平整度檢測技術(shù)在市政道路工程的應用現(xiàn)狀

李 改 劉 虎 吳鑫宇

（重慶市建筑科學研究院有限公司，重慶 400000 ）

1 緒論

近些年來，隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，城市市政道路交通運輸需求不斷增加，我國市政道路建設投資規(guī)模逐步加大。人們不再滿足于路網(wǎng)便利、道路寬敞、設施齊全、景觀美化等基礎性要求，開始對汽車在路面行駛過程中的乘車安全性和舒適性提出了更高的要求[1]。城市道路在建設和使用過程中，路面的平整度對工程的整體質(zhì)量和行車舒適性有著十分重要的影響。由于車輛與路面直接接觸，不平整路面存在嚴重的交通隱患，路面平整性會影響汽車行駛穩(wěn)定性、引起汽車漂移，嚴重危害行車安全。同時，在外荷載的作用下會反向?qū)е侣访鎲栴}加速惡化，從而影響市政道路的正常使用。因此，路面平整度是評價路面行駛質(zhì)量的一個非常關(guān)鍵的指標。作為檢測行業(yè)人員，應深刻認識到平整度檢測工作的重要性，運用現(xiàn)有技術(shù)手段開展科學合理地開展平整度檢測工作，保證市政道路的行駛質(zhì)量。

2 路面平整度檢測技術(shù)

2.1 路面平整度的定義

在上世紀60年代就提出了路面平整度這一概念，然而時至今日還沒有一個統(tǒng)一標準的定義。我國公路規(guī)范《公路工程名詞術(shù)語》[2]將其定義為：“路表面縱向的凹凸量的偏差值”，而美國材料實驗協(xié)會（ASTM）則定義為：“影響汽車動力特性、行駛質(zhì)量、動荷載和排水性能的路面與理想路面的偏差。例如：縱斷面、橫斷面和縱坡”。筆者認為，美國材料實驗協(xié)會（ASTM）對路面平整度的定義更為科學合理。該定義一是明確了路面平整度檢測的參照系，避免了采用不同的檢測方法而引起基準面的差異導致平整度檢測結(jié)果在數(shù)值上差異；二是明確了平整度的影響因素包括人、車、路面三個方面，避免了片面性，與路面行駛質(zhì)量評價相契合；三是它給出了區(qū)分平整度與粗糙度、平整度與道路縱坡的標準，因粗糙度和縱坡不能明顯表現(xiàn)出人、車、路三個影響特性。但該定義也有它的缺陷性，即它沒有提供一個量化的或有標準等級的定義，而且該定義比較寬泛，包含了排水性能等通常不相關(guān)的量[3～4]。

2.2 路面平整度檢測方法及對應評價指標

由于路面平整度的定義沒有統(tǒng)一標準，從而導致路面平整度的檢測方法和評價指標不統(tǒng)一。目前，平整度檢測方法根據(jù)技術(shù)指標類型的不同大致分為兩大類：斷面類和反應類。其中，斷面類是通過精確測量出待測量路段的精確高程來反映道路的崎嶇狀態(tài)，代表性的檢測方法有三米直尺法、連續(xù)平整度儀法和車載式激光平整度儀法[5]；反應類表現(xiàn)的是路面的不平整導致車輛震動而引起的顛簸狀況，代表性的檢測方法有車載式顛簸累積儀法、手推式斷面儀法。其實路面平整度的檢測方法還有很多，例如精密水準儀法、BPR平整度測試儀法等。前五種方法為規(guī)范[6]推薦檢測手段，現(xiàn)將上述試驗方法逐一進行表述。

2.2.1 三米直尺法

三米直尺法是最早被投入應用的檢測技術(shù)，它可用于評定路面的施工質(zhì)量，不適用于評價路面技術(shù)狀況。該方法用三米直尺測試路面與三米直尺基準面的最大間隙，其評定指標為最大間隙（δm），單位為mm。該方法特點在于結(jié)構(gòu)簡單，適應性強，數(shù)據(jù)直觀，自動化程度較低，誤差主要來自于檢測人員的不穩(wěn)定性。該檢測方法是對平整度進行間斷檢測，缺乏連續(xù)性，不能客觀反映路面波動對乘車舒適性的影響。

2.2.2 連續(xù)式平整度儀法

連續(xù)式平整度儀法可用于評定路面的施工質(zhì)量和路面使用期間的技術(shù)狀況評定。該方法用連續(xù)式平整度儀（我國采用的是三米八輪的標準）測試路面縱向相對高程的標準差，其評定指標為標準差(σ)，單位為mm。該方法特點是結(jié)構(gòu)比較簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)測量，自動化程度較高。但該方法不適用于存在較多坑槽或者路面破損嚴重的道路路面。

2.2.3 車載式顛簸累積儀法

車載式顛簸累積儀可用于路面的施工質(zhì)量和使用質(zhì)量評定。該方法用車載式顛簸累積儀測試路面顛簸產(chǎn)生的累積位移值，其評定指標為顛簸累積值(VBI)，單位為cm/km。特點是較快速測量，操作簡單，結(jié)果可作為施工質(zhì)量和道路舒適性的依據(jù)。該方法的不足在于它是響應型檢測，數(shù)據(jù)準確性影響因素很多，導致測量重復性較低，同時，該方法也不適用于存在較多坑槽或者路面破損嚴重的道路路面。

