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国内道路平整度检测技术  

2013-01-07 16:54:37|  分类: 相关行业文章 |  标签: |举报 |字号 订阅

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国内道路平整度检测技术

 姬战勇 

  平整度是路面施工质量与服务水平的重要指标之一,它是指经规定的标准量程,间断地或连续地量测道路表面的凹凸情况,即不平整的指标。路面的平整度与路面各结构层次的平整度状况有着一定的联系,即各层次的平整效果将累积反映到路面表面上,路面面层由于直接与车辆接触,不平整的表面将会增大行车阻力,将使车辆产生附加振动作用。这种振动作用会造成行车颠簸,影响行车的速度和安全及驾驶的平稳和先进乘客的舒适。同时,振动作用还会对路面施加冲击力,从而加剧路面的汽车机件损坏和轮胎的磨损,并加大油耗,而且不平整的路面会积滞雨水,加速路面的破坏。因此,平整度的检测与评定是公路工程施工、养护过程中各级质量管理部门控制路面质量的一个非常重要的环节。
1、 现行规范中平整度的检测指标
        《公路工程质量检验评定标准(土建工程)》(JTG F80/1—2004)中规定,对各级道路的各结构层的平整度指标的检验以国际平整度指数IRI(m/km)、平整度仪测定的标准差σ(mm)和三米直尺与路面的最大间隙h(mm)为标准进行检验。
       国际平整度指数IRI(即International  Roughness  Index的缩写)是由世界银行推荐使用的标准平整度测试指标,并在其46号报告里发表了IRI的标准计算程序,采用1/4车模拟(类似于单轮拖车),以80km/h的速度在已知断面上行驶时,计算一定行驶距离内悬挂系统的累积位移量;平整度仪测定的标准差σ即采用连续式平整度仪测定后,按每10cm间距采集的位移值计算到每100m计算区间的平整度标准差;3米直尺与路面的最大间隙h定义为三米直尺基准面距离路表面的最大间隙。基于以上三个指标的检测,国内出现了多种不同机理的平整度的测试设备和检测方法。
2 、 平整度的测试设备的分类

