隨著我國公路等級的不(bú)斷提高,高等級(jí)公(gōng)路(lù)網絡的日益完(wán)善,如何(hé)對路麵質量進行檢測評定,是當前一個十分(fèn)重要的課題。在(zài)路麵諸多檢查項目評定指標中,平(píng)整度占評定項目總分數的15%~20%,足見(jiàn)其重要地位。
1 平整度(dù)檢測評定指標
路(lù)麵平整度的檢(jiǎn)測輸出指數比較多,有些*地區使用的檢測指標,比如:澳大利亞的NAASRA指數,法(fǎ)國的APL指數,加拿大的(de)PSI指數,也有世界性(xìng)組織*上較為(wéi)通用(yòng)的*平整度(dù)IRI。也有相關行業如:汽車設計研究行業評價路麵的PSD指數等(děng)。而在我國,常用的還有三米直尺量測的較 大間隙h及(jí)標準偏差σ。下麵就我國常用的幾種指標(biāo)及(jí)*平整度指數IRI進行簡單介紹:
1.1 三米直尺量測的較 大間隙h
三米直尺是由硬木或鋁合金等材料製成,底麵(miàn)平直,長3m。在測試前將三米直尺放在車道一側車輪輪跡(距車道線80~100cm)上,對舊路已形成車轍的(de)路麵,應取車轍中間位(wèi)置(zhì)為測定(dìng)位置,然後用粉筆在路麵上作好標記。測試時,目測三米直尺底麵與路麵之間的(de)較 大間隙位置,用(yòng)有高度標線的塞尺塞進間隙處,量測較 大間隙的高度h(mm),要求準確(què)至0.2mm。按《公路工程(chéng)質量檢(jiǎn)驗(yàn)評(píng)定標準》(JTJ071-94)的規定,每200m測(cè)試兩處,每處要求連續10尺,然(rán)後計算10個較 大間隙的平均值、不(bú)合(hé)格尺數及合格率。這種測試方(fāng)法由於(yú)全部由人工操作,因(yīn)此人為因素大、精度低、測試效率低,隻適用(yòng)於在建道路施工(gōng)過程進(jìn)行質量控製,不適於高等級公路竣工驗收和日後(hòu)運行中進行檢測評定。
1.2 標準差σ
標準差σ是指八輪平整(zhěng)度儀測試輸出(chū)的(de)平整度數據。八輪平整度儀是以(yǐ)3m長桁(héng)架鉸(jiǎo)接對(duì)分小梁為基準,中間機架可伸縮(suō)或折疊,前後各有四個(gè)行車輪(lún),前後兩組輪的軸間(jiān)距離為3m。在機架中間有一個能起落的測定輪,測定輪上裝有位移傳感器和距離傳感器,測定時以儀器著地的八個輪為相(xiàng)對基準麵,沿路麵某一縱向位置(zhì)以一定間隔量(如桁(héng)架每移(yí)動25cm)采集測試(shì)輪的單向垂直位移數值,再用數理統計的方(fāng)法來計(jì)算100m中所有數據(若間隔(gé)為25cm,則(zé)100m有400個數(shù)據)的方差,此方差即我們通常所(suǒ)說的(de)標準偏(piān)差σ。
1.3 *平整度指數IRI
為了檢測(cè)路麵平整度,世界各(gè)國研(yán)製出許多相關的儀器設備,如美國、加拿大的四分之一車,英國的標準顛簸累積儀,法國的縱斷麵分析儀,澳大(dà)利亞的平整度(dù)數據采集係統等。這些設備(bèi)在當時的使(shǐ)用(yòng)情況都不錯,但因彼此之間未建立定量關係,其檢測(cè)到的數據(jù)無法對比。因此(cǐ),為了客觀定量分(fèn)析路麵平整度,世界銀(yín)行在七十年代(dài)末八(bā)十年代初組織了世界有關專家及各國測定平整度的主要儀器,在巴西利亞進行研究試驗,較 後在1986年提出了*平整度粗糙(cāo)指數IRI概念。
