對公路平整度檢測方法的探究

楊園園+張斌+那金鳳

摘要：近些年來，我國社會的各個方面都得到了很大的發(fā)展和進步，尤其是經(jīng)濟方面更有了極大的提升。經(jīng)濟的增長也在一定程度上帶動了我國公路建設(shè)工程的發(fā)展。平整度作為衡量行車舒適的重要指標，更加受到公路建設(shè)和管理部門的重視。如何針對公路不同階段合理選擇測量方法，可在試驗檢測過程中根據(jù)不同的測試儀器性能確定。本文從平整度檢測概況、斷面類儀器及應(yīng)用、響應(yīng)類車載式顛簸累積儀法這幾方面，為優(yōu)化選擇公路平整度的試驗檢測方法提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：公路平整度；檢測；儀器

前言

自改革開放以來，我國在不斷發(fā)展經(jīng)濟的同時也開始加強對其他方面的重視，尤其是對公路建設(shè)工程的重視。修建公路是一項利國利民的工程，也是保障我國經(jīng)濟快速發(fā)展的重要條件。因此，一定要確保公路建設(shè)工程的質(zhì)量，但現(xiàn)階段我國在修建公路過程中依然存在著這樣或那樣的問題，導(dǎo)致公路整體質(zhì)量水平的下降。現(xiàn)在私家車的數(shù)量逐漸增多，為提高乘坐的舒適度，對路面也提出了更高的要求。平整度差造成的行車費用增加和車輛顛簸問題，不僅降低了車輛的使用壽命，還對駕駛速度和行車安全造成影響，更不用說達到乘客乘坐舒適的要求了，同時，產(chǎn)生的振動使施加到路面的沖擊力大大增加，也加劇了路面的損壞。另外，平整度差會導(dǎo)致排水不暢，混凝土受水浸泡時間延長會加速對路面的損壞。因此，檢測與評定平整度指標是一個非常重要的工作。

1平整度檢測概況

應(yīng)用于平整度測試設(shè)備，根據(jù)檢測原理分為兩類：（1）斷面類，工作原理是測定路面表面的凹凸情況，檢測的方式有3m直尺、連續(xù)式平整度儀、手推式平整度檢測儀和激光路面平整度測試儀；（2）響應(yīng)類，工作原理是根據(jù)路面引起車輛振動的嚴重與否測定顛簸情況，用司機和乘客直接感受的舒適情況作為平整度指標，目前常用車載式顛簸累積儀、縱斷面分析儀和路面平整度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測定車等測量。

2斷面類儀器及應(yīng)用

2 .1 3m直尺測定法

本方法是設(shè)備晟簡單、測試最容易的測試平整度方法，分等距離連續(xù)測量及單尺測量最大間隙兩種。前者可用于工程施工質(zhì)量檢查驗收，應(yīng)用中需計算出標準差來表示平整程度；后者常用于工程施工質(zhì)量控制和檢查驗收，測量時要同時計算出各測段的合格率。在我國曾普遍使用3m直尺測定法，缺點在于測試進度較慢、精度不高和測試技術(shù)人員工作量大，隨著先進的測試設(shè)備出現(xiàn)，其應(yīng)用量正在逐漸減少?，F(xiàn)主要在路面的施工質(zhì)量、簡單評價使用質(zhì)量和測定施工中壓實成型的路基、路面各層表面的平整度中應(yīng)用。

2.2連續(xù)式平整度儀法

在國內(nèi)，由于連續(xù)式平整度儀具有優(yōu)良的特性而得到了普遍應(yīng)用。連續(xù)式平整度儀又稱8輪儀，按照檢測原理，屬于機電型斷面類檢測儀器。由行走系統(tǒng)和測量系統(tǒng)組成。行走系統(tǒng)有8個輪，分前后輪，各4個，輪子連接結(jié)構(gòu)呈M形，使得在行走較快時具有較好的車體平穩(wěn)性。測量系統(tǒng)包括測輪系、位移傳感器、距離傳感器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。連續(xù)式平整度儀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

規(guī)范規(guī)定連續(xù)式平整度儀測試范圍不適用于已有較多坑槽和破損嚴重的路面上。連續(xù)式平整度儀在T0932-2008中規(guī)定，在檢測時，可用人力或機動車牽引。在測試范圍較小時使用人力牽引，測試過程要保持速度均勻；在測量范圍較大時使用機動車牽引，測試速度宜適中（5km/h），最大值應(yīng)小于12km/h，且應(yīng)速度恒定。在測量過程中，有自動計算打印功能，并可以按固定間距采集的位移值來計算區(qū)間平整度標準差（mm）等。在應(yīng)用時也存在一些缺陷，包括不同的廠家設(shè)備測試結(jié)果離散性大、應(yīng)用測試路面限制、測試效率低、設(shè)備笨重不便和測定精度較低且再現(xiàn)性差等。

2.3手推式（步行式）平整度檢測儀

目前在我國路面平整度檢測儀的應(yīng)用中，大多先進的技術(shù)主要應(yīng)用于高等級的公路上，而城市中道路的平整度檢測技術(shù)仍停留在3m直尺或8輪儀檢測的技術(shù)上。事實上，自動化手推式（步行式）完全可應(yīng)用于城市道路的路面平整度檢測，主要原因是其體積小、自動化程度高、搬運方便、操作靈活、啟動和停止方便，不受其他交通的影響，主要在竣工驗收和采集平整度數(shù)據(jù)上應(yīng)用。

