浅谈公路工程试验检测

摘要：随着我国高速公路的迅猛发展，公路质量是工程的生命已成为人们的普遍共识，而作为检验工程质量的唯一有效手段――试验检测，其重要性不容忽视。

关键词：路桥工程 试验检测 原理

前言

文章主要对现代公路工程试验检测方法的原理及应用问题进行了探讨，首先概述了公路工程试验检测基本情况，然后对探地雷达检测方法的原理及应用进行了探讨及探讨FWD的工作原理及特点，试验检测工作的水平，保证公路施工质量的优质和安全。

1 加强试验检测的重要性

加强试验检测是一项尤为重要的工作，它直接影响着工程质量的优劣，只有通过科学的检测与试验手段、严密的工程监理才能为公路工程质量评价提供准确的、科学的依据。在公路施工过程中进行试验检测，所得到的数据显示，将可以对工程施工过程中的每道工序及原材料的性能、各种混合物的配合比、生产成品的强度等进行全面控制，以确保工程质量。如果一项工程没有科学的试验资料就无法对其工程质量作出真实评价和验收。

在工程监理工作中，试验检测是一项重要的环节，也是对工程施工质量实施有效控制的重要手段之一。在施工过程中，通过某个样品或工程项目的检测，根据其检测的数据结果，来判断工程质量或样品质量是否符合相关技术标准的规定，是保证公路施工质量的核心内容。

2 探地雷达检测方法的原理及应用

2.1探地雷达检测方法的原理

雷达检测技术实质上是一种特高频电磁波发射与接受技术，它与地震波不同，地震波是在锤击或小量炸药引爆情况下产生的一种振动辐射波，一般具有低频性质，而雷达波由自身激振产生，直接向路基路面中发射射频电磁波，通过波的反射与接收获得路基路面的采样信号，再经过硬件与软件及图文显示系统，得到检测结果。从地球物理观点看，路基路面的结构类型可视为典型的水平层状介质模型，鉴于路基路面构筑材料、构筑方法的差异，使其存在着各种物性（电性、密度、弹性波或电磁波传播速度和吸收等）差异，同时由于是人工构筑比天然的水平层状地层要均匀单一，因此为应用地球物理方法进行无损检测提供了物理前提和有利条件。同时，路基路面检测是一种超浅层至浅层的探测，要求检测方法精度高，分辨率高，信噪比高，能在自然和人文强干扰下适应工作，轻便高效。

探地雷达是利用高频电磁脉冲波以宽频带短脉冲形式由发射天线送入地下，该雷达脉冲在地下传播过程中，遇到不同电性介质交界面时，部分雷达波的能量被反射回地面，被接收天线接收。探地雷达探测的是来自地下介质交界面的反射波，记录的每一雷达数据n（t）可看成是雷达脉冲子波b（t）与反射波系数序列R（t）的褶积。子波b（t）取决于所使用的雷达系统，而R（t）则包含了地下介质的信息。探地雷达通过记录反射波到达地面的时间t和反射波的波幅来研究地下介质的分布。在用探地雷达对道路结构进行检测时，如果道路的局部地段受到破坏，则介质的电性将发生变化，从而导致雷达波反射信号的双程旅行时、振幅及频谱特征发生明显变化，根据这些变化特征，就可以推测路面下基层、路基等的状况，达到检测目的。

2.2 探地雷达检测方法的应用

例如，某高速公路扩建需对现有路况进行检测，为制定扩建对策提供依据，而在已通车运行的高速公路上进行检测不能中断现有交通、检测路线长、检测时间有限。如何对原有高速公路的路基路面结构状况进行快速准确的现场检测，是一个值得深入探讨的问题。该检测工作使用瑞典MALA公司制造的RAMAC/GPR型探地雷达，信号采集、数据处理采用专用的Ground Vision和Reflexw软件系统：

2.2.1．天线：选用瑞典RAMAC 800MHz屏蔽天线。屏蔽天线特别适合于城市及有干扰背景（如高压线，车等）的地方，800MHz屏蔽天线主要用于隧道、路面等浅层高分辨率探测，理想测深为1.5m。

2.2.2．主机：采用通用型主机（CUII），该主机用采集软件Ground Vision（Windows2000/XP中文系统）进行操作，它通过并口用ECP方式传输资料，因此传输速度很快。CUII可与RAMAC/GPR的所有天线兼容，并可升级成多道系统（4道系统MC4及16道系统MC16，升级时只需将MC4或MC16模块从外部连接并固定即可）。

