道路工程检测新技术简介

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1、道路工程检测新技术简介 道路工程检测新技术简介主要内容 1 弯沉检测新技术 2 平整度检测新技术 3 抗滑性检测新技术 4 探地雷达和瑞雷波检测技术n1 弯沉检测新技术1.1 弯沉定义n弯沉是指路基或路面表面在规定的标准车作 用下，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂 直变形。1.2 常用的测定弯沉的方法n弯沉检测设备分为两类四种：n第一类为静态弯沉，包括回弹弯沉和总弯沉两种，回弹弯沉由贝克曼梁检测，总弯沉用自动弯沉仪检测。n第二类为动态弯沉，有冲击弯沉和滚动弯沉，冲击弯沉由落锤式弯沉仪(FWD)检测，滚动弯沉由激光弯沉仪进行检测。1.2.1 落锤式弯沉仪（Falling Weight Defle

2、ctometer）近几年来，采用落锤式弯沉仪测定路面的动态弯沉，并用来反算路面的回弹模量，已经成为世界各国道路界的热门话题，这种设备特别适用于高等级公路路面的弯沉测量和承载能力评定，落锤式弯沉仪是目前国际上最先进的路面强度无损检测设备之一。n（1）主要设备 落锤式弯沉仪分为拖车式(便于维修存放)和内置式（小巧、灵便）。落锤式弯沉仪由荷载发生装置、弯沉检测装 置、运算及控制装置及车辆牵引装置等组成。其测量系统结构图(原理)n荷载发生装置：重锤的质量及落高根据使用目的和道路的等级选择，荷载由传感器测定。如无需特殊需要，重锤的质量为200kg，冲击荷载为50kN，承载板为十字对称分开为4部分。n弯沉

3、检测装置：由57个高精度位移传感器组成。n运算及控制装置：能在冲击荷载作用的瞬间内，记录冲击荷载及各个传感器所在位置测点的动态变形。n牵引装置：牵引FWD并安装运算及控制装置等的车辆。（2）测定方法 a.承载板中心位置对准测点，承载板自动落下，放下弯沉装置的各个传感器。b.启动落锤装置，落锤瞬即自动落下，冲击力作用于承载板上，又立即自动提升至原来位置固定。同时，各个传感器检测结构层表面变形，记录系统将位移信号输入计算机，并得到峰值，即路面弯沉，同时得到弯沉盆。c.提起传感器及承载板，牵引车向前移动至下一个测点，重复上述步骤，进行测定。1.2.2 自动弯沉仪n自动弯沉仪是测定路面弯沉的高效自动化

4、设备，可以对路面进行高密集点的强度测量，适用于路面施工质量控制、尚无坑洞等严重破坏的道路验收检查及旧路面强度评价，以及路面养护管理。n(1)主要仪器设备 自动弯沉仪测定车：洛克鲁瓦型，由测试汽车、测量机构、数据采集处理系统三部分组成。测试机构如图：n自动弯沉仪测定车的主要技术参数如下：测试车轴距 6.75m；测臂长度 1.752.40m；后轴荷载 100kN；测定轮对路面的压强 0.7MP；最小测试布距 410m；测试精度 0.01mm；测试速度 1.54.0km/h。n（2）工作原理 采用简单的杠杆原理。自动弯沉仪测定车在检测路段以一定的速度行驶，将安装在测试车前后轴之间底盘下的弯沉测定梁放

5、到车辆底盘的前端并支于地面保持不动，当后轴双轮轮隙通过测头时弯沉通过位移传感器等装置被自动记录下来，这时，测定梁被拖动，以两倍的汽车速度拖到下一测点，周而复始地向前连续测定，通过计算机输出弯沉检测统计计算结果。n（3）测定方法 a.将自动弯沉仪测定车开到检测路段的测定车道上，测点应在路面行车道的轮迹带上。b.安放测量机构。c.开始测时，汽车以一定的速度行进，测量头连续检测汽车后轴左右轮隙下产生的路面瞬间弯沉。通过位移传感器将位移转换为电信号，并传送到数据记录器，待汽车后轮通过测量头后，检程器上显示弯沉峰值，打印机输出弯沉峰值及测定距离。d.第一点测定完毕后，车辆前面的牵引装置以两倍于汽车行进的

