1、第八章 路基路面檢測新技術簡介第一節 彎沉檢測新技術 一、自動彎沉儀 利用貝克曼梁測定路面回彈彎沉值操作簡便，應用廣泛，我國路面設計及檢測的標準方法和基本參數都是建立在這種試驗方法基礎之上的，但是，這種試驗方法整個測試過程全是人工操作，測試結果受人為因素的影響較大，而且測速慢。自動彎沉儀是測定路面彎沉值的高效自動化設備，可對路面進行高密集點的強度測量，適用于路面施工質量控制、驗收及路面養護管理。 1主要設備 自動彎沉儀測定車：洛克魯瓦型，由測試汽車、測量機構、數據采集處理系統三部分組成。測量機構安裝在測試車底盤下面。 自動彎沉儀測定車的主要技術參數如下：測試車軸距： 6.57m測臂長度： 1.

2、75-2.40m后軸荷載： 100kN測定輪對路面的壓強： 0.7MPa最小測試步距： 4-10m測試精度： 0.01mm測試速度： 1.5-4.0km/h2工作原理 自動彎沉儀的基本工作原理與貝克曼梁的原理是相同的，都是采用簡單的杠桿原理。 自動彎沉儀測定車在檢測路段以一定速度行駛，將安裝在測試車前后軸之間底盤下面的彎沉測定梁放到車輛底盤的前端并支于地面保持不動，當后軸雙輪隙通過測頭時，彎沉通過位移傳感器等裝置被自動記錄下來，這時,測定梁被拖動，以二倍的汽車速度拖到下一測點，周而復始地向前連續測定。通過計算機可輸出路段彎沉檢測統計計算結果。 3.使用技術要點 （1）自動彎沉儀做長距離移動時，

3、應根據路況把一些對通過能力影響大的組件、部件拆下來，待移動到測量工地時，再進行安裝調試。 （2）操作計算機，根據要求輸入有關信息及命令。 （3）為了保證系統AD轉換板與位移傳感器的測量精度，應進行自動彎沉儀的標定。（4）自動彎沉儀所采集數據以文本方式存儲于計算機中，其記錄格式分節點數據。彎沉值數據及彎沉盆數據三種。輸入有關信息和參數后，可顯示出左右雙側的彎沉峰值柱狀圖及峰值、距離和溫度等；計算出平均值、標準差和代表彎沉值；顯示彎沉盆圖形并計算出曲率半徑。 應當注意，自動彎沉儀測定的是總彎沉，因而與貝克曼梁測定的回彈彎沉有所不同。可通過自動彎沉儀總彎沉與貝克曼梁回彈彎沉對比試驗，得到兩者相關關系

4、式，換算為回彈彎沉，用于路基、路面強度評定。 關于自動彎沉儀測定路面彎沉試驗方法可詳見公路路基路面現場測試規程（JTJ 059-95）。二、落錘式彎沉儀 利用貝克曼梁方法測出的回彈彎沉是靜態彎沉。自動彎沉儀檢測彎沉時，因為汽車行進速度很慢，所測得的彎沉也接近靜態彎沉。為了模擬汽車快速行駛的實際情況，不少國家開發了動態彎沉的測試設備。落錘式彎沉儀（Falling Weight Deflectometer，簡稱FWD）模擬行車作用的沖擊荷載下的彎沉量測，計算機自動采集數據，速度快，精度高。近年來，采用落錘式彎沉儀（FWD）測定路面的動態彎沉，并用來反算路面的回彈模量。已成為世界各國道路界的熱門課題

5、。這種設備特別適用于高等級公路路面和機場的彎沉量測和承載能力評定。落錘式彎沉儀是目前國際上最先進的路面強度無損檢測設備之一。 1主要設備 落錘式彎沉儀分為拖車式和內置式。拖車式便于維修與存放，而內置式則較小巧、靈便。（1）荷載發生裝置：包括落錘和直徑300mm的4分式扇形承載板。（2）彎沉檢測裝置：由5-7個高精度傳感器組成。（3）運算及控制裝置。（4）牽引裝置：牽引FWD并安裝運算及控制裝置等的車輛。2工作原理 將測定車開到測定地點，通過計算機控制下的液壓系統，啟動落錘裝置，使一定質量的落錘從一定高度自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，導致路面產生彎沉，分布于距測點不同距離的傳感器檢

