路面平整度检测技术研究

陈裕权

（广州诚安路桥检测有限公司，广东广州 510420）

0 引言

平整度是评定路面施工质量的重要手段之一，同时也是反映公路运营质量的关键点。在公路路面施工过程中，如果路面出现与平整度相关的病害，则会影响到车辆行驶的舒适性，严重的还会危及车辆行驶的安全性。

为此，在公路路面施工或公路日常养护过程中，需对公路的路面进行平整度检测，以便相关工作人员根据检测数据判断路面平整度病害类型，并采取相对应的质量控制措施，以确保公路行车安全。

1 工程概况

某高速公路K210+000～K260+380 段，全长58km。该路段于2010年完成路面改扩建工程，运营了8年之后，由于使用年龄增长、车流量加大等因素的影响，路面开始出现平整度差、抗滑性不足等病害问题，已严重威胁到车辆行驶安全。因此，为了提高该路段行车的安全性和舒适性、延长该路段使用寿命，亟须对该段路面进行平整度检测工作。

2 工程区域路面平整度存在的病害及原因

2.1 路面病害类型及影响

当前，该段沥青路面在行驶车辆荷载长时间持续碾压作用下，路面开始出现一些与平整度相关的病害，不仅产生大小不一致的纹波、大波浪，还产生大面积起伏现象，已形成严重的安全隐患。

纹波、大波浪病害会影响路面的平整度，导致车辆在行驶过程中出现剧烈颠簸，而车辆颠簸造成的冲击荷载作用又进一步加剧路面损坏程度，降低路面密实度，导致路面内部结构出现孔洞等严重病害，从而形成恶性循环，危及公路的安全运营。

2.2 产生病害的原因

该段路面的平整度病害类型及其产生原因如下：

其一，纹波或暗波。施工人员在路面施工时，由于没有掌控好摊铺机，使得搅笼中的混合料出现高低不一致的现象，导致路面出现纹波或暗波。施工材料在从刮板传送到熨平板前端搅笼的过程中，或多或少会存在材料高于或低于搅笼料位的情况，使得熨平板系统内部受到影响而失去平衡，导致摊铺厚度发生变化，最终形成纹波或暗波。此外，还有熨平板设备连接部位不密实、驾驶员在推动料车时不停踩刹车、施工时所使用的钢丝线不平整，或施工材料成分比例不对等原因，使得混合料硬度发生变化，都会导致路面产生纹波或暗波。

其二，大波浪。大波浪的产生原因和纹波差不多，如熨平板运行状态不佳、摊铺机操作次数过频、料车与摊铺车相撞、施工人员调错摊铺厚度参数等都会使路面产生大波浪。此外，压路设备在施工时突然快速转弯、倒车时也会使路面产生大波浪。

其三，搓板式波浪。该种病害的产生一般是因为压路设备没有根据路面摊铺厚度设置振动频率，频率过高或过低都会使得路面形成搓板式波浪。

3 路面平整度检测技术的应用

3.1 路面平整度检测方法

为了能精准地检测出该高速公路路面所存在的平整度问题，对路面平整度检测方法进行分析和比选，以便能根据该段路面所存在的平整度病害类型采用相应的检测方法进行检测，具体如下：

3.1.1 3m 直尺检测法

3m 直尺检测法是公路路面平整度检测最常用到的一种方法，操作过程是将直尺放在测试路面上，然后将画图仪从直尺的一侧移动到另一侧，以此测量出3m 直尺下方路面与存在病害路面之间的高度差。一般情况下，在检测存在平整度问题的路面时，画图仪上的测轮会发生上下旋转移动，据此数据便能测量出路面的平整度参数。该方法检测范围比较有限，且检测效率、精度较低，一般只有公路路面出现大波浪病害时才会采用该检测法。