平整度的测试设备分为断面类和反应类两大类。断面类是实际测定路面凹凸情况的,如最常用的三米直尺及连续式平整度仪;还可用精确测定高程得到,国际平整度指数便是以此为基数建立的。反应类是利用路面凹凸引起的车辆的振动颠簸,测得驾驭员和乘客直接感受到的平整度指标,因此它实际上得到的是舒适性能的指标,最常用的是车载式颠簸累积仪。
3 、 平整度检测方法
       3.1  三米直尺法; 本办法是传统的平整度检测方法,是以三米直尺基准面距离路表面的最大间隙表示路基路面的平整度,适用于测定压实成型的路面各结构层表面的平整度,也可用于路基表面成型后的施工平整度检测。
       检测要点:当为沥青路面施工过程中的质量检测时,测试地点应选在接缝处,以单杠测定评定;除高速公路以外,可用于其他公路路基路面工程质量检查验收或进行路况评定,每200m测2处,每处连续测量10尺,测量时应以行车道一侧车轮轮迹(距车道线0.8-1.0m)作为连续测定的标准位置。对旧路已形成车辙的路面,应取车辙中间位置为测定位置。
       计算:单杠检测路面的计算,以三米直尺与路面的最大间隙为测定结果,连续测定10尺时,判断每个测定值是否合格,根据要求计算合格百分率,并计算10个值的平均值。
       三米直尺有两种形式:一种两端带有高1cm的垫脚,一种无垫脚。有垫脚的三米直尺,在两端0.75m处有一刻线,用于等距离(1.5m)连续测定,计算标准差。它的平整度测定与三米连续式平整度仪测定的路面平整度有较好的相关性。
       三米直尺法测量比较简单,容易操作,但人为因素大,多用于低等级公路的质量检测。
      3.2  精密水准仪法;该方法是世界银行技术文件规定的对各种平整度检测仪器进行标定的方法,可按规定程序直接计算相关路面的IRI值。
      检测要点:以精密水准仪作为标准工具,分别测量标定路段两个轮迹的纵断高程,要求采样间隔为250mm,高程测试精度为0.5mm,然后用IRI标准计算程序对每个轮迹的纵断面测量值进行模型计算
      平整度的测试设备分为断面类和反应类两大类。断面类是实际测定路面凹凸情况的,如最常用的三米直尺及连续式平整度仪;还可用精确测定高程得到,国际平整度指数便是以此为基数建立的。反应类是利用路面凹凸引起的车辆的振动颠簸,测得驾驭员和乘客直接感受到的平整度指标,因此它实际上得到的是舒适性能的指标,最常用的是车载式颠簸累积仪。
3 、 平整度检测方法
       3.1  三米直尺法
       本办法是传统的平整度检测方法,是以三米直尺基准面距离路表面的最大间隙表示路基路面的平整度,适用于测定压实成型的路面各结构层表面的平整度,也可用于路基表面成型后的施工平整度检测。
       检测要点:当为沥青路面施工过程中的质量检测时,测试地点应选在接缝处,以单杠测定评定;除高速公路以外,可用于其他公路路基路面工程质量检查验收或进行路况评定,每200m测2处,每处连续测量10尺,测量时应以行车道一侧车轮轮迹(距车道线0.8-1.0m)作为连续测定的标准位置。对旧路已形成车辙的路面,应取车辙中间位置为测定位置。
       计算:单杠检测路面的计算,以三米直尺与路面的最大间隙为测定结果,连续测定10尺时,判断每个测定值是否合格,根据要求计算合格百分率,并计算10个值的平均值。
       三米直尺有两种形式:一种两端带有高1cm的垫脚,一种无垫脚。有垫脚的三米直尺,在两端0.75m处有一刻线,用于等距离(1.5m)连续测定,计算标准差。它的平整度测定与三米连续式平整度仪测定的路面平整度有较好的相关性。
       三米直尺法测量比较简单,容易操作,但人为因素大,多用于低等级公路的质量检测。
       3.2  精密水准仪法; 该方法是世界银行技术文件规定的对各种平整度检测仪器进行标定的方法,可按规定程序直接计算相关路面的IRI值。
       检测要点:以精密水准仪作为标准工具,分别测量标定路段两个轮迹的纵断高程,要求采样间隔为250mm,高程测试精度为0.5mm,然后用IRI标准计算程序对每个轮迹的纵断面测量值进行模型计算 ,得到该轮迹的IRI值,两个轮迹的IRI平均值即为该路段的IRI值。
       该方法缺点是比较麻烦、速度慢、测量仪器精度要求高,不适宜作为工程现场检测和质量检查验收,优点是准确性高,多作为行业管理部门对其它相关仪器进行标定。
       3.3  手推式断面仪法;该仪器是一种精密的高质量测试仪器,测试精度较高,可测量出道路的真实纵断面,并能直接输出国际平整度指数IRI,较为常用的有澳大利亚公路运输研究所ARRB生产的手推式断面仪。测试时用此设备在检测路段上推过就可得到检测路段的相对高程和IRI值。