6、測結構層表面的變形，記錄系統將信號輸入計算機，得到路面測點彎沉及彎沉盆。 3使用技術要點 （1）通過調節錘重和落高可調整沖擊荷載大小。例如，我國路面設計標準軸載為BZZ-100，落錘質量應選為5t，因為承載板直徑為30cm，對路面的壓強恰為0.7MPa。 （2）檢測時，拖車式落錘彎沉儀牽引速度最大可達80kmh，根據我國的實際情況，牽引速度以50km/h左右為宜。內置式落錘彎沉儀最高時速大于100kmh，每小時可測65點。 （3）傳感器分布位置為:1個位于承載板中心，其余布置在傳感器支架上。路面結構不同，彎沉影響半徑亦不同。路基或柔性基層瀝青路面傳感器分布在距荷載中心2.5m范圍內即可。目前，

7、我國高等級公路大多采用半剛性基層瀝青路面結構，彎沉影響半徑已達3-5m，傳感器分布范圍應布置在距荷載中心3-4m范圍內，以量測路面彎沉盆形狀。 （4）每一測點重復測定不少于3次，舍去第一個測定值，取以后幾次測定值的平均值作為計算依據，因為第一次測定的結果往往不穩定。 彎沉檢測裝置操作方式為計算機控制下的自動量測，所有測試數據均可顯示在屏幕上或打印出來或存儲在軟盤上；可輸出作用荷載、彎沉（盆）、路表溫度及測點間距等；可打印彎沉平均值、標準差、變異系數及代表彎沉值等數據。 應當注意，落錘式彎沉儀所測彎沉為動態總彎沉，與貝克曼梁所測的靜態回彈彎沉不同。可通過對比試驗，得到兩者之間的相關關系，并據此將

8、落錘式彎沉儀所測彎沉值換算為貝克曼梁的靜態回彈彎沉值。 可利用計算機按彈性層狀體系理論的計算模式和程序，根據落錘式彎沉儀所測彎沉盆數據反算路面各層材料的彈性模量。 關于落錘式彎沉儀測定路面彎沉試驗方法詳見公路路基路面現場測試規程（JTJ 059-95）。第二節、平整度檢測新技術 用三米直尺檢測路面平整度，盡管設備簡單、直觀；但測試速度太慢，勞動強度大。連續式平整度儀的測速最高只有15kmh；工作效率也較低。 平整度的測試設備可分為兩大類，一類是測試路表不平整程度（反應類設備），另一類是測定路表凹凸情況（斷面測試儀）。目前，顛簸累積儀是應用最廣泛的反應類設備，激光平整度儀則是最先進的斷面類設備。

9、它們提高了路面平整度的測速與精度占一、車載式顛簸累積儀 車載式顛簸累積儀測定路面平整度速度快，價格低廉，操作簡便?？捎闷錂z測結果評定路面的施工質量和使用期的舒適性。 1主要設備 （1）顛簸累積儀：由機械傳感器、數據處理器及微型打印機組成。 （2）測試車：旅行車、越野車或小轎車。 2.工作原理 測試車以一定的速度在路面上行駛，路面上的凹凸不平引起汽車的激振，通過機械傳感器可測量后軸同車廂之間的單向位移累積值VBI，以cmkm計。VBI越大，說明路面平整度越差，人體乘坐汽車時越不舒適。 3使用技術要點（1）儀器安裝應準確、牢固、便于操作。（2）因為顛簸累積值的大小與測試車的底盤懸掛性能有關，所以儀

10、器安裝后，在投入正式使用前，必須進行標定。用車載式顛簸累積儀測出的顛簸累積值VBI與用連續式平整度儀測出的標準偏差 概念不同，可通過標定試驗、建立兩者的相關關系，將VBI值換算為，用于路面平整度評定。 國際平整度指數IRI是國際上公認的衡量路面行駛舒適性或路面行駛質量的指數。也可通過標定試驗，建立VBI與IRI的相關關系，將顛簸累積儀測出的顛簸累積值VBI換算為國際平整度指數IRI。 （3）測試時，向計算機輸入有關信息及命令、就可自動采集數據。 （4）檢測結果與測試車機械系統的振動特性和車輛行駛速度有關。減振性能好，則VBI測值??；車速越高，VBI測值越大。因此必須通過對機械系統的良好保養和檢

