公路工程现场检测新技术

■李俊松 ■四川智通公路工程技术有限责任公司，四川 成都 610041

本文在总结现有路基路面现场检测技术的基础上，路面弯沉检测技术方面介绍了落锤式弯沉仪的特点，将落锤式弯沉仪与贝克曼梁进行了对比分析;在路面结构层厚度检测领域中对现在广泛采用的路面地质Radar(高频电磁波检测)在工程中的实践应用和主要特点进行了总结;路面平整度检测技术中将激光平整度测试系统(RSP)与现行规范采用的XLPY－E型连续性平整度仪进行了对比检测测试、分析了优缺点;在路面抗滑性能检测和桥梁静态荷载试验与承载力评定中，分别对Grip Tester摩擦系数仪相对于摆式仪的优点、集成化测试技术的桥梁承载能力评定进行了介绍和总结。

1 路面弯沉检测技术

路面结构承载能力是指路面在达到预定的破损状态之前还能承受的行车荷载作用的累积次数。结构承载能力测定一般分为无破损试验和破损试验两类。

FWD主要工作原理是利用液压系统提升重锤从一定高度自由落下，模拟标准测试车后轴单侧动荷载，通过荷载板给道路表面施加接近于半正弦波的脉冲荷载，使道路表面产生变形，通过传感器自动采集弯沉盆及弯沉最大值等参数，用以评价路面承载能力。

Dynatest 8000型FWD设备给出锤质量(m)、落高(H)、和缓冲垫的弹性系数(K)关系为:

作者通过实验模拟研究，对于FWD在模拟行车作用的效果总结如下:

(1)FWD作用荷载的脉冲形状(近似半正弦波)、持续时间与40～60km/h的行车荷载基本相当，且两者的荷载响应相当接近。

(2)贝克曼梁测得的静态弯沉值大于实际行车荷载作用下的动态弯沉值，且数据的离散型较大。

2 路面结构层厚度检测和隧道雷达检查

地质雷达是利用高频电磁波对地下进行探测成像进行地质预报。检测美国测试学会(ASTM)和国际标准组织(ISO)提出公路无损检测标准，路面雷达由于其独特的优越性，其应用已渗透到道路施工和后期检测维修的全过程。在公路建设前期可确定地质结构、划分不良地质体，在施工期间可准确测出路面面层厚度，在道路投入使用后可进行日常监察、发现隐患。在隧道无损探测方面，地质雷达对衬砌厚度不足、不密实、背后空洞等问题均能无损迅速检测。

3 路面平整度检测技术

中国现行规范《公路路基路面现场测试规程》(JTJ 059－95)中规定的平整度测试方法主要有:(1)3m直尺测定平整度试验方法(T 0931－95);(2)连续式平整度仪测定平整度试验方法(T 0932－95);(3)车载式颠簸累计仪测定平整度试验方法(T 0933－95)。Dynatest 5051 RSP激光平整度测试车是丹麦在英国TRRL激光平整度仪的基础上研制生产的一种激光平整度测试车，其工作原理是利用激光的光时差原理来测定路面的凹凸状况。下表为RSP激光平整度测试车与XLPYE型连续性平整度仪的工作对比结果:其中测速项RSP激光平整度测试车与XLPY－E型连续性平整度仪分别为30－100km/h、5－12km/h，测试人员分别为1－2人和2人，设备分别为测试车和牵引车、平整度仪，间距分别为16cm采集数据、任意长度输出IRI和每100m输出σ值。由此对比可以看出，Dynatest 5051 RSP能很好地模拟路面的实际使用状况，快速、准确地评价路面的平整度性能。

4 路面抗滑性能检测

路面摩擦系数检测设备测试结果的可靠性问题一直是路面抗滑课题研究的重点，世界各国的路表性能研究者都致力于研制性能优良的检测设备。Grip Tester摩擦系数仪为两个起主要驱动作用的轮子和一个专供进行抗滑测试的测试轮，起驱动作用的轮子带深凹显凸的花纹，专供抗滑测试的测试轮为光滑轮。自投入生产活动，便活跃在公路路面、机场跑道道面、城市道路、机场停车坪、城市广场、飞行甲板等工程抗滑性能检测领域。Grip Tester摩擦系数仪的特点主要有稳定性好、偏差小，随测试速度的变化呈反比，随水膜厚度增大呈反向降低。

5 桥梁准静态荷载试验与承载力评定技术

桥梁动态诊断系统(BDI)是集成化测试系统，其设备硬件采用智能传感器和STS微处理器，由STS微处理器自动读出采集的数据，而不需要鉴别通道号和灵敏系数，大大减少了现场测试的记录信息量，而且准备工作少，灵敏度和测试精度高;数据的记录、滤波以及放大亦由STS微处理器完成。同时，数字信号将通过RS232串口输入笔记本式计算机中，因为采用数字信号传输，所以消除了电子噪音和引线的影响。BDI系统软件包主要由MGEN模型生成器、SAC数据分析处理器、以及BDIGRF图形工具三个，MGEN模型生成器是一个交互式图形前处理器，产生简单的二维桥梁模型。它适用于典型梁板和板结构的建模，通过MGEN能定义几何、横截面性质、边界条件等。SAC数据分析处理器可以进行结构分析，得出模型校正必须的计算应变，它是结构分析和关联性的缩写，分析基于矩阵刚度法的线弹性变形，特点是能够分析卡车加载情况，进行模型应变计位置的应变计算，把计算应变数值与测试应变相比较，自动优化和识别参数，改进计算与测试效应的相关关系。BDIGRF图形工具是为观察STS现场测试系统获得数据而专门设计的图形工具，并将现场数据与分析程序SAC的预估效应数据观察比较，所有数据图都可以在屏幕上显示，并可以很顺利地送入图形打印机或绘图仪;其次，对任何或全部输出信号采用应变计因子，响应能很容易地转换为其他类型输出(即应力、力、弯矩等等)。

6 结论

本文分别对路面弯沉检测技术中落锤式弯沉仪(FWD)，路面结构厚度检测及隧道检测中的地质雷达技术，路面平整度检测中的激光平整度测试系统(RSP)，路面抗滑性能检测技术中的Grip Tester摩擦系数仪，以及桥梁准静态荷载试验中的BDI桥梁结构测试系统的基本原理及工程实践中的优点进行了阐述，对较新的方法进行了相关测试分析验证。希望能够为广大公路工程现场检测同仁提供一些参考。

［1］曾凡奇，王复明，王晓冉，赵小彦.公路工程现场检测新技术［M］.北京:人民出版社，2006.

［2］杨险峰，潘旭红，蔡少虬.检测实验室建设与实验教学改革［J］.科教文汇，2007，(28).