高速公路瀝青路面平整度檢測(cè)技術(shù)研究

郭天星，王艷鳳

(1.陽曲縣交通運(yùn)輸發(fā)展中心，山西 太原 030100；2.山西交通技師學(xué)院，山西 晉中 030800)

0 引言

瀝青路面具有耐磨性強(qiáng)、舒適度高、易于維護(hù)、行車噪聲小等諸多優(yōu)勢(shì)[1-2]，常應(yīng)用于高速公路建設(shè)中。為了保障高速公路建設(shè)質(zhì)量，需要開展多項(xiàng)檢測(cè)，如針入度檢測(cè)、延度檢測(cè)、馬歇爾穩(wěn)定度檢測(cè)及平整度檢測(cè)等。其中，瀝青路面平整度是一項(xiàng)重要的檢測(cè)指標(biāo)。目前常用的平整度檢測(cè)方法有3m直尺法、水準(zhǔn)儀法等，它們既有各自的適用條件、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)對(duì)檢測(cè)技術(shù)、操作細(xì)節(jié)也有不同要求[3]。近年來，新型技術(shù)和精密儀器的創(chuàng)新應(yīng)用，使得平整度檢測(cè)的精度進(jìn)一步提升，選擇恰當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法對(duì)提升高速公路建設(shè)質(zhì)量有促進(jìn)作用。這就需要檢測(cè)人員根據(jù)高速公路工程的實(shí)際情況，選擇最適宜的檢測(cè)方法，并且編制詳細(xì)的檢測(cè)方案，確保平整度檢測(cè)工作規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化開展，提高檢測(cè)結(jié)果的可靠性，為公路工程驗(yàn)收和路面維護(hù)提供必要的數(shù)據(jù)參考。

1 瀝青路面平整度的概念

以理想平面作為參照，將瀝青路面與參照物進(jìn)行對(duì)比，垂直方向上的偏移量即為路面平整度。考慮到測(cè)量誤差，只要瀝青路面的豎向偏移量控制在一定范圍內(nèi)，即符合高速公路瀝青路面的驗(yàn)收要求。而如果路面平整度不達(dá)標(biāo)，則會(huì)影響行車安全，并且加速路面病害（如車轍）的發(fā)生。因此，無論是從行車安全方面考慮，還是從公路管理與維護(hù)方面考慮，都必須嚴(yán)格控制瀝青路面的平整度。

2 瀝青路面平整度的評(píng)價(jià)指標(biāo)

《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450—2019）對(duì)若干種路面平整度試驗(yàn)方法的適用范圍、操作要求、評(píng)價(jià)指標(biāo)等作出了詳細(xì)規(guī)定。例如，在“三米直尺測(cè)定平整度試驗(yàn)方法”中，需要獲取頂面距地面的深度、最大間隙高度兩項(xiàng)指標(biāo)，兩者之差即為平整度；在“車載式激光平整度儀測(cè)定平整度試驗(yàn)方法”中，由測(cè)量?jī)x器自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并計(jì)算得出平整度指數(shù)IRI。在實(shí)際檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)所選的平整度檢測(cè)方法，準(zhǔn)確把握該方法所用到的關(guān)鍵指標(biāo)或精確參數(shù)，最終得到測(cè)試路段的平整度。

3 瀝青路面平整度的檢測(cè)方法

3.1 三米直尺法

運(yùn)用本方法測(cè)定瀝青路面平整度，需要準(zhǔn)備的工具有長(zhǎng)度為3m的直尺，最大間隙測(cè)量器具，讀數(shù)分辨率不超過0.2mm的楔形塞尺，以及相同精度的深度測(cè)量尺。測(cè)量工具準(zhǔn)備妥當(dāng)后，確定待測(cè)路段。每100m選2處作為檢測(cè)區(qū)域，將路面清理干凈后開始檢測(cè)。將3m長(zhǎng)的直尺平放在待測(cè)路面，觀察直尺底部與路面之間的間隙，找出最大間隙的位置，做好標(biāo)記。將刻有高度標(biāo)線的塞尺，放入兩者的最大間隙中，通過讀數(shù)可以獲得最大間隙高度，記為H1。按照相同的操作方法，在待測(cè)路面上連續(xù)測(cè)量10次，分別記為H1,H2,…,H10。最后將10組數(shù)據(jù)匯總求平均值，即為待測(cè)路段的平整度。三米直尺法的優(yōu)勢(shì)在于工具簡(jiǎn)單、易于攜帶，適合野外檢測(cè)工作。但是也存在諸多不足，例如：測(cè)量效率不高，人工讀數(shù)導(dǎo)致誤差較大，測(cè)量精度也無法得到很好的保證。

