隨著我國公路等級的不斷提(tí)高,高等(děng)級公路網絡的日益(yì)完善,如何對路麵質量進行檢測(cè)評定,是(shì)當前一(yī)個十分重要(yào)的課題。在路麵(miàn)諸多檢查項目評定指標中,平整度占(zhàn)評定項目總分數的15%~20%,足(zú)見其重要地位。
1 平整度檢測評定指標
路(lù)麵平整度的檢(jiǎn)測輸(shū)出(chū)指(zhǐ)數比較多,有些*地區(qū)使用的檢測指標,比如:澳大利亞的NAASRA指數,法國的(de)APL指數,加拿大的PSI指數,也有世界性組織*上較為通用的*平(píng)整(zhěng)度IRI。也有相關行(háng)業如:汽(qì)車(chē)設計研究行業評價路麵的PSD指數等。而在我國,常用的還有三米直(zhí)尺(chǐ)量測的較 大間隙h及標準偏差(chà)σ。下麵(miàn)就我國常用的幾種指標及*平整度指數IRI進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹:
1.1 三米直尺量測(cè)的較 大間隙h
三(sān)米直尺是由硬木或(huò)鋁合金(jīn)等(děng)材料製(zhì)成,底麵平直,長3m。在測試前將三米直尺放在(zài)車道一側車輪輪跡(距車道線80~100cm)上,對舊路已形成車轍的路麵,應取車轍中間(jiān)位置為測定位置,然後用粉筆在路麵上(shàng)作好標記。測試時,目(mù)測三米直尺底麵與路麵之間的較 大間隙位置,用有高度標線的塞尺塞進間隙處,量測較 大間隙的高度h(mm),要求準確至0.2mm。按《公路工程(chéng)質量檢驗評定標準》(JTJ071-94)的規定,每200m測試兩處,每處要求(qiú)連續10尺,然後計算10個較 大間隙的(de)平均值、不合格尺數及合格(gé)率。這種測試方(fāng)法由於全部由人工(gōng)操作,因此人為因(yīn)素大(dà)、精度低、測試效率低,隻適用於在建道路施(shī)工過程進行質量控製,不適於高等級公路竣工(gōng)驗收和日後(hòu)運行(háng)中進行檢測(cè)評定。
1.2 標準差σ
標準差σ是指八(bā)輪平整度儀測試(shì)輸出的平整度數據(jù)。八(bā)輪平整度儀是以3m長桁架鉸接對分小梁為基(jī)準,中間機架可伸縮或折疊,前後各有四個行車(chē)輪,前後兩組輪的軸(zhóu)間距離為3m。在機(jī)架中間有(yǒu)一個(gè)能起落的測定輪,測(cè)定(dìng)輪上裝有位移傳感器和距離傳感器,測定時以儀器著(zhe)地的八個(gè)輪為相對基準麵,沿路麵某一縱向位置以一定間隔量(如桁架每移動25cm)采集測試輪的單向垂直位移數值(zhí),再用數理統計的方法來計算100m中所有數據(若間隔為25cm,則100m有400個數據)的方差,此(cǐ)方(fāng)差即我(wǒ)們通常所說的標準偏差σ。
1.3 *平整度指數IRI
為了檢測路麵平整度,世界各國研製出許多相關的儀器設(shè)備,如美國、加拿大的(de)四分之一(yī)車,英(yīng)國的標準顛(diān)簸累積儀,法國的縱斷麵分析儀(yí),澳大利亞的(de)平整度數據(jù)采集係統等。這些設備在當時的使用情況都不錯,但(dàn)因彼此之間未建立定量(liàng)關係,其檢測到的數據無法對比。因此(cǐ),為了客觀定量分(fèn)析(xī)路麵平整度,世界銀行在七十年代末八十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(zài)巴(bā)西利亞進(jìn)行研究試(shì)驗,較 後在1986年提(tí)出了*平整(zhěng)度粗糙指數IRI概念。