11、測時嚴格控制車速來保持測定結果的穩定性。測試速度一般在30-80kmh（視被測對象及標定條件確定）。 （5）可存儲、顯示、打印顛簸累積值VBI，標準偏差口，國際平整度指數IRI，測試速度及距離。 關于車載式顛簸累積儀測定平整度試驗方法可詳見公路路基路面現場測試規程（JTJ 059-95）二、激光路面平整度測定儀 激光路面平整度測定儀是一種與路面元接觸的測量儀器，測試速度快，精度高。這種儀器還可同時進行路面縱斷面、橫坡、車轍等測量，因此，也被稱為激光路面斷面測試儀。 1主要儀器 激光路面平整度儀是一臺裝備有激光傳感器，加速度計和陀螺儀的測試車，它同時備有先進的數據采集和處理系統。 2工作原理 測

12、試車以一定速度在路面上行駛，固定在汽車底盤上的一排激光傳感器通過測試激光束反射回讀數器的角度來測試路面，這個距離信號同測試車上裝的加速度計信號進行互差，消除測試車自身的顛簸，輸出一路面真實斷面信號。信號處理系統將來自激光傳感器的模擬信號轉換成數值信號并記錄下來。隨著汽車的行進，每隔一定間距，采集一次數據。通過數據分析系統，可顯示打印國際平整度指數IRI等平整度檢測結果。 3使用技術要點 （1）數據采集完全在計算機控制下進行，根據具體情況輸入有關信息和命令。 （2）為了保證測量精度，應進行系統檢查，如做靜態振動試驗、直尺試驗。輪胎氣壓檢查。傳感器標定檢查。（3）測試速度一般在20-120kmh范

13、圍內。（4）測試寬度大于2.5m。如在測試梁上安裝兩個擴展臂，測試寬度可增加至3.5m或更大。（5）采樣間隔一般為0.1m，最小為5MM。（6）可顯示測試狀態及有關數據：輸出分析結果，如國際平整度指數IRI、車轍、橫坡等。應當注意，不能直視激光孔或觀察通過拋光物面或鏡面反射回來的激光束，防止損傷眼睛。只能通過一張紅外線顯示卡或光譜變換眼鏡才可以觀察光束的存在與否。目前，激光路面平整度儀或激光路面斷面測試儀尚未納入我國公路檢測規范，其試驗方法可參照儀器使用說明書。第三節 抗滑性能檢測新技術公路瀝青路面設計規范調（JTJ 014-97）對高速公路、一級公路瀝青路面竣工后第一個夏季的抗滑性能要求如下

14、：橫向力系數SFC54，擺值FB（BPN）45，構造深度TC0.55mm。橫向力系數SFC為新增加抗滑指標，用摩擦系數測定車進行測定。由于擺式儀測定擺值受人為因素影響大，檢測速度慢，只適用于一般公路不具備摩擦系數測定車時的抗滑性能檢測。路面宏觀構造深度可用鋪砂法或激光構造深度儀測定。鋪砂法測定誤差較大，效率低。激光構造深度儀測定的構造深度與鋪砂法有良好的相關關系，且檢測速度快，精度高。一、摩擦系數測定車測定路面橫向力系數摩擦系數測定車測定的路面橫向力系數既表示車輛在路面上制動時的路面抗力，還表征車輛在路面上發生側滑時的路面抗力，因此它是路面縱橫向摩擦系數的綜合指標，反映較高速度下的路面抗滑能力

