時(shí)間:2022-10-16 11:45:11
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在瀝青混凝土路面質(zhì)量評(píng)估中,平整度是其重要考核指標(biāo)之一。瀝青混凝土路面的平整度在很大程度上決定了后期道路運(yùn)行的平穩(wěn)性、安全性,并且不平整路面易積滯雨水,長(zhǎng)期作用下水損將降低路面耐久性及使用壽命。因此,為保證行車的安全性、舒適性以及道路的耐久性,施工單位針對(duì)瀝青混凝土路面施工,不但要保證工藝科學(xué)合理,并且需采取可靠的檢測(cè)技術(shù)確保質(zhì)量達(dá)標(biāo),為道路運(yùn)行提供可靠的運(yùn)行條件。在實(shí)際的施工過程中,需結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況,采取一種或多種檢測(cè)技術(shù)對(duì)瀝青路面平整度進(jìn)行檢測(cè),確保檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確,從而提高瀝青路面的施工質(zhì)量。
2路面平整度檢測(cè)方案比選
某瀝青路面公路呈南北走向,全長(zhǎng)25.12km,設(shè)計(jì)為雙向4車道,時(shí)速為80km/h。路面施工采用瀝青混凝土,設(shè)計(jì)厚度為16.5cm。此公路項(xiàng)目建成后的通車量較大,因此對(duì)瀝青混凝土路面的平整度要求較高,需采用合理的路面平整度檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。常見的檢測(cè)技術(shù)主要有直尺檢測(cè)技術(shù)、連續(xù)式平整度檢測(cè)技術(shù)、車載式激光平整度檢測(cè)儀技術(shù)、車載式顛簸累積儀技術(shù)等?,F(xiàn)選取該公路某標(biāo)段內(nèi)的600m作為試驗(yàn)檢測(cè)路段進(jìn)行檢測(cè)方案的比選分析。
2.1直尺檢測(cè)技術(shù)
平整度檢測(cè)中,將3m直尺設(shè)置在道路路面縱向上。通過目測(cè)識(shí)別直尺與路面間的間隙,找到間隙最大的位置,將具有高度標(biāo)線的塞尺插入間隙部位,測(cè)量最大間隙值,或通過深度尺測(cè)量直尺上頂面與地面的間距,測(cè)量獲取的數(shù)據(jù)減去尺高即為平整度差值,單位精確到毫米。2.2連續(xù)式平整度儀檢測(cè)技術(shù)連續(xù)式平整度儀測(cè)量是基于人或車輛拉力作用,對(duì)儀器進(jìn)行前拉。當(dāng)?shù)缆凡黄秸麜r(shí),測(cè)量輪上下?lián)u擺,帶動(dòng)位移傳感器上下滑動(dòng)。通過傳感器正負(fù)電位輸出值,進(jìn)一步判斷路面的平整度情況。連續(xù)式平整度儀不適合應(yīng)用在破損嚴(yán)重的路面檢測(cè)中。
2.3車載式激光平整度儀檢測(cè)技術(shù)
車載式激光平整度檢測(cè)儀主要由車輛、陀螺儀、激光傳感器等組成,配備了先進(jìn)的采集及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。當(dāng)試驗(yàn)檢測(cè)車輛勻速行駛在道路上,配置在汽車底盤的激光傳感器對(duì)路面數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量,再通過信號(hào)處理系統(tǒng)將激光傳感器所發(fā)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),并進(jìn)行儲(chǔ)存。車輛在不斷移動(dòng),檢測(cè)數(shù)據(jù)采集也在不間斷更新,通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)并結(jié)合平整度指數(shù)可得檢測(cè)結(jié)果。車載式激光平整度檢測(cè)儀在應(yīng)用過程中不需要接觸路面,且檢測(cè)效率高、檢測(cè)精度高。除此之外,車載式激光平整度檢測(cè)儀還能實(shí)現(xiàn)路面縱斷面、車轍等檢測(cè)工作,應(yīng)用范圍廣且價(jià)值突出。
2.4車載式顛簸累積儀檢測(cè)技術(shù)