具體檢測方法如下：測量時儀器需由人或車拉動，使儀器平穩(wěn)緩慢地在路面上前進。由于路面不平會引起測量輪上下擺動，并帶動位移傳感器上的測量桿上下滑動，此時根據(jù)傳感器輸出電位的正負和大小就可以確定路面平整度。該方法的優(yōu)點是靈活性較大，缺點是測試的效率較低。

技術(shù)要點如下：儀器在每次使用前，應(yīng)充滿電（一般充10h左右為宜）平整度儀屬于較為精密的電子儀器，其主要部件切勿淋雨、受潮，使用完畢后應(yīng)妥善保管，以免受損，需定期通電；檢測儀在測試過程中應(yīng)盡量采用速度穩(wěn)定、減震功能好的車輛，在運輸、停放、轉(zhuǎn)向以及非測量狀態(tài)時應(yīng)懸起測量輪，防止不必要的沖撞及磨損。

2.4激光路面平整度測試儀

激光平整度測試儀是當今國內(nèi)使用的一種先進的平整度測試設(shè)備，也被稱為激光路面斷面測試儀。這種設(shè)備是將激光傳感器、加速度計、陀螺儀和數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)安裝在車輛上，在車輛行駛中直接獲取路面信息，通過數(shù)據(jù)處理得出測試結(jié)果，又叫激光平整度測試車。激光平整度測試車是非接觸式平整度測試設(shè)備，克服了一些缺點如3m直尺測試進度較慢、精度不高和測試技術(shù)人員工作量大；連續(xù)式平整度儀的測試效率低、設(shè)備笨重不便和測定精度較低且再現(xiàn)性差等。激光平整度測試車是利用發(fā)射裝置發(fā)出激光到形狀變化的路面所行走的光程不同來測定路面平整度。最初要進行儀器標定，過程可以通過配套軟件來完成。經(jīng)標定好的測試車，在啟動系統(tǒng)處理器后，可以輸入其他所需參數(shù)，然后進行測試。在測試車行駛過程中，間隔固定距離自動采集一次數(shù)據(jù)并傳輸?shù)綌?shù)據(jù)分析系統(tǒng)進行處理，結(jié)果可顯示或打印成平整度指數(shù)IRI等。測試全過程均由程序自動控制，行車速度高，對高速公路大面積的快速質(zhì)量檢測評定具有實際意義。

3響應(yīng)類一車載式顛簸累積儀法

載有車載式顛簸累積儀的車輛在路面上通行時，對儀器測量車的后軸與車廂之間的距離變化，測量單向位移累積值VBI作為平整度的表示方法，其組成包括傳感器、安裝底板、數(shù)據(jù)處理器和微型打印機。行車速度和機械系統(tǒng)的振動特性影響位移累積值，所以車載式顛簸累積儀的檢測結(jié)果與兩因素有關(guān)。日常必須對車輛做好保養(yǎng)，檢測時要嚴格控制車速并按規(guī)定進行標定，以確保檢測結(jié)果的穩(wěn)定性。使用車載式顛簸累積儀獲得的VBI和連續(xù)式平整儀的獲得值是不同的。國際公認的是IRI，利用其他指數(shù)對路面平整度進行評定時，需要同IRI建立關(guān)系。如現(xiàn)在使用的VBI與IRI就可以通過標定建立關(guān)系后對平整度進行評價。本方法適用于測定路面的平整度、確定路面的施工質(zhì)量和道路管理部門評價道路運行期的行車舒適性，但不適用于路面損毀嚴重的平整度測定。

工作原理如下：該方法是以測試車進行路面平整度的測定，讓測試車在高速公路路面上以勻速向前行駛。當車輛遇到凹凸不平的位置時，車身會發(fā)生顛簸現(xiàn)象，此時利用車內(nèi)的機械傳感器可測量出后軸與車廂間的單向位移累計值。該數(shù)值越大，則證明路面的平整度越差；反之，數(shù)值越小，表示路面的平整度越好。該方法的主要優(yōu)點是檢測速度快、便于操作且儀器的價格較低，其檢測結(jié)果可用于評定路面的施工質(zhì)量及舒適性。

技術(shù)要點如下：（1）儀器在進行安裝時需盡量牢固、準確，以便于操作；（2）由于顛簸累計值的大小主要受測試車的底盤懸掛性能影響，因此在儀器投入使用前應(yīng)進行標定。此外，因為顛簸累積儀測出的累計值與連續(xù)式平整度檢測儀測出的標準差在概念上有所不同，所以必須通過標定試驗建立二者之間的相互關(guān)系，并將累計值換算成標準差；（3）由于實際檢測結(jié)果主要與測試車的行駛速度以及其機械系統(tǒng)的振動特征有關(guān)，即車速越快，累計值越大，減振性能越好，累計值越小，因此應(yīng)通過對測試車車速的控制以及對其機械系統(tǒng)的保養(yǎng)等方法來確保實測結(jié)果的穩(wěn)定性。在進行具體檢測時，測試車的速度應(yīng)盡量控制在30～60km/h。

4結(jié)語

隨著公路建設(shè)和后期養(yǎng)護項目的增多，對公路行車安全和服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高，沿用及新型的平整度測試方法能很好地滿足不同階段的需要。在使用時要結(jié)合實際情況合理選擇，在達到測試要求的同時能夠體現(xiàn)出省時和經(jīng)濟的效果。