       因国际平整度指数是以精密水准仪测量计算结果为准的,其它任何一种设备,都必须将其测定结果与其建立相应的换算关系,但又由于精密水准仪法工作量太大,通常先用精密水准仪法对手推式断面仪进行标定,再用手推式断面仪作为对其它平整度检测设备标定的替代工具。
       该类仪器检测速度慢,不适合较大规模的路面检测活动,多作为行业管理部门标定使用。
       3.4  连续式平整度仪法;该仪器中间为一个三米的基架,机架可缩短或折叠,前后各有4个行走轮,前后两组轮的轴间距为3m,机架中间有一个能起落的测定轮。测定轮上装有位移和距离传感器,测定时沿路面某一纵向位置以一定间距测得3m直线中点的单向垂直位移值。
       检测要点;用机动车或人力(检测路段短时)牵引,速度应保持匀速,速度宜为5km/h,最大不得超过12km/h,检测时沿道路纵向行驶,横向位置保持稳定。检测完成后,按一定间距(自动采集时间距为10cm,人工采集间距为1.5m)采集的位移值自动计算得到每100m计算区间的平整度标准差σ(mm)。
       本方法操作简便,且计算结果符合《公路工程质量检验评定标准(土建工程)》(JTG F/1—2004)中规定,在工程中有较多使用,但不适用于在已有较多坑槽,破损严重的路面上测定。
       3.5  车载式颠簸累积仪法;本方法规定用车载式颠簸累积仪测量车辆在路面上通行时后轴与车厢之间的单向位移累积值VBI表示路面的平整度以cm/km表示。工作原理:测试车以一定的速度在路面上行驶,由于路面上的凹凸不平状态,引起汽车的激振,通过机械传感器可测量后轴同车厢之间的单向位移累积值VBI值,VBI越大,说明路面平整度越差,人乘坐汽车时越不舒服。
       检测要点:1、测试车辆在正常状态下行驶超过20000km、标定的时间间隔超过一年或减振器、轮胎等发生更换、维修等情况时应进行仪器与国际平整度指数的相关标定;2、测试车辆轮胎的气压以及车上载重、人数和分布应与相关标定试验时一致;3、测试速度应控制在30-80km/h。
       因车载式颠簸累积仪测出的是累积颠簸值VBI,与《公路工程质量检验评定标准(土建工程)》(JTG F80/1—2004)中规定三个指标不一致,因此要通过对比试验建立VBI与平整度标准差σ和国际平整度指数IRI的相关关系,进而对工程检测质量进行评定。《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60—2008)中对该方法测值与国际平整度指数IRI的相关关系的标定进行了规定。
       颠簸累积仪是较早进入国内的高效率路面检测设备,目前国内已研制出了同类产品,造价适宜,该方法已成为目前国内普及率最高的快速、高效、科学的平整度检测方法,各级质量监督站和大型的施工、监理单位均不同程度进行了采用。
       3.6  车载式激光平整度检测仪法;车载式激光平整度检测仪是一台装备有激光传感器、加速度计和陀螺仪的测试车,它同时具有先进的数据采集和处理系统,可在30-100km/h时速下连续采集路段平整度数据。工作原理:测试车以一定的速度行驶,固定在汽车底盘的一排激光传感器通过测试激光束反射回读数器的角度来测试路面,这个距离信号同测试车上装的加速度计信号进行互差,消除测试车自身的颠簸,输出路面真实断面信号。信号处理系统将来自激光传感器的模拟信号转换成数值信号并记录下来,随着汽车的先进,每隔一定间距,采集一次数据。通过数据分析系统,可显示打印国际平整度指数IRI等平整度检测结果。激光平整度仪在使用前也应按有关程序对其测试值进行与国际平整度指数IRI相关关系的比对试验。
       该方法检测速度快,数据准确可靠,但过去因为多依赖进口、价格昂贵难以全面推广,现在国内已有厂家研制出同类产品,正逐步向国内市场推广。《公路路基路面现场测试规程》(JTG E60—2008)中已对该方法进行平整度指标的检测进行了规定。
       长期以来,在道路工程的建设和质量考核中,路基路面的平整度一直是倍受关注的指标。随着道路建设规模的加大,机械化程度的提高,大型摊铺机、平地机及高性能压实机具的使用,以及先进、高效、科学的检测设备的广泛应用,目前我国的新建路面平整度有了大幅提高,平整舒适的各等级道路正为国家的经济建设发挥着重要的作用.

 

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