浅谈沥青路面现场检测技术

摘要：沥青路面检测技术正在由静态检测向动态检测发展，由手工方式向自动化发展，由有损检测向无损检测发展，由单项检测向集成检测发展。本文综合介绍了沥青路面弯沉检测、路面平整度检测、抗滑性能检测和路面厚度检测的新技术。

关键词：路面检测 弯沉检测 平整度检测 抗滑能力检测 路面厚度检测

沥青路面检测包括：路面弯沉检测、路面平整度检测、抗滑性能检测和路面损坏状况检测。沥青路面检测技术正在由静态检测向动态检测发展，由手工方式向自动化发展，由有损检测向无损检测发展，由单项检测向集成检测发展。本文介绍了以上四种路面检测的最新技术。

1 路面弯沉检测技术

路面弯沉检测是我国柔性路面强度测量的一项主要指标。路面弯沉是指在规定的标准轴载作用下，路面表面轮隙位置产生的总垂直变形或垂直回弹变形值。弯沉检测技术的发展大致经历了静态弯沉量测、稳态弯沉量测主要有贝克曼梁式弯沉仪应用最广，但它存在难以得到一个固定不动的基准点，只能测得单点最大弯沉，不能模拟汽车荷载实际情况，手工操作，人为因素影响大存在测速慢、精度低等缺陷。稳态弯沉量测主要有动力弯沉仪、道路分级仪（Road rater）等，它们存在自重静力预载，对应力敏感的材料有一定影响。脉冲动力弯沉量测设备的典型代表是落锤式弯沉仪FWD（Falling Weight Deflectometer）FWD是目前应用较为广泛的弯沉检测设备，代表了弯沉检测的发展方向，其主要优点是：加载系统能较好地模拟行车荷载作用，且可进行多级加载；采用计算自动采集数据，速度快、精度高，特别适合于大规模测试。

20世纪60年代，法国首先提出冲出式动力弯沉仪的初步设想，70年代后期丹麦和瑞典首先研制成FWD。80年代以后，美国、英国和日本等相继引进 和仿制了这种弯沉仪。研究表明，FWD的冲击荷载与时速60～80公里的车辆对路面的荷载相似，可以较好地模拟行车荷载作用，并且测速快，精度高，因此自20世纪80年代初以来，FWD在国际上得到日益广泛的应用，至今已有50多个国家和地区引进了FWD。

FWD基本原理是：落锤式弯沉仪产生一个荷载脉冲来模拟行驶中的车轮荷载的影响。一个质量块从选定的高度落下产生冲击荷载。施加的荷载由一个重载的荷载传感器测量出并通过一个直径为300毫米的承载板传递到路面，导致路面产生弯沉。弯沉由地震检波器测量同时提供“弯沉盆图”，从而是可评价多层路面结构。继FWD之后，新一代弯沉仪RWD（Rolling Wheel Deflectometer滚轮式弯沉仪）正处于研究阶段。它是采用高频激光扫描，连续地记录行驶中的测试车在路表产生的弯沉，测试速度约55英里/小时。RWD的最大优点是：所记录的是真实和状态、而不是模拟荷载状态下的弯沉，并且测速远大于FWD，对交通的影响较小，是较为理想的弯沉检测设备，因此是此类设备的重要发展方向。

2 路面平整度检测技术

路面平整度是路面评价及路面施工验收中的一个重要指标。路面平整度直接反映了车辆行驶的舒适度及路面的安全性和使用期限。另一方面，路面平整度的检测能准确地提供路面施工质量的信息，为路面施工提供一个质量评定的客观指标。平整度的检测是路面施工和养护的一个非常重要的环节。常用的设备包括3m直尺、连续式平整度仪、车载式颠簸累积仪和激光路面平整度测定仪等。

2.1 激光路面平整度测定仪

激光路面平整度测定仪是一种与路面无接触的测量仪器，测试速度快，精度高，同时还可以进行路面纵断面、横坡、车辙等测量。该平整度测定仪是一台装备有激光传感器、加速度计和陀螺仪的测定车，它同时具有先进的数据采集和处理系统。工作时测试车以一定的速度在路面上行驶，通过横向分布的若干个（国内通常为5～9个）激光传感器测试距离路面的高度，得到一个横断面，从而可以计算车辙；通过对应于轮迹位置的激光传感器测得距离路面的高度，随着车辆的行驶可以得到路面纵向断面，即可计算纵向平整度，其中车辆振动带来的影响通过加速度传感器（对应左右轮迹各一个）记录数据的两次积分来扣除。

