淺談道路檢測(cè)技術(shù)
林玉蘭
摘要：作為公路工程施工技術(shù)管理中的一個(gè)重要組成部分，工程試驗(yàn)檢測(cè)工作，同時(shí)也是公路工程施工質(zhì)量控制和竣工驗(yàn)收評(píng)定工作中不可缺少的環(huán)節(jié)。本文介紹了目前在道路檢測(cè)方面應(yīng)用的一些新技術(shù)并提出了道路測(cè)試技術(shù)方面存在的不足。
關(guān)鍵詞：道路　　檢測(cè)　　問題
路面狀況檢測(cè)是公路建設(shè)與管理中的關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性技術(shù), 路面狀況檢測(cè)對(duì)檢驗(yàn)和控制工程質(zhì)量至關(guān)重要。本文簡(jiǎn)單介紹了彎沉和壓實(shí)度檢測(cè)新技術(shù), 并提出了目前道路檢測(cè)方面仍存在的一些問題。
一，彎沉檢測(cè)
公路路面的回彈彎沉特性，是判斷公路建設(shè)質(zhì)量和路用性能的一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。目前我國(guó)在公路行收建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)JTJ059《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》中規(guī)定了三種檢測(cè)方法。它們分別是 T0951《貝克曼梁測(cè)定路基路面回彈彎沉試驗(yàn)方法 》、 T0952《自動(dòng)彎沉儀測(cè)定路面彎沉試驗(yàn)方法》、T0953《落錘式彎沉儀測(cè)定路面彎沉試驗(yàn)方法》，其中貝克曼梁測(cè)定路基路面回彈彎沉試驗(yàn)方法在我國(guó)已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用。
落錘式彎沉儀，利用自由落下的重錘瞬間產(chǎn)生的沖擊荷載，來測(cè)定彎沉，屬動(dòng)態(tài)彎沉，能較好的模擬正常行車荷載的作用, 其應(yīng)力、應(yīng)變和彎沉與實(shí)際交通荷載下的結(jié)果十分吻合，可測(cè)出彎沉盆的形狀，測(cè)試速度快精度高，無需交通封閉，整個(gè)過程均由電腦控制。
激光彎沉儀是在高速行駛過程中，利用激光多普勒技術(shù)，測(cè)試地面在荷載作用下的垂直下沉速度。通過計(jì)算，得出最大彎沉及彎沉盆數(shù)據(jù)。它即可測(cè)動(dòng)態(tài)彎沉指標(biāo)又能以正常的行駛速度連續(xù)檢測(cè)，不影響現(xiàn)場(chǎng)的車流交通。
滾輪式彎沉儀，這是繼FWD之后，新一代高速動(dòng)態(tài)彎沉檢測(cè)設(shè)備。目前，正處于研究階段。此類設(shè)備記錄真實(shí)受力狀態(tài)而非模擬荷載狀態(tài)下的路面彎沉，并能以正常行駛速度連續(xù)檢測(cè), 是彎沉檢測(cè)設(shè)備的重要發(fā)展方向。
美國(guó)得克薩斯大學(xué)開發(fā)了滾動(dòng)動(dòng)力彎沉儀( RDD)，它的加載原理同RWD相似,。但是，彎沉測(cè)量采用的是滾動(dòng)式彎沉傳感器, 測(cè)試速度約2. 5 km /h, 同時(shí)可提供路表破損攝像。
二， 壓實(shí)度檢測(cè)
目前，國(guó)內(nèi)外檢測(cè)壓實(shí)質(zhì)量的技術(shù)主要有：灌砂法、核子發(fā)射法、預(yù)埋加速度計(jì)法和靜載承壓實(shí)驗(yàn)法等。灌砂法和環(huán)刀法比較精確，但測(cè)試周期長(zhǎng)，為破壞性測(cè)量；核子發(fā)射法采用放射性元素，測(cè)試成本高；預(yù)埋加速度計(jì)法的加速度計(jì)只能使用一次，而靜載承壓實(shí)驗(yàn)法的測(cè)量結(jié)果受土顆粒大小影響很大，并且所有這些方法均屬于靜態(tài)抽樣檢測(cè)法，很難反映作業(yè)區(qū)每一點(diǎn)的壓實(shí)情況。
振動(dòng)壓路機(jī)的壓實(shí)度連續(xù)檢測(cè)儀，基于傳感壓實(shí)輪的運(yùn)動(dòng)原理測(cè)壓實(shí)度。通過該儀器，駕駛員可從顯示器上隨時(shí)查看壓實(shí)情祝、振動(dòng)頻率、運(yùn)行速度，能夠?qū)崿F(xiàn)壓實(shí)質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制, 并能保存數(shù)據(jù)以備其他數(shù)據(jù)處理之用，避免了漏檢，使欠壓、過壓?jiǎn)栴}得以解決。工作效率高, 壓實(shí)效果好。