2.2.4 車載式激光平整度儀法

車載式激光平整度儀適用于各種新建、改建以及既有路面的路面質(zhì)量評定。該方法是通過測量路面的起伏斷面來反映路面的不平整程度,其評定指標為國際平整度指數(shù)(IRI)，單位為m/km。其特點為操作簡單、數(shù)據(jù)采集快速精確，數(shù)據(jù)處理結(jié)果豐富，受外界影響干擾小，能夠反映舒適性。該方法不僅對新建路面有很好的檢測效果，還可以用于已有道路的路面坑槽、車轍的測定工作。

2.2.5 手推式斷面儀法

手推式斷面儀法同樣適用于各種新建、改建以及既有路面的路面質(zhì)量評定。該方法是用手推式斷面儀在路面上采集數(shù)據(jù)，并通過IRI 的標準計算程序來計算出國際平整度指數(shù)(IRI)。該方法特點是儀器攜帶方便，操作簡單，容易受行駛距離、濕度、溫度影響，效率低。

2.2.6 精密水準儀測量法

精密水準儀測量法也是一種比較常用的平整度檢測方法，以由近及遠的順序按固定間隔（一般取0.25m）進行標記，然后用水準儀測量每個標記的相對標高，這些標高數(shù)據(jù)即為評判路面平整度的原始數(shù)據(jù)，可用于計算該路段的國際平整度指數(shù)(IRI)。

3 路面平整度檢測流程

市政道路的路面平整度檢測一般由建設方交由具有相應檢測資質(zhì)證書的第三方檢測機構(gòu)執(zhí)行，檢測機構(gòu)根據(jù)檢測數(shù)據(jù)對路面平整度進行評定，并出具具有法律效力的第三方檢測報告。具體檢測流程如圖1 所示。

圖1 路面平整度檢測流程圖

4 幾種平整度檢測技術(shù)橫向比較和應用現(xiàn)狀

由前文可知，我國的平整度指標總共分為四種，包括由三米直尺測得的路面最大間隙（δm），連續(xù)式平整度儀測得的標準差(σ)，車載式顛簸累積儀測得的單向累積值(VBI)以及國際平整度指數(shù)(IRI)。其中，路面最大間隙（δ m）客觀反映了路面的凹凸情況，標準差(σ)、單向累積值(VBI)和國際平整度指數(shù)(IRI)則能夠反映車輛的行駛舒適性。

需要指出的是，國際平整度指數(shù)(IRI)是由世界銀行推薦使用的標準的平整度測試指標，也是目前業(yè)界公認的最科學合理的平整度評價指標。韓韶清、楊東濤等分別對國際平整度指數(shù)的基本原理進行了解析[7～8]。簡單來講，國際平整度指數(shù)檢測方法是采用1/4 車模型以80km/h 的速度在斷面已知的路面上行駛，該模型由固定的彈簧體質(zhì)量、非彈簧體質(zhì)量、彈簧及阻尼組成，計算一定行駛距離內(nèi)累積位移作為檢測結(jié)果，該結(jié)果即為IRI。筆者認為它更契合美國材料實驗協(xié)會（ASTM）對路面平整度的定義。而且，它還具有時間穩(wěn)定性，易于重現(xiàn)，對路面1.2m～30.5m 范圍內(nèi)的波長有較好的頻率響應特征，且與大多數(shù)平整度檢測結(jié)果（包括最大間隙δm、標準差σ、單向累積值VBI等）能夠達成良好的相關(guān)性關(guān)系。

盡管三米直尺法和連續(xù)式平整度儀法有著他們的優(yōu)勢，但由于存在低效、低速、精度差等原因，且不能很好地反映車輛在高速行駛狀態(tài)下的顛簸情況。因此，這兩種方法并不總適合作為市政道路平整度檢測優(yōu)先檢測手段。但事實上，我國大部分市政道路工程平整度檢測仍以這兩種檢測手段為主。

車載式顛簸累積儀法、車載式激光平整度儀法、手推式斷面儀法有他們獨特的優(yōu)勢，且能更好地反映出面的行駛質(zhì)量，筆者認為有必要投入和推廣到市政道路平整度檢測中去。以重慶市為例，重慶市地方標準《重慶市城市道路施工質(zhì)量驗收規(guī)范》[9]中規(guī)定，瀝青路面平整度檢測作為路面驗收的主控項目，其評定指標只有最大間隙（δm）和標準差(σ)兩種。這就導致了在重慶地區(qū)市政工程建設中，僅將三米直尺和連續(xù)式平整度儀作為常規(guī)檢測手段。從結(jié)果導向來看，重慶市路面行駛質(zhì)量也確實有待提高。建議將國際平整度指數(shù)(IRI)作為路面平整度評價指標之一，協(xié)同互補，充分發(fā)揮各種檢測方法的優(yōu)勢，達到較為理想的檢測目的。

5 結(jié)語

平整度檢測作為市政道路工程一項重要的檢測指標，應更多地想通過它反映路面的整體行駛質(zhì)量而非簡單意義上獲取路面的凹凸情況。在理想情況下，其檢測結(jié)果能夠為后期市政道路養(yǎng)護提供依據(jù)。建議在對市政道路平整度進行檢測時，可以考慮將多種檢測技術(shù)糅合進行互補，選擇科學合理的檢測技術(shù)，以提高平整度檢測結(jié)果的準確性、可靠性和有效性。