2.2 车载式颠簸累积仪

车载式颠簸累积仪是测定路面平整度的一种简便高效的仪器，适于路面质量评价或路面养护管理系统应用，进行定期或不定期检测路面平整度或评定行车舒适性，它利用电脑记录，具有效率高、劳动强度低、安全快速、误差小等优点。车载式颠簸累积仪是反应类平整度测量仪器，它通过测量该仪器的装载车在被测路面通过时，车后轴与车厢之间的单向位移累积值（cm/km）来表征路面的平整度状况，路面平整度好的累积值小，路面平整度差的累积值就大。同时，这种累积值的大小与仪器装载车的底盘悬挂系统特性有关，因此仪器装车后必须经过标定校正，与路面养护规范中规定使用的3米直尺、平整度仪的标准差或国际平整度指数等建立起对应关系后，就可以上路进行实测。车载式颠簸累积仪必须选用标定时用的车、车载重及已标定过的车速上路进行测量，如需改变车、车载重、车速等均需重新进行标定，已进行标定的车辆如发生变化也需重新进行标定，保证数据的准确，真实反映道路的平整度状况。

3 路面抗滑性能检测技术

路面抗滑性能是路面使用性能重要组成部分，直接影响到道路行车安全。路面抗滑性能通常用摩擦系数和构造深度两个指标来表征：摩擦系数主要反映在车辆行驶中路面所提供的横向或纵向制动性能，在我国现行的相关规范中规定采用“横向力系数”或“摆值”表示路面摩擦系数；构造深度则反映路表的宏观构造对抗滑性能的影响，主要表现为对路表排水性能、摩擦系数随车速增加而衰减的影响等。抗滑性能的常用测试方法有：摆式仪法、构造尝试测试法（手工铺沙法、电动铺沙法、激光构造深度仪法）和横向力系数测试仪。横向力系数测试仪是我国应用最为广泛的自动摩擦系数仪，20世纪90年代中期实现了国产化。

横向力系数测试仪为在测定车上装有与车辆行使方向20o角的测试轮。测定时，供水系统洒水，降下测试轮，并对其施加一定载荷，载荷传感器测量与测试轮轮胎面垂直的横向力，此力与轮载荷之比即为横向力系数。横向力系数越大，说明路面抗滑能力越强。测试车自备水箱，能直接喷洒在轮前约30cm宽的路面上，可控制路面水膜厚度。测速较高（可达50km/h），不妨碍交通，特别适宜于在高速公路、一级公路上进行测试。

4 沥青路面厚度检测技术

传统的钻孔取芯法对面层具有一定的破坏性，因而其检查频度受到严格限制。路面雷达测试系统检测公路面层厚度是一种无损连续检测手段。其对具体点位的检测误差主要取决于换算速度。对于高等级公路而言，由于施工材料及工艺要求很严，其面层雷达波速度变化极小，大量试验及实际资料表明，地质雷达检测结果与取芯结果相当一致，检测误差一般都小于3%。

路面雷达测试系统检测公路面层厚度属于反射波探测法，同地下发射一定强度的高频电磁脉冲波，电磁波在地下传播的过程中遇到不同介质分界面时，就会产生反射波，地质雷达接收并记录这些反射信息。电磁波在特定介质中的传播速度是不变的，因此根据地质雷达记录上的地面反射波与地下反射波的时间差T，即可据下式算出该界面的埋藏深度H，即路面厚度。公路专用地质雷达都是在行进中以电磁波扫描的方式进行的。因此该项技术具有连续、无损、高效率的特点。

采用调整检测雷达对路面进行检测，一天内可获得几百公里长路面各层厚度的信息，所获得信息数据以三种格式存贮：第一种是将检测路段的数据按纵向顺序计算整理成路层各层厚度表；第二种是用彩色的三维路面图表示出路床的剖面；第三种是以数据库的方式将检测的所有数据存贮，以供路面管理系统调用。探地雷达除了能对沥青路面厚度检测外，还能检测路面脱空、裂缝、陷落、空洞等病害。

5 小结

沥青路面检测技术的发展日新月异，现在国外很多国家不断地研究，由单项检测向集成检测发展，文中仅介绍了单项检测的最新技术，如有错误和不足之处，敬请指正。