落錘頻譜式路基壓實(shí)度快速測(cè)定儀，利用落錘的沖擊使土體產(chǎn)生反彈力，并利用低頻測(cè)出土體響應(yīng)值的一種含水量就能得到路基壓實(shí)度的測(cè)試儀器。該儀器操作簡(jiǎn)單，攜帶方便；不需要挖坑，只需在路基表面輕輕沖擊幾下就能無損地測(cè)得基壓實(shí)度的響應(yīng)值；無需測(cè)土的含水量和濕密度；數(shù)據(jù)采集處理精度高，測(cè)定速度快。
瞬態(tài)瑞雷面波法，利用瞬態(tài)瑞雷面波法測(cè)試路基的壓實(shí)度，主要利用其二種特性：一是在分層介質(zhì)中瞬態(tài)瑞雷面波速度的頻散特性；二是瞬態(tài)瑞雷面波傳播速度與介質(zhì)密度的相關(guān)性。前者可根據(jù)實(shí)測(cè)頻散曲線劃分層位，并計(jì)算出各層的速度值；后者則是用已求得的各層的瞬態(tài)瑞雷面波速度值與密度值的相關(guān)關(guān)系計(jì)算各層的壓實(shí)度水平。瑞雷面波測(cè)試技術(shù)是一種無損、高速快捷的檢測(cè)新技術(shù), 可較好的完成對(duì)路基壓實(shí)度的快速檢測(cè)，還處于研究階段。處于研究階段的還有路面雷達(dá)和瑞利波波速檢測(cè)技術(shù)。
三， 存在的問題
( 1)室內(nèi)指標(biāo)與施工控制指標(biāo)不一致。
我國(guó)現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)以回彈模量E0 作為土基的強(qiáng)度參數(shù), 雖然對(duì)路基路面材料的CBR 強(qiáng)度也提出了要求，但施工時(shí)則根據(jù)規(guī)范以土基壓實(shí)度進(jìn)行控制。施工壓實(shí)度的多少并不對(duì)設(shè)計(jì)構(gòu)成影響，而設(shè)計(jì)回彈模量也不對(duì)施工產(chǎn)生約束，這樣就將設(shè)計(jì)與施工割裂開來，造成設(shè)計(jì)與施工結(jié)果之間的距離。不過我們可以通過尋找CBR、回彈模量E0 與壓實(shí)度K 的關(guān)系, 從而使設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)實(shí)標(biāo)施工控制的壓實(shí)度，對(duì)土基的CBR、回彈模量進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而在設(shè)計(jì)與施工間建立相互關(guān)系，使設(shè)計(jì)與施工吻合。
( 2)內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)具有一定的局限性。
試樣的數(shù)量是有限的, 按規(guī)范要求一層土也只能取幾個(gè)或幾十個(gè)。試樣總體積與其所代表的土層體積之比，相差數(shù)百萬倍乃至數(shù)千萬倍以上。同時(shí)，土層在其長(zhǎng)期形成的過程中，受復(fù)雜環(huán)境條件的影響, 使之無論是在垂直方向還是在平面延續(xù)方向上，都是非均質(zhì)的, 指標(biāo)都有相當(dāng)?shù)淖儺愋�。試樣切削成型以及操作仔�?xì)與否，也會(huì)導(dǎo)致某些擾動(dòng)。而這些擾動(dòng)會(huì)使得含水量、體積、土的結(jié)構(gòu)、孔隙水壓力等發(fā)生變化。再者, 室內(nèi)試驗(yàn)的應(yīng)力條件是較為理想和單一化的，而實(shí)際土基中應(yīng)力條件相當(dāng)復(fù)雜, 三個(gè)主應(yīng)力常常是各不相等，主應(yīng)力方向、大小順序也在變化。因此，室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定的指標(biāo)具有一定的局限性。例如: 現(xiàn)場(chǎng)CBR 計(jì)算方法同室內(nèi)CBR 值的計(jì)算方法一致, 但因土基的含水量和壓實(shí)度與室內(nèi)
