沥青路面厚度及弯沉检测技术研究

王晓娅

摘 要：在路面结构设计、施工控制与竣工验收中，沥青路面厚度与弯沉是2个重要的指标。以往路面厚度、弯沉检测都会选用钻芯取样法与贝克曼梁法。上述2种检测方法，相对速度缓慢、影响交通，且需耗费大量人力。随着科学技术水平的不断提升，更多的新技术、新工艺被广泛用于路面工程检测，地质雷达、落锤式弯沉仪检测技术的应用更具优势，能够进一步推进公路工程建设发展。

关键词：沥青路面；地质雷达；落锤式弯沉仪

中图分类号：U416 文献标志码：A

近年来，我国高速公路建设规模逐步扩大，通车里程已居世界首位，沥青路面作为公路路面的主要形式，其使用性能是否良好对行车舒适性、安全性影响巨大。为此，必须做好沥青路面养护工作，提高服务水平。当前我国路面养护管理体系还不完善，面临着采集收集方式滞后等问题，在使用设备过程中，耗时耗力，对交通通行具有较大的影响，象钻芯取样法还会损坏路面结构的完整性，且数据精准度不高。随着社会经济的迅速发展，我国路面检测技术逐步向自动化方向发展，逐渐呈现出高速、高效、高精度的检测趋势。路面厚度、弯沉都是路面结构质量检验的重要指标，选用地质雷达检测路面厚度，应用落锤式弯沉仪检测路面弯沉，都属于自动化无损检测范畴，不仅检测速度快，还具有较高精确性，同时能够将准确、有效的数据及时提供给施工管理、验收与养护，这对公路工程建设具有重要的现实意义。

1 沥青路面厚度雷达检测技术分析

公路路面面层厚度范围为8 cm～30 cm，基层厚度范围为20 cm～40 cm，路基厚度基本无变化。按照探测深度，根据D.J.Daniels等人在地质雷达检测中的应用，表明雷达检测法属于浅部施工法，其特点为中心频率大、分辨率高，探测深度有限等。沥青路面厚度检测中应用雷达检测，更具优势。

1.1 基本原理

路面雷达基本原理是指在介质中电磁波的传播理论，以脉冲的形式向地下发射电磁波，在同性介质中电磁波通过电场与磁场互相交替、变化的方法按照相应速度，循序渐进地传播。在传播过程中，当电磁波遇到不同介质，将在介质交界面出现反射、折射等现象。通过接收返回地面反射波，路面雷达可对介质层厚度进行准确探测，且查找地质病害。

1.2 探地雷达检测路面厚度的过程

改性沥青、沥青混凝土材料为我国公路路面的常用材料，当面层为沥青混凝土时，其相对介电常数范围为3～5，随着使用材料的不同，基层与路基相对介电常数也有所不同，大多数情况下介电常数在8以上。由此可见，公路各层间均存有介电常数，且各不相同，这一特性，为雷达检测提供了地球物理依据。具体情况见表1。

近年来，随着我国科学技术的不断进步，公路建设中不断涌现出新技术和新方法，道路施工技术也得到了较大提升。在沥青路面工程中，厚度检测极为关键，探地雷达检测技术的应用，可以保证检测结果的准确性，高效化。

路面厚度选用探地雷達检测时，利用宽频带发射天线发射机可向地下发射无载波电磁脉冲，在地下传播过程中，该脉冲将与各种电性介质界面相遇，从而形成发射，经天线接收到的后向散射与反射信号，将向数字信息转化，并向主机内传输，随后经数据、图像处理，即可将反射体的一些参数准确计算出来，并做介质层面区分，从而获取各层面的厚度。

1.3 试验段分析

以某一级公路为例，路面结构形式为AC-13改性沥青混合料（4 cm）+AC-16基质沥青混合料（6 cm）+水泥稳定碎石（40 cm）。为了检测路面厚度，分别选用地质雷达与钻芯取样法进行检测，检测结果见表2。