6、速度把测量机构拉到测定轮前方，汽车继续行进，进行下一个点的测量，周而复始地向前测定。n（4）数据处理 测定结果应按计算区间输出计算结果（标准的计算区间为100m）。在测定时应将测试数据保存，通过计算机输出结果，即每个区间的平均总弯沉值、标准差、代表总弯沉值。例如对国道312线K4091+100K4091+500的实测数据如下表：记录号路线号公里桩百米桩平均总弯沉值（0.01mm）标准差（0.01mm）代表总弯沉值（0.01mm）131240911004119.2567923124091200459.91665331240913005518.44292431240914005712.739825

7、3124091500429.09660国道312线K4091+100K4091+500实测数据n自动弯沉车实现了测量、记录和数据处理的自动化，测量数据不受人为因素的干扰，与贝克曼梁的对比回归相关性较好，测试结果可靠，检测效率高，但不能检测路基、路面底基层的弯沉，由于国产自动弯沉车的设备的制造工艺不过关，多数设备在使用时故障率较高，而进口设备又比较昂贵，影响了自动弯沉车的使用。n2 平整度检测新技术2.1平整度定义n路面平整度是以几何平面为基准，以规定的标准，间断地或连续地测定路面的表面纵、横方向的凹凸量，它是评价路面使用品质和施工质量优劣的重要指标。2.2 常用的平整度测定方法n常用的测定方法

8、有3m直尺测定法、颠簸累积仪测定法和激光平整度测定仪等方法n用3m直尺测定路面平整度，虽然简单、直观，但是测试速度太慢，所用劳动力过多。n目前颠簸累积仪是应用最广泛的反映类设备，激光平整度测定仪则是最先进的断面类设备。2.2.1 激光平整度检测仪n激光路面平整度测定仪是一种与路面无接触的测量仪器，测速快、精度高。（1）主要仪器 激光平整度测定仪是一台装备有激光传感器、加速度计和陀螺仪的测试车，它同时具备有先进的数据采集和处理系统。n（2）工作原理 测试车以一定（20120km/h）的速度在路面上行驶，固定在车底盘上的一排激光传感器通过测试激光反射回读数器的角度来测试路面。信号处理系统将来自激光

9、传感器的模拟信号转换成数值信号并记录下来，通过数据分析系统，可显示出平整度的检测结果。n（3）测定方法 a.首先使用激光构造深度仪上的传感器校合程序在待测路面上进行校核，其峰值（百分数）应分布在112114范围内。b.根据被测路面的状况，选择一般路面测量程序或大孔隙粗糙度大的路面测量程序进行测量 c.测定车以稳定的速度行驶，仪器按每一个计算区间（标准长度为100m）打印出该段构造深度的平均值，激光构造仪的适宜行驶速度为35km/h。n注意：不要直视激光孔或观察通过抛物面发射回来的激光束，防止损伤眼睛。只能通过红外线显卡或光谱变换眼睛才可以观察光束是否存在。2.2.2 车载式颠簸累积仪n车载式颠

10、簸累积仪测定路面的平整度速度快、操作简便。可用其检测结果评定路面施工质量和适用期的舒适性。（1）主要设备 颠簸累积仪：机械传感器（固定在测试车底板上）、数据处理器及微型打印机。测试车：旅行车、越野车或小轿车（2）工作原理 测试车以一定的速度在路面上行驶，路面上的凹凸不平引起汽车的激振，通过机械传感器可测量后轴同车箱之间的单向位移累计值VBI，以cm/km为单位，VBI值越大，说明路面平整度越差，乘车时越不舒服。n（3）测试方法 a.汽车停在测量起点前约300500m处，打开处理器的电源，打印机打印出“VBI”等字头，在数码管上显示“p”字样，表示仪器已经准备好。b.发动汽车向被测路段驶去，慢慢

11、加速，保证在到达测试起点前稳定在选定的测试范围内。c.到达测试起点时，按下开始测量键“B”，仪器即开始自动累积被测路面的单向颠簸值。d.到达测试终点时，按下所选的测试路段计算区间长度相对应的数字键。e.连续测试。（一般测试一次即可，如果误差较大，应重复测试23次，取平均值作为测试结果）n注意：本方法适用于测定平面表面平整度，以评定路面的施工质量和适用期的舒适性，不适用于在已有较多坑槽、破损严重路面上测定。n3 抗滑性能检测新技术3.1摩擦系数测定车测定路面横向力系数n由于摆式仪测定摆值受人为因素影响很大，而且检测速度很慢，只适用于一般公路不具备摩擦系数测定车时的抗滑性能检测。n摩擦系数测定车测

