平整度检测技术在市政道路工程的应用现状

李 改 刘 虎 吴鑫宇

（重庆市建筑科学研究院有限公司，重庆 400000 ）

1 绪论

近些年来，随着我国经济的迅猛发展，城市市政道路交通运输需求不断增加，我国市政道路建设投资规模逐步加大。人们不再满足于路网便利、道路宽敞、设施齐全、景观美化等基础性要求，开始对汽车在路面行驶过程中的乘车安全性和舒适性提出了更高的要求[1]。城市道路在建设和使用过程中，路面的平整度对工程的整体质量和行车舒适性有着十分重要的影响。由于车辆与路面直接接触，不平整路面存在严重的交通隐患，路面平整性会影响汽车行驶稳定性、引起汽车漂移，严重危害行车安全。同时，在外荷载的作用下会反向导致路面问题加速恶化，从而影响市政道路的正常使用。因此，路面平整度是评价路面行驶质量的一个非常关键的指标。作为检测行业人员，应深刻认识到平整度检测工作的重要性，运用现有技术手段开展科学合理地开展平整度检测工作，保证市政道路的行驶质量。

2 路面平整度检测技术

2.1 路面平整度的定义

在上世纪60年代就提出了路面平整度这一概念，然而时至今日还没有一个统一标准的定义。我国公路规范《公路工程名词术语》[2]将其定义为：“路表面纵向的凹凸量的偏差值”，而美国材料实验协会（ASTM）则定义为：“影响汽车动力特性、行驶质量、动荷载和排水性能的路面与理想路面的偏差。例如：纵断面、横断面和纵坡”。笔者认为，美国材料实验协会（ASTM）对路面平整度的定义更为科学合理。该定义一是明确了路面平整度检测的参照系，避免了采用不同的检测方法而引起基准面的差异导致平整度检测结果在数值上差异；二是明确了平整度的影响因素包括人、车、路面三个方面，避免了片面性，与路面行驶质量评价相契合；三是它给出了区分平整度与粗糙度、平整度与道路纵坡的标准，因粗糙度和纵坡不能明显表现出人、车、路三个影响特性。但该定义也有它的缺陷性，即它没有提供一个量化的或有标准等级的定义，而且该定义比较宽泛，包含了排水性能等通常不相关的量[3～4]。

2.2 路面平整度检测方法及对应评价指标

由于路面平整度的定义没有统一标准，从而导致路面平整度的检测方法和评价指标不统一。目前，平整度检测方法根据技术指标类型的不同大致分为两大类：断面类和反应类。其中，断面类是通过精确测量出待测量路段的精确高程来反映道路的崎岖状态，代表性的检测方法有三米直尺法、连续平整度仪法和车载式激光平整度仪法[5]；反应类表现的是路面的不平整导致车辆震动而引起的颠簸状况，代表性的检测方法有车载式颠簸累积仪法、手推式断面仪法。其实路面平整度的检测方法还有很多，例如精密水准仪法、BPR平整度测试仪法等。前五种方法为规范[6]推荐检测手段，现将上述试验方法逐一进行表述。

2.2.1 三米直尺法

三米直尺法是最早被投入应用的检测技术，它可用于评定路面的施工质量，不适用于评价路面技术状况。该方法用三米直尺测试路面与三米直尺基准面的最大间隙，其评定指标为最大间隙（δm），单位为mm。该方法特点在于结构简单，适应性强，数据直观，自动化程度较低，误差主要来自于检测人员的不稳定性。该检测方法是对平整度进行间断检测，缺乏连续性，不能客观反映路面波动对乘车舒适性的影响。

2.2.2 连续式平整度仪法

连续式平整度仪法可用于评定路面的施工质量和路面使用期间的技术状况评定。该方法用连续式平整度仪（我国采用的是三米八轮的标准）测试路面纵向相对高程的标准差，其评定指标为标准差(σ)，单位为mm。该方法特点是结构比较简单，能够实现连续测量，自动化程度较高。但该方法不适用于存在较多坑槽或者路面破损严重的道路路面。

2.2.3 车载式颠簸累积仪法

车载式颠簸累积仪可用于路面的施工质量和使用质量评定。该方法用车载式颠簸累积仪测试路面颠簸产生的累积位移值，其评定指标为颠簸累积值(VBI)，单位为cm/km。特点是较快速测量，操作简单，结果可作为施工质量和道路舒适性的依据。该方法的不足在于它是响应型检测，数据准确性影响因素很多，导致测量重复性较低，同时，该方法也不适用于存在较多坑槽或者路面破损严重的道路路面。