IRI的定義(yì)是:模擬標準(zhǔn)車在80km/h速度條件下,車身懸架的總位移(單位為m)與行駛距離(單位為km)之(zhī)此,同時發表了采用精(jīng)密水準(zhǔn)儀測得路麵一定間隔(如每(měi)25cm或50cm)的高程,計(jì)算IRI的算式和計算程序, 的(de)真實縱斷麵情(qíng)況表征為*平整度指數IRI,從(cóng)而把過去(qù)世界各(gè)國不同的平整度儀測試(shì)結果指標統一到IRI來,*平整度指數IRI是世行組織召集世界各國專家學者,考慮了公路路麵的長波模型、短波模(mó)型、台(tái)階模型以及專家(jiā)模型等向世界各國推(tuī)薦的。所以從技術上比較多(duō)方麵 、合理。這(zhè)對世界路麵平整度測量是一個重大(dà)的貢獻,目前IRI已發展成各國(guó)平整度的(de)通(tōng)用指標,包括現在(zài)起首進的采用激光技術的平整度檢測設備均可直接輸(shū)出IRI的指標數值。
2 新檢評標準中平整度的相關問題
鑒於國內十餘(yú)年來路麵平整度儀器設備的研究開發和應用發展情況,顛簸累積儀已從廣泛用於現有路網路麵平整(zhěng)度(dù)測定,發展成為可完全滿足新建路麵竣工驗收需要的檢測手段,故新檢評標準采用較級別高 的自動或半自動化檢測(cè)設備,不再單指連續平整度儀(即(jí)八輪(lún)平整度儀),並引入了*通用的*平整指數IRI。
2.1 采用IRI作為路麵平整度的檢測和評(píng)定指標(biāo)的必要性
為了客觀準確效率高 地檢(jiǎn)測和評定路麵(miàn)平整度,平整(zhěng)度(dù)指數的設置要具有(yǒu)合理性。我國(guó)過(guò)去使用較多的儀器有三米直尺和連續(xù)式平整度儀等,這些儀器受長度和速度的限製,難以反映較高車速(sù)下路麵較長波長的顛簸和起伏。另外(wài)連續式平整度(dù)儀在使用中還(hái)存在測試效率低、速度慢、機械配置龐大而笨重、測定精度差、再現性差(chà)等(děng)問題。因此,為提高(gāo)平整度測試的*度及與(yǔ)*通用指標保(bǎo)持一致,有必要(yào)在規範中采用(yòng)*平整度指數IRI作為路麵平(píng)整度的檢測和評定指標。
2.2 新標準IRI界限值(zhí)界定
我國從“七五”開始,在路麵管理係統中采用IRI作為路麵平整度指標,已實際使用了十餘年,測得了數萬公裏(lǐ)的瀝青路麵的IRI值,為幹線公路路麵評價、養護(hù)決策提供了重要(yào)的基礎數據。同時,交通部公路科學研究所(suǒ)曾多次在(zài)北(běi)京、上(shàng)海、南京、長春、太原等地對*平整度指數IRI與平整度標準差(chà)σ進行了大量的對比試驗,全(quán)部試驗結果表明二(èr)者之(zhī)間具有(yǒu)良好的相關關係(xì):σ=0.5926IRI+0.013,相(xiàng)關係數r=0.9875.為了便於(yú)應用,一般(bān)取σ=0.6IRI。
3 平整度檢測設備介(jiè)紹
因為路麵平整度的檢(jiǎn)測比較重要,各國(guó)相繼研製了各種各樣的平整度檢測設備及評價方法,目前主(zhǔ)要的有(yǒu)多輪式平整度(dù)儀、響應式平整度儀、手推式斷(duàn)麵儀、激光斷麵儀、超聲波(bō)斷麵儀等(děng)等,這裏就激(jī)光斷麵儀作簡單介紹(shào):
3.1 激光斷麵儀
激光斷麵儀是與激光測(cè)距儀為基礎,把激光測距儀固定在車體上,測試時激光測距儀始終監測距路麵(miàn)高度,由(yóu)於車體受路麵(miàn)平整度的影響,激光測距儀測出的距離並不能直接反映路麵平整度,為此技術人員在車體上加裝了加速度傳感器(qì),並(bìng)對(duì)該加速度計輸出的加速度(dù)信號進行(háng)積(jī)分(fèn)處理。一次積分輸出速度信號、二次積分輸出位移信號,這樣就(jiù)量化了車體受路(lù)麵平整度(dù)影響(xiǎng)產生的位移,用該信號同(tóng)激(jī)光測距儀測出的信號(hào)進行互差,~車體的震動位移采集到真實的(de)路麵斷麵值。目前,澳大利亞ARRB公司研製的五激(jī)光斷(duàn)麵儀(簡稱5LP),該儀器測試(shì)速度為20-120km/h,擁有檢測速度快、效率高、測試精度高等優點。該儀器五個激光探頭裝(zhuāng)在(zài)測試車前(qián)的激光橫杠上,當測試車每移動約50mm,儀器就對其每條輪跡線和中線進行縱(zòng)向路麵形狀的測量,並將數(shù)據在事後(hòu)處理成(chéng)為(wéi)*平整度指數IRI值,同時計算輸出(chū)該車道的平整度值。因此(cǐ),5LP對於高等級公路的檢測不僅快效果率高 ,而且能準確反映路麵每個車道、每個位置的平整度真實情況,為高(gāo)等級公路的施工、竣工驗收、養護管理提供了科學依據。