12、定的路面横向力系数既表示车辆在路面上制动时的路面抗力，还表征车辆在路面上发生侧滑时的路面抗力，因此它是路面纵横向摩擦系数的综合指标，反映较高速度下的路面抗滑能力。适用于高速公路和一级公路上进行测试。（1）主要设备n摩擦系数测定车：SCRIM型，主要组成有车 辆底盘、测量机构、供水系统、荷载传感器、仪表、操作记录系统及标定装置等组成。n测量机构：可以为单侧或双侧各安装一套，测试车轮与车辆行驶方向成20角，作用于测试轮上的标准荷载为2kN，测试轮胎应为3.00 20的光面轮胎，其标准气压为0.350.01Mpa。（2）工作原理n测定车上装有与车辆行驶方向成20角的测试轮，测定时，供水系统洒水，降下

13、测试轮，并对其施加一定的荷载，荷载传感器测量与测试轮轮胎面成垂直的横向力，此力与轮荷载之比即为横向力系数。（3）检测方法n测试车在测试路段起点约500m处停住，开机预热不少于10min。n降下测试轮，打开水阀检查水流情况是否正常，检查仪表指数是否正常，然后提升测试轮。n将车辆行驶到测试路段，提前100200m处降下测试轮，标准测试车速为50km/h，测试中必须保持匀速。n进入测试段后，按开始键，开始测试。注意：本方法适用于以标准的摩擦系数测定车测定沥青路面或水泥混凝土路面的横向力系数，测试结果可作为竣工验收或使用期评定路面抗滑能力的依据。使用时应特别注意在水流还未到测试轮前方路面时，不得降下测

14、试轮，测试轮降到位后，严禁车辆倒行。3.2 激光构造深度仪n路面宏观构造深度可用铺砂法和激光构造深度仪测定。铺砂法测定误差大，效率低。激光构造深度测定仪测定的构造深度与铺砂法有良好的相关关系，而且速度快，精度高。n激光构造深度仪是小型手推式路面构造深度测试仪器，也称激光纹理测试仪，具有运输方便，操作快捷，费用低，可靠性好等优点。（1）主要设备n激光构造深度仪：在两轮的手推小车上装有光电测试设备、打印机及操作装置。最大测量范围为20mm，精度0.01m。n扫帚、打气筒、充电器、打印纸、色带、标志板、小红旗等。（2）工作原理n高速脉冲半导体激光器产生红外线投射到路面，从投影面上散射的光线由接收透镜

15、聚焦到以线性布置的光敏二极管上，接收光线最多的二极管位置给出了这一瞬间到路表面的距离，通过一系列计算可得出构造深度。（3）检测方法n使用传感器校核程序在待测路面上进行传感器校核，其峰值应分布在112144范围内。n根据路面被测情况，选择一般路面测量程序或大孔隙粗糙度大的路面测量程序进行测量。n以稳定的速度推车行驶进行测定，适宜的行驶速度为35km/h。n注意：本方法适用于测定沥青路面干燥表面的构造深度，用以评价路面抗滑及排水能力，但其测出的构造深度不能直接用于评定路面的抗滑性能，必须换算为铺砂法的构造深度后才能判断路面抗滑性能是否满足要求。n4 探地雷达和瑞利波检测技术4.1 路面雷达测试系统n路面雷达测试系统，能在高速公路快速行车情况下，实施收集公路雷达信息，然后将信息输入电脑程序内，在很短时间内，电脑程序便会自动分析公路或桥面内各层厚度、适度、空隙位置、破损位置及程度。4.2瑞利波检测新技术n瑞利波探测方法是国内外近年来浅层工程地震勘探兴起的方法之一，现已广泛应用于煤炭、石油、建筑、地震、矿山、及工业实时控制等领域,用于公路检测还处于试验阶段。n其作用机理是在物体表面激发一种应力脉冲，它将通过物体进行传播，如遇到不同的截面就会产生反射和折射，通过安装在物体表面的传感器接收这些波，在根据这些信息将物体的内部特征提取出来，找出波速与密度的关系，完成无破损检测。