2.2.4 车载式激光平整度仪法

车载式激光平整度仪适用于各种新建、改建以及既有路面的路面质量评定。该方法是通过测量路面的起伏断面来反映路面的不平整程度,其评定指标为国际平整度指数(IRI)，单位为m/km。其特点为操作简单、数据采集快速精确，数据处理结果丰富，受外界影响干扰小，能够反映舒适性。该方法不仅对新建路面有很好的检测效果，还可以用于已有道路的路面坑槽、车辙的测定工作。

2.2.5 手推式断面仪法

手推式断面仪法同样适用于各种新建、改建以及既有路面的路面质量评定。该方法是用手推式断面仪在路面上采集数据，并通过IRI 的标准计算程序来计算出国际平整度指数(IRI)。该方法特点是仪器携带方便，操作简单，容易受行驶距离、湿度、温度影响，效率低。

2.2.6 精密水准仪测量法

精密水准仪测量法也是一种比较常用的平整度检测方法，以由近及远的顺序按固定间隔（一般取0.25m）进行标记，然后用水准仪测量每个标记的相对标高，这些标高数据即为评判路面平整度的原始数据，可用于计算该路段的国际平整度指数(IRI)。

3 路面平整度检测流程

市政道路的路面平整度检测一般由建设方交由具有相应检测资质证书的第三方检测机构执行，检测机构根据检测数据对路面平整度进行评定，并出具具有法律效力的第三方检测报告。具体检测流程如图1 所示。

图1 路面平整度检测流程图

4 几种平整度检测技术横向比较和应用现状

由前文可知，我国的平整度指标总共分为四种，包括由三米直尺测得的路面最大间隙（δm），连续式平整度仪测得的标准差(σ)，车载式颠簸累积仪测得的单向累积值(VBI)以及国际平整度指数(IRI)。其中，路面最大间隙（δ m）客观反映了路面的凹凸情况，标准差(σ)、单向累积值(VBI)和国际平整度指数(IRI)则能够反映车辆的行驶舒适性。

需要指出的是，国际平整度指数(IRI)是由世界银行推荐使用的标准的平整度测试指标，也是目前业界公认的最科学合理的平整度评价指标。韩韶清、杨东涛等分别对国际平整度指数的基本原理进行了解析[7～8]。简单来讲，国际平整度指数检测方法是采用1/4 车模型以80km/h 的速度在断面已知的路面上行驶，该模型由固定的弹簧体质量、非弹簧体质量、弹簧及阻尼组成，计算一定行驶距离内累积位移作为检测结果，该结果即为IRI。笔者认为它更契合美国材料实验协会（ASTM）对路面平整度的定义。而且，它还具有时间稳定性，易于重现，对路面1.2m～30.5m 范围内的波长有较好的频率响应特征，且与大多数平整度检测结果（包括最大间隙δm、标准差σ、单向累积值VBI等）能够达成良好的相关性关系。

尽管三米直尺法和连续式平整度仪法有着他们的优势，但由于存在低效、低速、精度差等原因，且不能很好地反映车辆在高速行驶状态下的颠簸情况。因此，这两种方法并不总适合作为市政道路平整度检测优先检测手段。但事实上，我国大部分市政道路工程平整度检测仍以这两种检测手段为主。

车载式颠簸累积仪法、车载式激光平整度仪法、手推式断面仪法有他们独特的优势，且能更好地反映出面的行驶质量，笔者认为有必要投入和推广到市政道路平整度检测中去。以重庆市为例，重庆市地方标准《重庆市城市道路施工质量验收规范》[9]中规定，沥青路面平整度检测作为路面验收的主控项目，其评定指标只有最大间隙（δm）和标准差(σ)两种。这就导致了在重庆地区市政工程建设中，仅将三米直尺和连续式平整度仪作为常规检测手段。从结果导向来看，重庆市路面行驶质量也确实有待提高。建议将国际平整度指数(IRI)作为路面平整度评价指标之一，协同互补，充分发挥各种检测方法的优势，达到较为理想的检测目的。

5 结语

平整度检测作为市政道路工程一项重要的检测指标，应更多地想通过它反映路面的整体行驶质量而非简单意义上获取路面的凹凸情况。在理想情况下，其检测结果能够为后期市政道路养护提供依据。建议在对市政道路平整度进行检测时，可以考虑将多种检测技术糅合进行互补，选择科学合理的检测技术，以提高平整度检测结果的准确性、可靠性和有效性。