经分析对比，2种检测法间的最小误差、最大误差分别为0.015 cm、0.749 cm；相对误差最小、最大值分别为0.14 %、8.39 %。由此可见，相比钻芯取样法，在沥青路面厚度检测中，探地雷达检测法更具优势，误差更小，更能保证检测结果的准确性，因此，在实际应用中，可大力推广此检测方式，从而保证检测质量，提高工程施工的准确性，增强路面使用性能，延长工程寿命。

2 落锤式弯沉仪检测技术研究

作为公路工程竣工验收的主要检测指标，路面弯沉能够充分体现路面结构层与土层的强度、刚度，且与路面使用性能密切相关。为此，必须做好路面弯沉检测，这对路面强度评价具有重要意义。

2.1 落锤式弯沉仪工作原理

作为当前路面弯沉强度无损检测的最先进的设备之一，落锤式弯沉仪是通过重锤在一定高度自由下落所产生的冲击荷载，从而对路面所形成的瞬时变形进行准确测量，也就是对动态荷载作用下所形成的动态弯沉进行测量，并以此计算路面各层材料的动态弹性，获取的数据可用于道路承载能力的评价。

2.2 落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪对比试验

2.2.1 试验段分析

选择具有代表性的路段作为试验段，通过落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉仪对比分析，为落锤式弯沉仪检测的动弯沉向贝克曼梁弯沉仪检测的回弹弯沉值转换提供便利。根据要求，选取2段作为试验段，即选用K13+680～K14+000作为试验段，该路段重载交通严重，路面结构为沥青混凝土+水泥稳定砂砾+天然级配砂砾；选取K10+000～K10+500作为试验段，路面结构为沥青表处（层铺法）+级配砾石+天然砂砾。

2.2.2 对比试验流程

（1）合理选用弯沉测定车，落锤式弯沉仪冲击荷载需等同于贝克曼梁弯沉仪测定车的后轴双轮荷载；

（2）对比路段起点通过油漆做好标注；

（3）根据规程，通过贝克曼梁弯沉仪定点检测回弹弯沉，测定车驶离之后，以测点为中心画圆，半径为15 cm，且做好测点标注；

（4）落锤式弯沉仪承载板与圆圈相对，将偏差控制在30 mm以内，对同一点做弯沉检测试验，2种仪器前后相差时间应小于10 min。

2.2.3 对比试验结果分析

根据测点数据（表3、表4），做好两者关系分析工作，利用对比试验可获取相应的回归方程，具体如下：

LBB=α+bLFWD（R≥0.9）

其中，落锤式弯沉仪测定弯沉值可由LFWD表示；

贝克曼梁弯沉仪测定弯沉值可由LBB表示。

通过对比分析可见，在路面结构、材料等一致的情况下，2种弯沉检测方式测定的弯沉值之间存在良好的相关关系，但相比之下，落锤式弯沉仪应用效果更好，能够对实际行车荷载进行有效模拟，具有较高精度，能够准确无误地进行动态弯沉测定，且测定迅速，自动化程度高。但要注意的是在试验之初，极易产生掉线情况，此时需做好检查，减少失误，提高准确性，保证检测质量，推进检测技术的进一步提升，更好地为检测事业做贡献。

3 结语

综上所述，随着计算机技术、自动化技术的迅速发展，在路面检测方面涌现了大量新技术、新工艺，取得了突破性的进展。地质雷达属于无损检测，具有可靠性，且能密集采样，能够精确地对沥青路面质量进行测定，且能够做好面层厚度评价工作，是提高工程施工质量的重要保障。落锤式弯沉仪测定结果与贝克曼梁弯沉仪测定结果两者间存在良好的相关性关系，表明落锤式弯沉仪在沥青路面弯沉检测中，更准确、更有效。为了进一步提高沥青路面施工质量，必须做好路面厚度与弯沉检测工作，上述两项检测技术的应用，取得了良好的检测效果，对研究沥青路面施工性能、延长路面工程使用寿命具有重要意义。

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