車載式顛簸累積儀借助車輛行駛狀態(tài)下的振動(dòng)測(cè)量原理,通過機(jī)械傳感器獲取相關(guān)位移信息,從而判定路面平整度情況。具體參照后軸和車輛間發(fā)生單向位移過程中的顛簸累計(jì)值。顛簸累計(jì)值超出合理范圍時(shí),表明路面平整度較差,可根據(jù)具體數(shù)據(jù)結(jié)合施工情況進(jìn)行質(zhì)量?jī)?yōu)化,提高路面平整度。由于該公路工程項(xiàng)目有25.12km,相對(duì)來說較長(zhǎng),根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況和現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備,決定采用激光檢測(cè)儀對(duì)該公路路面的平整度進(jìn)行檢測(cè)。
3車載式激光平整度檢測(cè)儀的特點(diǎn)
本項(xiàng)目檢測(cè)使用的車載式激光平整度檢測(cè)儀名稱為車載式激光多功能測(cè)試儀,不僅能檢測(cè)路面的平整度,還能檢測(cè)構(gòu)造深度、車轍。該儀器分別由承載車輛、加速度傳感器、激光傳感器、距離傳感器和主控制系統(tǒng)組成,其設(shè)計(jì)檢測(cè)距離精度控制在1%內(nèi)。承載車輛主要用于載運(yùn)激光平整度檢測(cè)儀整套系統(tǒng)的儀器設(shè)備,其內(nèi)部按照設(shè)備要求布局進(jìn)行專用車輛設(shè)計(jì),能有效保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。加速度傳感器主要用于測(cè)量檢測(cè)車車身的垂向運(yùn)動(dòng),目的是感應(yīng)道路縱斷面的低頻成分。加速度傳感器采用高精度伺服式零頻加速度傳感器,設(shè)計(jì)檢測(cè)準(zhǔn)確度為1mg,測(cè)量范圍控制在±5g,當(dāng)檢測(cè)車駛過被測(cè)路面時(shí),檢測(cè)儀整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)二次積分算法處理實(shí)時(shí)采集的路面平整度數(shù)據(jù),將加速度傳感器測(cè)得的垂向加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成道路縱向斷面的垂向高程,同時(shí)也通過行駛車速的變化轉(zhuǎn)化得到車身與縱向斷面的相對(duì)位移數(shù)據(jù)。激光位移傳感器主要用于測(cè)量檢測(cè)車車身與道路縱斷面的垂向相對(duì)位移,目的是感應(yīng)道路縱向斷面的高頻成分,且位移傳感器需采用寬頻帶高響應(yīng)頻率激光位移傳感器,目前是將其與加速度傳感器測(cè)量經(jīng)二次積分計(jì)算得到的道路縱向斷面垂向高程進(jìn)行矢量合成,可得到道路縱向斷面真實(shí)的相對(duì)高程,其測(cè)量范圍控制在200mm內(nèi),準(zhǔn)確度小于0.5mm。距離傳感器主要用于測(cè)量道路縱向斷面縱向位置距離,同時(shí)為測(cè)量過程提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序,其距離檢測(cè)精度可控制在0.1%范圍內(nèi)。
4車載式激光平整度儀的檢測(cè)原理
通過距離傳感器、加速度傳感器和激光傳感器,分別測(cè)量檢測(cè)車沿?cái)嗝婵v向行駛的距離、激光傳感器的縱向加速度和激光傳感器到斷面的垂直距離,然后測(cè)量出斷面高程。便攜式計(jì)算機(jī)通過系統(tǒng)軟件控制整個(gè)測(cè)試過程,并且對(duì)路面高程差進(jìn)行存儲(chǔ),利用軟件計(jì)算平整度指數(shù)。
5車載式激光平整度儀檢測(cè)過程
參照《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTG3450—2019)中使用車載式激光平整度儀測(cè)定平整度的方法,檢測(cè)分為以下步驟:(1)準(zhǔn)備工作。安裝檢測(cè)儀器,開啟檢測(cè)設(shè)備,檢查儀器設(shè)備工作性能是否正常(包括檢測(cè)車自身性能),校準(zhǔn)檢測(cè)設(shè)備。(2)預(yù)設(shè)待檢測(cè)路面基本信息,并進(jìn)行激光標(biāo)定。由于結(jié)構(gòu)物和施工縫等對(duì)平整度檢測(cè)結(jié)果影響較大,所以在檢測(cè)前要提前記錄道路結(jié)構(gòu)物樁號(hào)及具體位置,檢測(cè)隨行人員在檢測(cè)過程中及時(shí)進(jìn)行標(biāo)注。如果是首次使用或間隔一段時(shí)間再使用,或發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常都需重新標(biāo)定加速度傳感器以及距離傳感器。(3)進(jìn)行檢測(cè)系統(tǒng)預(yù)熱,為正常檢測(cè)進(jìn)行調(diào)試(通常行駛5~10km)。