3.1.2 连续式平整度仪检测法

连续式平整度仪检测法的操作过程是工作人员利用车辆驱动连续式平整度仪（即前后各有4 个测定车轮、前后两组轮的轴间距离为3m 的检测车，且每个测定车轮上均安装了传感器，见图1）对存在平整度问题的路面进行检测。在进行测量时，工作人员会将车速控制在7～10km/h 之间，车轮上的传感器随着车子的移动记录路面平整度信息。当车子行驶到凹凸不平的路面时，平整度仪上的参数便会呈现出分布状态，且标准差也越来越大，通过传感器收集到的参数，采用数理统计的方法进行计算，便能准确测出该段路面的具体平整度数据。该检测法不仅检测速度快、准确度高、容易操作，而且能够减轻测量人员工作强度，目前在路面平整度检测中已得到广泛应用。

图1 连续式平整度仪

3.1.3 车载颠簸累积仪检测法

工作人员将颠簸累积仪装载在车辆中，通过驱动车辆对路面进行平整度检测。在检测之前，一般要求车辆行驶里程不低于2 万km，国际平整度指数IRI 在0.99 以上，如果达不到该要求，则不能将此车辆作为路面平整度检测车辆。在进行检测之前，检测车辆的行驶速度应控制在5～10km/h 之间，并按照规定的预热时间对检测系统进行预热。在开始检测时，工作人员应按照检测要求，将检测车辆的车速控制在40km/h 左右，且需要保持匀速行驶，避免急加速和急减速，急弯路段应放慢车速，沿正常行驶轨迹驶入检测路段。在进入检测路段后，工作人员应启动系统采集和记录程序，以测量车辆在路面行驶时后轴与车厢之间的单向位移累积值，因为该数值代表着路面的平整度。当路面平整度较差，检测车辆出现颠簸现象时，传感器测量到的累积值会越大；反之，当路面平整度较好，检测车辆行驶平稳时，其累积值就越小。该检测法一般在评定路面的施工质量和使用期的舒适性时应用较多，而对于一些破损较为严重的路面则不适合使用该检测法。

3.1.4 激光断面仪检测法

该检测法是当前一种较为先进的检测技术，所使用的激光断面仪是一种不接触路面的检测仪器。工作人员在检测车内安装了激光传感器、加速度仪等，且还装载了比较先进的数据采集、处理系统（见图2）。在进行检测时，安装在车辆前面的激光传感器能快速地读取到所测量出的路面平整度信息，然后将这些信息转换成国际平整度指数IRI。该仪器检测速度为20～120km/h，速度快，结果精准，且检测范围相对比较广，目前，已被广泛应用到高速公路路面平整度病害检测中。

图2 激光断面仪检测车

3.2 检测结果分析

通过对以上几种检测方法进行分析、对比，再结合该路段所存在的与平整度相关的病害，分别采用连续式平整度仪检测法和激光断面仪检测法进行测量，具体测量结果如下。

3.2.1 连续式平整度仪测量结果

针对K210+200～K210+800 段路面存在的纹波、暗波，对该路段左右幅路面采用连续式平整度仪进行检测，并以每100m 作为测量单位，测量结果以国际平整度指数IRI 为指标。该段路面测量结果如表1所示。

表1 K210+200～K210+800 段路面测量结果

根据表1 所示可以看出，该段路面国际平整度指数IRI 均超过规定标准的≯2.0m/km，由此可以看出该段路面平整度较差。

3.2.2 激光断面仪测量结果

而针对K230+100～K230+700 路段所存在的搓板式波浪病害，考虑到其他几种检测方法难以精准地将该路段实际情况反映出来，故采用激光断面仪进行测量，具体测量结果如表2 所示。

表2 K230+100～K230+700 段路面测量结果

根据表2 激光断面仪测量结果，可以看出该段路面国际平整度指数IRI 都高于标准值，由此可以判断出该段路面较为粗糙，且搓板式波浪病害较为严重，需尽快对其采取必要的控制措施，以提高路面舒适性。

4 结语

综上所述，平整度是准确反应高速公路路面实际使用情况与质量的关键指标，通过对平整度进行检测，可以为公路管理部门提供路面养护参考依据，能够根据路面实际使用情况制定修复措施，从而提高路面平整度、减少高速公路路面因素引起的安全事故、提升车辆行驶安全性和舒适性，对于推进高速公路的不断发展具有十分重要的意义。