)到了“A級(jí)”。因此，根據(jù)平整度檢測(cè)結(jié)果，得出該市政道路平整度良好，綜合評(píng)定結(jié)果為A級(jí)高質(zhì)量道路。

3.3 道路抗滑能力（橫向力系數(shù)）檢測(cè)

為確定該市政道路抗滑能力，采用多激光道路斷面儀對(duì)道路宏觀紋理進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)激光探頭測(cè)量路面結(jié)構(gòu)紋理深度SMTD，通過(guò)連續(xù)測(cè)量收集數(shù)據(jù)進(jìn)行道路抗滑性能評(píng)價(jià)。另外，利用路面自動(dòng)摩擦檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行輔助檢測(cè)，通過(guò)計(jì)算分析得出路面橫向力系數(shù)。在檢測(cè)過(guò)程中測(cè)試車輛勻速行進(jìn)，通過(guò)測(cè)試輪檢測(cè)確定拉力參數(shù)，進(jìn)而通過(guò)分析計(jì)算確定橫向力摩擦參數(shù)。對(duì)分析檢測(cè)結(jié)果通過(guò)殘數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算得到SMTD值，綜合分析測(cè)試路段SMTD結(jié)果，SMTD值通過(guò)公式（2）計(jì)算得到。

式中：yn——回歸曲線計(jì)算參數(shù)。

需要每隔5m計(jì)算一組數(shù)據(jù)，得到一個(gè)SMTD值，增加計(jì)算參數(shù)數(shù)量，提高橫向力系數(shù)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。該項(xiàng)目每隔20m進(jìn)行一次計(jì)算，仍以K5+210～K5+310測(cè)試段行車道檢測(cè)結(jié)果作為研究對(duì)象，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 橫向力系數(shù)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表2所示計(jì)算結(jié)果，得出K5+210～K5+310測(cè)試段橫向力系數(shù)計(jì)算結(jié)果平均值為0.53，代表值為0.53。根據(jù)《城鎮(zhèn)道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（CJJ 36-2016）中的相關(guān)規(guī)定，城市主干路、次干路橫向力系數(shù)不小于0.45，可判定該市政道路路面抗滑等級(jí)為“A級(jí)”，抗滑性能滿足設(shè)計(jì)要求，道路行車安全性高，達(dá)到高質(zhì)量道路的要求[6]。

3.4 路面結(jié)構(gòu)密實(shí)度檢測(cè)

為檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)的密實(shí)度，該項(xiàng)目采用Akula 9000系列探地雷達(dá)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。通過(guò)天線發(fā)射高頻脈沖，對(duì)回收的不同時(shí)段時(shí)域波形進(jìn)行分析，分析路面結(jié)構(gòu)層密實(shí)度。如果路面結(jié)構(gòu)層中有裂縫、積水等問(wèn)題，時(shí)域波形會(huì)出現(xiàn)異常。路面結(jié)構(gòu)密實(shí)度檢測(cè)前，首先調(diào)整探地雷達(dá)相關(guān)設(shè)備參數(shù)，在施工現(xiàn)場(chǎng)布置檢測(cè)路線。

3.4.1 制定檢測(cè)方案

設(shè)備調(diào)試完成后，按照以下要點(diǎn)制定檢測(cè)方案：

（1）確定檢測(cè)斷面：選取有代表性的斷面作為檢測(cè)斷面，但不應(yīng)選擇具有明顯缺陷的斷面；

（2）根據(jù)道路走向確定檢測(cè)路線，保證完整覆蓋檢測(cè)區(qū)域；

（3）對(duì)路基存在滑塌風(fēng)險(xiǎn)路段進(jìn)行重點(diǎn)檢測(cè)。

3.4.2 布置探地雷達(dá)

根據(jù)檢測(cè)要求調(diào)整雷達(dá)頻率，操作設(shè)備進(jìn)行試測(cè)，合理確定探測(cè)頻率、探測(cè)距離等技術(shù)參數(shù)。該項(xiàng)目路基采用回填施工，探地雷達(dá)頻率設(shè)置為110MHz，有效檢測(cè)深度為10m，滿足現(xiàn)場(chǎng)道路結(jié)構(gòu)密實(shí)度檢測(cè)要求。通過(guò)分析檢測(cè)結(jié)果，未發(fā)現(xiàn)路基路面結(jié)構(gòu)存在明顯的積水、空洞、開(kāi)裂等問(wèn)題，說(shuō)明該路段道路結(jié)構(gòu)密實(shí)度良好，施工質(zhì)量合格，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

市政道路對(duì)我國(guó)各城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到不可或缺的作用，其施工質(zhì)量不僅關(guān)系到行車舒適性，甚至還會(huì)影響行車安全。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以在不破壞道路結(jié)構(gòu)的情況下開(kāi)展檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，且速度快、效率高，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。以某市政道路為研究背景，采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)分別對(duì)道路平整度、橫向力系數(shù)和密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，分析檢測(cè)結(jié)果得出各指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，道路評(píng)定等級(jí)達(dá)到了“A級(jí)”，為高質(zhì)量道路。因此，在市政道路建設(shè)過(guò)程中利用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)道路結(jié)構(gòu)存在的缺陷，采取措施進(jìn)行修復(fù)，大幅度降低經(jīng)濟(jì)損失，保證市政道路的安全、高效、快速通行，更好地服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。