(4)按照軟件操作流程以及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)要求,對(duì)路面情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,進(jìn)行平整度檢測(cè)。(5)停止檢測(cè)并恢復(fù)儀器各部分至初始狀態(tài)。(6)檢查檢測(cè)結(jié)果的正確性、完整性(包括檢測(cè)樁號(hào)準(zhǔn)確性、完整性,異常數(shù)據(jù)原因),如有錯(cuò)誤,則重新檢測(cè)。(7)關(guān)閉系統(tǒng),整理儀器,結(jié)束測(cè)試。
6數(shù)據(jù)處理
車載式激光平整度檢測(cè)儀屬于集成化智能設(shè)備,操作簡(jiǎn)單快捷。按上述步驟采集及輸入相關(guān)參數(shù)后,由便攜式計(jì)算機(jī)中的檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,將相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果匯總后轉(zhuǎn)換為Excel數(shù)據(jù)表,可直接導(dǎo)出文件數(shù)據(jù)。
7檢測(cè)結(jié)果分析
影響瀝青路面平整度檢測(cè)結(jié)果的因素主要涉及3個(gè)方面:路面施工原材料控制、施工工藝控制及檢測(cè)過程控制。檢測(cè)過程中的影響因素主要包括測(cè)試溫度、測(cè)試車速、輪胎氣壓、外界光線強(qiáng)弱、路面新舊程度等。本文主要針對(duì)檢測(cè)過程對(duì)平整度的影響進(jìn)行分析,忽略原材料及施工工藝的影響,主要對(duì)檢測(cè)速度、路面新舊程度兩方面進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。采用以上激光平整度檢測(cè)儀對(duì)該公路某試驗(yàn)路段的路面進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如表1所示。由于連續(xù)式平整度檢測(cè)技術(shù)的精度較高,為進(jìn)一步驗(yàn)證激光平整度檢測(cè)儀的檢測(cè)效果,對(duì)該試驗(yàn)路段同樣采用連續(xù)式平整度檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如表2所示。同時(shí)對(duì)該試驗(yàn)路段采用車轍式顛簸累積儀技術(shù)進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果如表3所示。由表1和表2的結(jié)果可知,采用上述兩種方法進(jìn)行平整度檢測(cè),平整度指數(shù)IRI基本一致,表明兩種方法都能達(dá)到預(yù)期的效果,但激光平整度檢測(cè)儀的檢測(cè)效果更高,速度很快。由表3可知,其檢測(cè)結(jié)果與表1和表2相差較大,表明車轍式顛簸累積儀檢測(cè)出來的平整度指數(shù)IRI精度比連續(xù)式平整度檢測(cè)和激光平整度檢測(cè)儀檢測(cè)出來的平整度指數(shù)IRI精度要低。由此可見,激光平整度檢測(cè)儀對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)的精度更高、速度更快,可應(yīng)用于整條公路的檢測(cè)中。8結(jié)語在瀝青混凝土路面工程質(zhì)量評(píng)價(jià)中,路面平整度是一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。受到路基施工、基層施工、原材料及混合料、路面攤鋪碾壓工藝的影響,路面有時(shí)會(huì)存在平整度不良的問題。路面平整度不達(dá)標(biāo)會(huì)降低駕駛體驗(yàn),甚至威脅道路運(yùn)行安全。因此,做好瀝青混凝土路面施工工作尤為重要,需施工單位結(jié)合工程實(shí)際明確具體影響因素,并制定科學(xué)的施工控制方案,同時(shí)借助先進(jìn)的路面平整度檢測(cè)技術(shù)對(duì)路面質(zhì)量進(jìn)行把關(guān),這樣才能切實(shí)發(fā)揮瀝青混凝土路面施工技術(shù)的價(jià)值,促進(jìn)道路工程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。
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作者:賀慧濤 單位:衡水中科公路工程試驗(yàn)檢測(cè)有限公司