2.2.3．信号采集软件：Ground Vision是RAMAC/GPR雷达单道或多道系统的数据采集软件，它可以用UII，X3M或X3M CORDER等主机来采集数据。该软件有非常容易使用的用户界面，以做文件管理，打印和其他工作。每一个采集的数据和设置都保存在文件中，可对采集数据进行滤波。GROUND VISION软件支持GPS或多种标记。所有雷达数据都以打印或用其它软件做后处理。

2.2.4．数据处理软件：Reflexw雷达数据处理及解释软件包为模块式组合，包括二维数据分析及解释、维数据分析及解释，三维立体显示，正演，层析成像，CMP数据处理，孔中数据处及解释等模块，在欧洲它是权威性的雷达数据处理软件。此次检测可以扫描得到清晰的雷达剖面图，在图中可以比较清楚直观的分辨出路面面层的厚度状况。

3 FWD的工作原理及特点

落锤式弯沉仪(FWD)的工作是将测定车开到测定地点，将一切准备工作做好后，工作人员通过计算机控制，将液压升降架放下，测架随之落到路面，操纵按钮，使液压架上的电磁铁去磁，与测架脱钩，升起液压架，此时弯沉传感器处于待测状态，通过落锤施加脉冲荷载，并通过刚性圆盘作用到路面上，路面的变形由5个～9个位移传感器测出。荷载的大小通过改变锤重的提升高度可在相当大的范围内调整。

3.1弯沉对比试验注意事项

由于目前尚不能直接依靠FWD中心弯沉峰值来判断承载能力，在依据规范对路况进行评价时(交竣工验收、老路调查)，必须转化为贝克曼梁弯沉，因此FWD和贝克曼梁的对比试验是必要的。无论是交竣工验收，还是积累对比关系数据，或用于指导以后的工作，均需要一丝不苟，严格操作。根据以往对比试验的结果，认为应当注意下述几点：

（1）试验前必须复查黄河车的后轴重，轮胎压力；

（2）2在进行对比试验时，需要当地部门配合进行贝克曼梁弯沉检测，但建议自带百分表；

（3）建议在FWD检测完成半幅或全部完成后再进行对比试验，这样可以避免对比试验段正好选在弯沉值变化很小的一段内，不能建立反映实际的关系。

（4）注意观察贝克曼梁弯沉试验，注意探头位置、指针回读、车轮和梁的间距。

（5）每完成一个贝克曼梁测点，用粉笔在车点位置做标记，并在记录本和路表上均写下序号；

（6）FWD试验人员注意地上的标记和序号，每完成一点，在记录中记序号；

（7）进行数据分析时，尽量使用专门软件或编程，靠眼睛剔除异常点是不够的(例如Excel中的线性回归)。

3.2FWD现场测试和评价

在依据规范对路况进行评价时(交竣工验收、老路调查)，需要转化为贝克曼梁弯沉，而FWD与BB检测得到的弯沉数据之间存在差异，为了充分发挥FWD这种先进试验设备的优势，使其能直接用于路面结构设计和施工质量检测等领域，应比较分析得出两者的关系。

一般认为BB检测属于静载试验，而FWD检测属于动载试验，两者性质不同。对于这个问题，WS Tam和SF Brown通过理论分析和比较证明了无论是动载还是静载都可以用相同的理论即常规的弹性层状理论来分析，其误差在容许范围之内。也就是说，尽管两种试验方法性质不同，仍然有一定的内在联系，可以通过相关分析来建立两者之间的关系。

（1）FWD的适应性强。FWD在下雨、夜间等气候中能够照常工作。这种性能为在恶劣气候下进行弯沉测试提供了保障。

（2）根据实测数据，对道路的回弹模量和结构受力状况进行了评价，评价的结论合理可靠，具有明显的快速及非破损的特点。使用结果表明，丹麦PRI-2100型弯沉仪及其配套成果，在道路的测试评价方面具有显著的社会和经济效益。

4 结语

路桥检测是一项重要的工程质量测试工作，是关乎到整个路桥的完好状态，所以在现展以来，利用高科技手段来完成检测工作，必须将技术落实到位，严谨对待。