3.2 車載式激光斷面儀法

運(yùn)用車載式激光斷面儀法進(jìn)行瀝青路面平整度檢測(cè)，需要借助1臺(tái)運(yùn)輸車和1臺(tái)激光斷面儀，采樣間隔設(shè)定為600mm/次，距離標(biāo)定誤差不得超過0.5%，傳感器測(cè)試進(jìn)度不超過0.2mm。將滿足上述要求的儀器設(shè)備進(jìn)行安裝、固定，同時(shí)檢查運(yùn)輸車的胎壓是否標(biāo)準(zhǔn)，輪胎有無夾雜石子或存在其他污染情況。清掃路面，然后于測(cè)試路段前100m放置車輛。啟動(dòng)車輛后，以10km/h的速度前行，利用100m路段進(jìn)行預(yù)熱。到達(dá)待測(cè)路段起始線后，將所有儀器全部調(diào)整為測(cè)試狀態(tài)，運(yùn)輸車以50km/h的速度完成待測(cè)路段的數(shù)據(jù)采集。車輛行駛過程中應(yīng)始終保持勻速，不得突然提速或猛然剎車，不得大幅度轉(zhuǎn)彎。運(yùn)輸車駛過待測(cè)路段的終止線后，駕駛員將車輛停穩(wěn)，然后檢測(cè)人員將激光斷面儀采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。使用該方法測(cè)試路面平整度的優(yōu)勢(shì)主要在于：①效率高，支持運(yùn)輸車輛以50～80km/h的速度行駛，獲取一組數(shù)據(jù)只需要幾十秒，整個(gè)試驗(yàn)不過幾分鐘，相比三米直尺法效率得到極大提升；②精度高，激光斷面儀可支持的最大測(cè)量精度為微米級(jí)，比三米直尺法高出了2個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)然，如果路面有積水或者車輛行駛不穩(wěn)等，有可能會(huì)對(duì)檢測(cè)精度造成影響。

3.3 連續(xù)式平整度儀法

該方法所用的儀器有1臺(tái)小型牽引車，1臺(tái)前后軸距為2.5m的連續(xù)式平整度儀，以及一定長(zhǎng)度的測(cè)繩。選取一段長(zhǎng)度為100m的待測(cè)路段，將牽引車停在該路段起始點(diǎn)上。在牽引車后方的掛鉤上，連接連續(xù)式平整度儀?，F(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員依次檢查各設(shè)備、儀器的工況是否良好，確定不存在問題后啟動(dòng)汽車。讓牽引車以8km/h的速度勻速行駛，由信息系統(tǒng)自動(dòng)采集并計(jì)算平整度。

4 瀝青路面平整度檢測(cè)的工程應(yīng)用

4.1 工程概況

某高速公路全長(zhǎng)75.5km，起止樁號(hào)為K133+160—K185+474，為雙向4車道，最大設(shè)計(jì)車速為120km/h，路基寬29.6m。路面采用3層結(jié)構(gòu)，下面層為8cm厚的AC-25瀝青混合料，中面層為5cm厚的AC-20瀝青混合料，上面層為5cm厚的AC-13瀝青混合料。該公路于2019年4月建成通車，為保證行車安全，對(duì)瀝青路面的平整度進(jìn)行檢測(cè)。

4.2 檢測(cè)方案

為了最大程度消除誤差的影響，本次瀝青路面平整度檢測(cè)分別采用了連續(xù)式平整度儀和車載激光斷面儀兩種儀器，檢測(cè)頻率為每100m檢測(cè)一次，并采用IRI評(píng)價(jià)其檢測(cè)結(jié)果。

4.3 檢測(cè)結(jié)果分析

采用連續(xù)式平整度儀和車載激光斷面儀分別對(duì)公路各標(biāo)段進(jìn)行平整度檢測(cè)，將該高速公路的K33+200樁號(hào)作為起始點(diǎn)，連續(xù)測(cè)試6組。所得檢測(cè)結(jié)果直接轉(zhuǎn)化為IRI指標(biāo)，如表1所示。

表1 基于連續(xù)式平整度儀的檢測(cè)結(jié)果 單位：m/km

根據(jù)表1可知，在該高速公路的試驗(yàn)段K33+200—K33+800，采用連續(xù)式平整度儀檢測(cè)的IRI平均值在1.12～1.15m/km范圍內(nèi)，而采用車載激光斷面儀檢測(cè)的IRI平均值在1.11～1.15m/km范圍內(nèi)，表明該試驗(yàn)路段的平整度良好，而兩次平整度檢測(cè)結(jié)果相差較小則證明連續(xù)式平整度儀與車載激光斷面儀均能準(zhǔn)確可靠地檢測(cè)路面平整度。

5 結(jié)語

在建或運(yùn)營中的高速公路均需開展平整度檢測(cè)，以便為相關(guān)部門掌握公路質(zhì)量提供數(shù)據(jù)參考。平整度是評(píng)價(jià)高速公路瀝青路面質(zhì)量的重要指標(biāo)，如果平整度不達(dá)標(biāo)，在車輛高速行駛時(shí)發(fā)生安全事故的概率也會(huì)相應(yīng)增大，除此之外還會(huì)導(dǎo)致行車舒適性差等問題?，F(xiàn)階段，行業(yè)內(nèi)采用的平整度檢測(cè)方法多樣，既有比較傳統(tǒng)的三米直尺法、水準(zhǔn)儀法，也有技術(shù)含量較高的車載激光斷面儀法、連續(xù)式平整度儀法等。不同方法的適用條件和操作流程存在明顯差異，只有規(guī)范檢測(cè)流程、加強(qiáng)檢測(cè)技術(shù)控制，才能保證所得結(jié)果精度達(dá)標(biāo)。今后需要重視平整度檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新，進(jìn)一步提升瀝青路面平整度檢測(cè)精度。