IRI的定義是:模擬標準(zhǔn)車在80km/h速度條件下(xià),車(chē)身懸架的總位移(單位為m)與行駛距離(單位為km)之此,同時發(fā)表了采用精(jīng)密水準儀測得路麵一定間隔(如每25cm或50cm)的高程,計算IRI的算式和計(jì)算程序, 的真實縱斷麵情況表征為*平整(zhěng)度指數IRI,從而(ér)把過去世界各國不同的平整度儀測試結果指標統(tǒng)一到IRI來,*平整度指數IRI是(shì)世行組織召(zhào)集世(shì)界各國專家學者,考慮了公路路麵的長波模型、短(duǎn)波模型、台階模(mó)型以及專家(jiā)模型(xíng)等(děng)向世界各國推薦的。所以從技術(shù)上比較多方麵 、合理。這對世界(jiè)路麵平整度測量是(shì)一個重大的貢獻,目前IRI已發(fā)展成各國平整度的通(tōng)用指標,包(bāo)括現在起首進的采用激光技術的平整度檢測設備均可直接輸出IRI的(de)指標數值。
2 新檢評標準中平整度的相關問題
鑒於國內十餘年來(lái)路(lù)麵平整度儀器設備的研究(jiū)開發和(hé)應用發(fā)展情況,顛簸累積儀已從廣(guǎng)泛用於現有路網路麵平整度測定,發(fā)展成為可(kě)完全滿(mǎn)足新建路麵竣工驗(yàn)收需要(yào)的檢測手段,故新檢評標準采用較級別高 的自動或半自(zì)動化檢測設備,不再單指(zhǐ)連續平整度儀(即(jí)八輪平整度儀),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定指(zhǐ)標的必要性
為了(le)客觀準確效率高 地檢測和(hé)評定路(lù)麵平整度,平整度指數(shù)的設置要(yào)具有(yǒu)合理性(xìng)。我國過去使用較多的儀器有三米直尺和連續式平(píng)整度儀(yí)等,這(zhè)些儀器受長度和速度的限製,難以反映較高車速下路(lù)麵較長波長的顛簸和起伏。另外連續式平整度儀(yí)在(zài)使用中還存在(zài)測試效率低、速度(dù)慢、機械配置龐大而笨重、測定精度差、再現性(xìng)差等問題。因此,為提高平整度測試的*度及與*通用指標保持一致(zhì),有必要在規範中采用*平整度指數IRI作為路(lù)麵平整度的檢(jiǎn)測和評定指標。
2.2 新標準(zhǔn)IRI界限值界定
我國從“七五”開始,在路麵管理係統(tǒng)中采用IRI作為路麵平整度指標(biāo),已實際使用(yòng)了十餘年,測得了數萬公裏的瀝青路麵的IRI值,為幹線公路路麵評價、養護決策提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據。同時,交通部公路科學研究所曾多次在北京、上海、南京、長春(chūn)、太原等地對*平整度指數IRI與平整度(dù)標準差σ進行了大量的對(duì)比試驗,全部試驗結果表明二(èr)者(zhě)之間具有良(liáng)好的相關關係:σ=0.5926IRI+0.013,相關係(xì)數r=0.9875.為了便於應(yīng)用,一般取σ=0.6IRI。
3 平(píng)整度檢測設備介紹
因為路麵(miàn)平(píng)整度的檢測比較重要,各國相繼研製了各種各樣的平整度檢測設備及評價(jià)方法,目前主要的有多(duō)輪式平整度儀、響應式平整度儀、手推式斷麵儀、激光斷麵儀、超聲波斷麵儀等等,這裏(lǐ)就激光斷麵儀作(zuò)簡單介紹:
3.1 激光斷麵儀
激光斷麵(miàn)儀是與激光測距儀為基礎,把激光測距儀固定在車體上,測試時(shí)激光(guāng)測距儀始終(zhōng)監測距路麵高度,由於車體受路麵平整度的影響,激光測(cè)距儀測出(chū)的距離並不能直(zhí)接反映路麵平整(zhěng)度,為此(cǐ)技術人員在車體上加裝了加速度傳感器,並對該加速度計輸出(chū)的加速度信號進行積分處理。一次積分輸出速度信號、二次積分輸出位移信號,這樣就量化了車體受路麵平整度影響產生的位(wèi)移,用該信號同激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路麵斷麵值(zhí)。