試驗(yàn)條件不同，也未經(jīng)泡水，故與室內(nèi)試驗(yàn)CBR 值不一樣。所以在通常情況下，應(yīng)盡可能結(jié)合原位測(cè)試、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)等來確定工程所需的指標(biāo)。
(3)各設(shè)備檢測(cè)結(jié)果不一致。
以彎沉檢測(cè)儀為例，貝克曼梁式彎沉儀和落錘式彎沉儀是我國(guó)現(xiàn)在公路行業(yè)中常用的兩種彎沉檢測(cè)儀器。貝克曼梁式彎沉儀測(cè)定得到的彎沉是靜彎沉，研究理論比較成熟；而落錘式彎沉儀測(cè)得的彎沉是動(dòng)彎沉，更加切合實(shí)際，可惜理論還不夠。所以當(dāng)用不同類型儀器檢測(cè)彎沉?xí)r需與貝克曼梁彎沉儀作相關(guān)關(guān)系對(duì)比試驗(yàn)。又因具體路基路面影響因素復(fù)雜，結(jié)構(gòu)差異較大，動(dòng)態(tài)彎沉儀測(cè)出的數(shù)據(jù)與靜態(tài)彎沉儀關(guān)系不易確定，尚處于研究階段。
( 4)檢測(cè)指標(biāo)不能完全反映道路實(shí)際情況。
目前我國(guó)在公路行業(yè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的公路路面的回彈彎沉檢測(cè), 按貝克曼梁的方法測(cè)定的彎沉值僅僅代表的是在垂直靜態(tài)力作用下路面(或路基) 的彎沉特性，按自動(dòng)彎沉儀的方法測(cè)定的彎沉值也只代表在準(zhǔn)靜態(tài)力作用下路面(或路基)的彎沉特性。這些檢測(cè)結(jié)果，只能定性地反映公路路面在車輛實(shí)際行車條件下路面(或路基)的響應(yīng)趨勢(shì)而非動(dòng)態(tài)響應(yīng)關(guān)系。對(duì)于落錘式彎沉儀的試驗(yàn)方法而言，測(cè)定值反映的是路面(或路基) 在垂直沖擊荷載力作用下，路面(或路基)表面所產(chǎn)生的瞬態(tài)變形，然后由此來間接地確定路面 (或路基) 的彎沉特性。因此，采用這幾種試驗(yàn)方法檢測(cè)獲得的彎沉值，從理論上講都不能真實(shí)地反映路面( 或路基)在車輛正常運(yùn)行條件下的結(jié)構(gòu)變化。
(5)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)不一致。
土基的回彈模量E0 由于能較好的反映土所具有的部分彈性性質(zhì), 在以彈性半空間地基模型表征土基的受力特征時(shí)，可以用它表示路基土在瞬時(shí)荷載作用下具有的可恢復(fù)變形性質(zhì)，而我國(guó)現(xiàn)行的路面設(shè)計(jì)以回彈模量E 0作為土基的強(qiáng)度參數(shù)。然而，土基回彈模量測(cè)定較為困難，尤其新土基現(xiàn)場(chǎng)承載板測(cè)定更無法進(jìn)行。而國(guó)外則常用路基和路面材料的CBR 直接指導(dǎo)設(shè)計(jì)。用CBR 值表征材料和路基土的強(qiáng)度較為穩(wěn)定，可用于測(cè)定基層、墊層或土基材料的相對(duì)承載力。因此，在柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，CBR 是國(guó)際上廣泛使用的一種方法。
結(jié)論：
路面檢測(cè)技術(shù)不斷向應(yīng)用自動(dòng)化、高精度檢測(cè)設(shè)備，對(duì)路面進(jìn)行高效連續(xù)檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。針對(duì)檢測(cè)技術(shù)存在的不足，我們有必要進(jìn)一步開展不同類型設(shè)備間的對(duì)比試驗(yàn)研究得到良好的相關(guān)關(guān)系；使結(jié)果更加切合實(shí)際；再者不斷加強(qiáng)對(duì)動(dòng)彎沉的理論研究加強(qiáng)與國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)交流，引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)結(jié)合我國(guó)的國(guó)情的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步完善我國(guó)的道路檢測(cè)指標(biāo)。
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