4 應用五激光斷麵儀檢測路(lù)麵平整度應注意的問(wèn)題
(1) 路麵清潔(jié)度對數據的影響。在路麵檢測中,道路的(de)表麵清潔度對數據有著一定的影響。例(lì)如道路表麵有樹葉等垃圾或雜物,當測試車行駛經過時,測試結果就有可能反映的是樹葉表麵(miàn)的平(píng)整度值,而無法測得路麵的真實數據。
(2) 為確保(bǎo)測試結果的*性,在測(cè)試過程中,應使測(cè)試車始終保持勻速狀態。根據五激光斷麵儀的(de)標(biāo)定結果分析(xī),該儀器在50~80km的時速下數據更*,所以在檢測中,應維持正在測試的車道的暢通,減小車速的影響(xiǎng)。
(3) 當檢測長坡(pō)路段時,應注意上下坡(pō)時(shí)數據(jù)的穩定性。對於五激光斷麵儀,下坡(pō)測得的平整度值一般略大於上坡測試的結果。為此,檢測人員應掌握這個規律,以便(biàn)在實際測(cè)試中的數據更為準確可靠。
(4) 測試車在不同(tóng)的載重下對數(shù)據也存在一定影響,主要(yào)由於不同的(de)載重會影(yǐng)響輪胎的氣壓(yā)等原因(yīn),造成測試車橫梁高度的變化,產生數據偏差。這就要求保證測試時車輛(liàng)的荷載,一般僅由駕駛員和(hé)操作手兩人為宜。
(5) 在雨(yǔ)天或路麵潮(cháo)濕有(yǒu)水的情況下,不能進行檢測。以五激光斷麵儀為例,當(dāng)路麵有水時,激(jī)光發射到地麵後會產生散射,因此測得的數據就不準確。其它各類儀(yí)器也普(pǔ)遍存在這個(gè)問題。
(6) 在測試過程中,應合(hé)理的將測試距離進行分段,根據主管部門或施工單位等的(de)要求,可以按標段、不同管轄路段及公樁等進行分段,以便(biàn)在檢測報告中更好地(dì)反映出結(jié)果,滿足受檢部門的需要(yào)。
5 平整度檢測技術(shù)的發展趨勢
公路是我們業內人的事業,同時又是(shì)全社會(huì)的公益福利。我國高等級(jí)公路起步較晚。但建設速度之快,在(zài)本世紀初,骨架路網絡(luò)基(jī)本形成。因此(cǐ),不單要對施(shī)工過程質量控製進行檢測,對交工驗收質(zhì)量評定檢測,而且要對公路的長期(qī)服務進行(háng)檢測評定。我國(guó)已開展的路麵管理係(xì)統(CPMS)就是(shì)一種科學的養護管理係統,CPMS係統內較 基(jī)礎的數據就是(shì)平整度指標。正(zhèng)在進行開發研究的GIS係統正是(shì)下一步(bù)公路信息向全社會開(kāi)放與(yǔ)服務的前期研究。由此可見公(gōng)路路麵檢測的重要性。從檢測設備來看,由(yóu)於使用條件與使用目的的不同,所以使用的設備也(yě)不盡相同,三米直尺、五米直尺(chǐ)、水平儀等傳統(tǒng)的檢測方法在施工過(guò)程中仍然有一定的作用,例如對路麵麵層以下(xià)各結(jié)構層的檢測,方法簡便易(yì)行,對業(yè)主、監理、施工(gōng)單位來說,均(jun1)不失為一種(zhǒng)較(jiào)好的方法。但近年來由於各種車(chē)載效率高 檢測設備擁有測試精度等級高,人為因素少,不用中斷交通等(děng)優點,這種方法正在為各省市的質監(jiān)部門所采用,高等級公路的平整度檢(jiǎn)測事業也正朝著*、快速(sù)、效率高 的方向(xiàng)發展。