15、。測試車自備水箱，能直接噴灑在輪前約30cm寬的路面上，可控制路面水膜厚度。測速較高。不妨得交通，特別適宜于在高速公路、一級公路上進行測試。1主要儀器摩擦系數測定車通常為SCRIM型，主要由車輛底盤、測量機構、供水系統、荷載傳感器、儀表及操作記錄系統、標定裝置等組成。2檢測原理測定車上裝有與車輛行駛方向成20o角的測試輪。測定時，供水系統灑水，降下測試輪，并對其施加一定荷載，荷載傳感器測量與測試輪輪胎面成垂直的橫向力，此力與輪荷載之比即為橫向力系數。橫向力系數越大，說明路面抗滑能力越強。3檢測技術要點（1）測試前對儀器設備進行標定、檢查，保持測試車的規范性。（2）測試輪重垂直荷載為2kN。（3

16、）測速為50kmh。（4）可連續或斷續測定設定計算區間的橫向力系數。設定計算區間可在5-1000m范圍 內任意選定。 （5）用計算機控制測試操作。 （6）可計算打印每一個評定段的橫向力系數值、統計個數、平均值、標準差、變異系數。 關于摩擦系數測定車測定路面橫向力系數試驗方法可詳見公路路基路面現場測試規程（JTJ 059-95）。二、激光構造深度儀 激光構造深度儀是小型手推式路面構造深度測試儀，也稱激光紋理測試儀，具有運輸方便，操作快捷，費用低廉，可靠性好等優點。 1主要結構 激光構造深度儀主要由裝在兩輪手推車上的光電測試設備、打印機、儀器操作裝置及可拆卸手柄組成。 2.工作原理 高速脈沖半導體

17、激光器產生紅外線投射到道路表面，從投影面上散射光線由接收透鏡聚焦到以線性布置的光敏二級管上，接收光線最多的二極管位置給出了這一瞬間到道路表面的距離，通過一系列計算可得出構造深度。 3使用技術要點 （1）檢查儀器，安裝手柄。 （2）根據被測路面狀況，選擇測量程序。 （3）適宜的檢測速度為3-5kmh,即人步行的正常速度。 （4)儀器按每一個計算區間打印出該段構造深度的平均值。標準的計算區間長度為100m，根據需要也可為10m或50m。 應當注意，我國公路路面構造深度以鋪砂法為標準測試方法。利用激光構造深度儀測出的構造深度與鋪砂法測試結果不同，但兩者具有良好的相關關系。因此，激光構造深度儀所測出的

18、構造深度不能直接用以評定路面的抗滑性能，必須換算為鋪砂法的構造深度后才能判斷路面抗滑性能是否滿足要求。 關于激光構造深度儀測定瀝青路面構造深度試驗方法可詳見公路路基路面現場測試規程（JTJ 059-95）。第四節 路面雷達測試系統 一、概 述 路面雷達測試系統，能在高速公路時速下，實時收集公路的雷達信息，然后將信息輸入電腦程序內，在很短的時間里，電腦程序便會自動分析出公路或橋面內備層厚度、濕度、空隙位置、破損位置及程度。 目前，我國公路路面厚度測試常采用鉆孔測量芯樣厚度的方法，給路面造成損壞或留下后患。而路面雷達測試系統是一種非接觸、非破損的路面厚度測試技術，檢測速度高，精度也較高，檢測費用低

19、廉。因此，它不僅適用于瀝青路面或水泥混凝土路面各層厚度及總厚度測試；路面下空洞探測；路面下相對高濕度區域檢測；路面下的破損狀況檢測。還可以用于檢測橋面混凝土剝落狀況；檢測橋內混凝土與鋼筋脫離狀況；測試橋面瀝青覆蓋層的厚度。二、主要設備 1路面探測雷達：包括1-4套雷達。 2數據采集與處理系統：包括計算機、顯示器、打印機、數據采集系統和距離量測儀。 3Windows電腦操作軟件：具有數據的采集、處理。回放及備份等功能。 4交流電源轉換器。 5雷達檢測車。三、工作原理 雷達檢測車以一定速度在路面上行駛，路面探測雷達發射電磁脈沖，并在短時間內穿過路面，脈沖反射波被無線接收機接收，數據采集系統記錄返回