目前,澳大利亞ARRB公司研製的五激光斷麵儀(簡稱5LP),該儀器測試速度為20-120km/h,擁有檢測速度快、效(xiào)率高、測試精度高(gāo)等優點。該儀器五個激光探頭裝在測試車前的激光橫杠上,當測試車(chē)每移動約50mm,儀器就對其(qí)每條輪跡線和中線進行縱向路麵形狀的測(cè)量,並將數(shù)據在事後處(chù)理(lǐ)成為*平整度指數IRI值,同時計算輸出該車道的平整度值。因此,5LP對於(yú)高等級公路的檢測不僅快效果率高 ,而且能準確反映路麵(miàn)每個車道、每個位置的平整度真實情況,為(wéi)高等級公路的施工、竣工驗收、養護管理提供了科學依據。
4 應(yīng)用五激光斷麵儀檢測路麵平整度應注意的問題
(1) 路麵清潔度對數據的影(yǐng)響。在路麵(miàn)檢測中,道路的表麵清(qīng)潔度對數據有著一定的影響。例如道路(lù)表麵有樹葉等垃圾或雜物,當測試車行駛經(jīng)過時(shí),測試結(jié)果就有可能反映的是樹葉表麵的平整度值,而無法(fǎ)測得路麵的真實數據。
(2) 為(wéi)確保測試結果的*性,在測試過程(chéng)中,應使測試車始終(zhōng)保(bǎo)持勻速狀態。根據五激光斷麵儀的標定結果分析,該儀器在50~80km的(de)時速下數據更*,所(suǒ)以在檢測中,應維持正在測試的車道的暢通(tōng),減小車速的影響。
(3) 當檢測長坡路(lù)段時,應注意上下坡時數據的穩定性。對於五激光斷麵儀,下坡測得的平整度值一般略大於上(shàng)坡測試的結果。為(wéi)此,檢測人員(yuán)應掌(zhǎng)握這個規律,以(yǐ)便在實際測試中的數據更為(wéi)準確可靠。
(4) 測試車在不同的載重下對數據也存在一定影(yǐng)響,主要由於不同的載重會影(yǐng)響輪胎的氣壓等原因,造成測試車橫梁高度的變化,產生數據偏差。這(zhè)就(jiù)要求保證測試(shì)時車輛的荷載(zǎi),一般(bān)僅由駕駛員和操作手兩人為宜。
(5) 在雨天或路麵潮濕有水的情況(kuàng)下,不能進行檢測。以(yǐ)五激光(guāng)斷麵儀為例,當路麵有水時,激光發射到地麵後會產生散射,因此測得的數據(jù)就不準確。其它各類儀器也普遍存在這個問題。
(6) 在測試過程中,應合理的將測試距離進行分段,根據主管部門或施工(gōng)單位等的要求,可以按標段、不同管(guǎn)轄路段(duàn)及公樁等進行分段,以便在檢測報告中更好(hǎo)地反映(yìng)出結果,滿足受檢部門的需(xū)要。
5 平整度檢測(cè)技術的發(fā)展趨勢
公(gōng)路是我們業內(nèi)人的事業,同時又是全社會的公益福利。我(wǒ)國高等級公路起步較晚(wǎn)。但建設速度之快,在本世紀初,骨(gǔ)架路(lù)網絡基本形成。因此,不單要對施工過程質量控製進(jìn)行檢測,對交工驗收質量評(píng)定檢測,而(ér)且要對公路的長期服務進行檢測(cè)評定。我國已開展的(de)路麵管理係(xì)統(CPMS)就是一種科學的養護管理係統,CPMS係統內較 基礎的數(shù)據就是平整度指標。正在進行開發研(yán)究的(de)GIS係統正是下一步公路(lù)信息向全社會開放(fàng)與服(fú)務(wù)的前期研究。由此可(kě)見公路路麵檢測的重要性(xìng)。從檢測(cè)設備(bèi)來看,由於使用條件與使用目的的不同,所以使用的設備也不盡相同,三米直尺、五米直尺、水平儀等傳統的檢測方法在(zài)施工(gōng)過程中仍然有一定的作用,例如(rú)對路麵麵層(céng)以下各結(jié)構層的檢測,方法簡便易行,對業主、監理、施工單位來說,均不失為一種較好的方法。但近年來由於各種車載(zǎi)效率高 檢測設備擁有測試精度等級高,人為因素(sù)少,不用中斷交通等優點,這種方法正在為各省市的(de)質監部門所采(cǎi)用,高等級公路的平整度檢測事業也正朝著*、快速、效率高 的方向發展。