20、時間和路面結構中的不連續電介質常數的突變情況。路面各結構層材料的電介質常數明顯不同，因此電介質常數突變處，也就是兩結構層的界面。根據測知的各種路面材料的電介質常數及波速，則可計算路面各結構層的厚度或給出含水量、損壞位置等資料。四、使用技術要點1檢測速度可達80kmh以上。2檢測距離：以80km/h的速度對路面及橋面進行連續檢測不少于4h（320km）。3最大探測深度大于60cm。4厚度數據精度一般為深度的2-5。5檢測在計算機控制下進行，可實時地同時進行數據采集、存儲及雷達波形顯示。6數據經處理后，可顯示路面彩色剖面圖、三維路面厚度剖面圖、雷達波形圖、原始雷達波形瀑布圖、橋面剝落或破損狀況圖，

21、打印路面各層厚度表。路面雷達測試系統檢測路面厚度的試驗方法尚未列入我國路面檢測規程，其測試方法可參照路面雷達測試系統使用說明書。第五節 CBR值試驗技術CBR又稱加州承載比，是California Bearing Ration的縮寫，由美國加利福尼亞州公路局首先提出來，用于評定路基土和路面材料的強度指標。在國外多采用CBR作為路面材料和路基土的設計參數。我國現行瀝青和水泥混凝土路面設計規范，對路面、路基的設計參數系采用回彈模量指標，而在境外修建的公路工程多采用CBR指標。為了進一步積累經驗用于實際，以促進國際學術交流，參考了國內外的情況，將CBR指標列入公路路基設計規范（JTJ 013-95）

22、和公路路基施工技術規范（JTJ 033-95），作為路基填料選擇的依據。一、 CBR值室內試驗技術 1主要儀器設備 （1）圓孔篩：孔徑38mm、25mm、20mm、及5mm篩各1個。 （2）重型標準擊實儀器設備：試筒、夯錘等。 （3）貫人桿：端面直徑50mm、長l00mm的金屬柱。 （4）路面材料強度或其它載荷裝置：能量不小于：50kN。 （5）百分表、測力環、荷載板等。 2試驗原理 試驗時，按路基施工時的最佳含水量及壓實度要求在試筒內制備試件；為了模擬材料在使用過程中的最不利狀態，加載前飽水4晝夜；在浸水過程中及貫人試驗時，在試件頂面施加荷載板以模擬路面結構對土基的附加應力；貫人試驗中，材料

23、的承載能力越高，對其壓人一定貫人深度所需施加的荷載越大。所謂CBR值，就是試料貫人量達到2.5mm或5mm時的單位壓力與標準碎石壓人相同貫人量時標準荷載強度（7MPa或10.5MPa）的比值，用百分數表示。 3試驗技術要求 （1）試驗采用風干試料，按四分法備料。 （2）做擊實試驗，求試料的最大干密度和最佳含水量。 （3）按最佳含水量制備試件。 （4）試件泡水4晝夜。 （5）做貫人試驗：加荷使貫人桿以1-1.25mmmin的速度壓入試件，記錄不同貫人量及相應荷載?？傌炄肆繎^7mm。 （6）繪制單位壓力P與貫人量L關系曲線，必要時進行原點修正。 （7）從P-L關系曲線上讀取貫人量發別為2.5m

24、m和5.0mm所對應的單位壓力P2.5（MPa）和P5（MPa）。 一般采用CBR2.5,如CBR5>CBR2.5，則試驗要重做。如果結果仍然如此，則采用CBR5。 關于CBR值室內試驗的詳細步驟及具體要求可參見公路土工試驗規程（JTJ 051-93）中的“承載比（CBR）試驗（TO 134-93）”。二、土基現場CBR值測試方法 1主要儀器 （1）荷載裝置：設有加勁橫梁的載重汽車，后軸重不小于60kN。 （2）現場測試裝置：由千斤頂、測力計、球座、貫入桿、荷載板及百分表等組成。 2測試原理在公路路基施工現場，用載重汽車作為反力架，通過千斤頂連續加載，使貫人桿勻速壓人土基。為了模擬路面結構對土基的附加應力，在貫人桿位置安放荷載板。路基強度越高，貫人量為2.5mm或5.0mm時的荷載越大，即CBR值越大。 3測試技術要點 （1）將測點約直徑30cm范圍的表面找平。 （2）安裝現場測試裝置，使