关键词:平整度直接式检测类响应式检测类
一、引言
平整度检测贯穿于路面施工质量检测、评定、验收及运营期路面质量检测等环节,其检测设备、原理和方法多种多样,检测结果因检测设备不同而有较大差异。美国、澳大利亚等国的平整度检测技术处于领先水平。美国有多家公司研发和生产路面平整度检测仪,其中包括ICC公司生产的惯性激光断面仪和手推式断面仪;FACE公司生产的DIPSTICK(步进式断面仪)和手推式断面仪,及SouthDakotaDOT生产的惯性激光断面仪等(澳大利亚ARRB生产的手推式断面仪和惯性激光断面仪在国际上也有一定的市场)。
我国平整度检测技术的研究相对落后,由于公路建设的需要,在“七五”期间,由交通部公路研究所和西安公路研究所等单位先后分别研制了颠簸累积仪和八轮仪等平整度检测装置,目前已在中国市场上有了一定的应用。在过去的十年中,有过一些应用和理论的研究,如我国规范规定了几种用于不同工程阶段、不同结构层次的平整度检测设备和相应的检测、评定方法,但总的来说在技术方面突破不大。近年来国内在仪器的评价和相关性的研究方面也开展了一些工作,2001年交通部组织开展了平整度检定规程研究,并已初步完成。
二、路面平整度检测仪的基本分类
,q4U5e7lJ公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通)p%fzS$ZnP公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通路面平整度的仪器主要有两大分类:第一类为纵断面测定(直接式检测类),即测出路面纵断面剖面曲线,然后对测出的纵断面曲线进行数学分析得出平整度指标。第二类为车辆对路面的反应测定(响应式检测类),即测出车辆对路面纵断面变化的力学响应,然后对测出的力学响应进行数学分析得出平整度指标。对响应式检测类而言,其平整度指标的换算主要是通过对标准仪器测得的结果进行标定而得到。通常,第一类检测方法可用于路面施工质量验收与评价,而第二类检测方法主要用于路面周期性评价。但第二类检测仪器常要借助于第一类检测仪器进行指标标定。
1、直接式检测类
对直接式检测类平整度检测仪而言,主要的平整度指标为国际平整度指标IRI(InternationalRoughnessIndex)。国际平整度指标IRI是被广泛采用的路面平整度指标。国际平整度指标IRI的优点是具有很强的时间稳定性和空间稳定性,这使得不同时间和地点检测的国际平整度指标IRI值可进行直接比较。Tc5Xv%g7^XZe公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通国际平整度指标IRI的计算是基于四分之一车辆仿真模型。四分之一车辆仿真模型是用于模拟车辆在实际路面行驶时车体对路面纵断面起伏波动的动态响应。J,y,[6\Lf省略
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四分之一车辆仿真模型用于模拟车辆机械系统在路面纵断面曲线输入的激励下的动态响应。通过四分之一车辆仿真模型计算模型车车辆悬挂系统的单向位移量,将各次计算的单向位移值累加(单位为m)并与路段长度相除(单位为km),既可以得到国际平整度指标IRI,其单位为m/km。国际平整度指标IRI计算的数学过程极其繁琐,具体计算公式可查阅有关资料。应该强调的是国际平整度指标IRI必须先获得路面纵断面剖面曲线,然后将路面纵断面剖面曲线输入到四分之一车辆仿真模型,由四分之一车辆仿真模型计算国际平整度指标IRI。事实上,几乎所有的自动化路面断面曲线检测系统(直接式检测类)都包含国际平整度指标IRI的计算软件包。因此只要获得路面纵断面剖面曲线,就能较易获得国际平整度指标IRI。B$~4ZdI[mjCk公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通2、响应式检测类eV4k[\8?;V响应式检测类的检测对象主要包括检测车辆的动态垂直加速度和垂直位移。当平整度检测仪检测的对象是车辆的动态垂直加速度时,此类平整度检测仪可归为电子响应式检测类;当平整度检测仪检测的对象是车辆的动态垂直向累积位移量时,此类平整度检测仪可归为机械响应式检测类。
三、主要特点
1、直接式检测类主要特点是:
(1)能得到路面纵断面曲线,根据纵断面曲线,平整度特性可直观地反映出来。
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GGphu/uo8C省略)o^A8P?S省略(2)测得的路面纵断面曲线可输入到仿真数学模型而得到车辆对路面纵断面变化的仿真力学响应。过去的实验和研究已证明这种仿真响应与真实的车辆响应有很好的相关性。
AU8VB9oZ公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通3n(^xO#FJo9iT省略(3)检测路面纵断面曲线是较难的,尤其是长波长纵断面曲线,其原因是难以从检测仪本身直接取得路面纵断面垂直高度参照点。比较可取的方法是从检测仪本身的垂直加速度或与水平线的夹角之中间接地取得垂直高度的参照点。
(4)由于此类检测仪能得到路面纵断面曲线,因此可直接用于新路面施工质量的验收与评价,使验收部门有客观依据决定施工质量的优劣。
1sS|7c}`省略(5)若此类检测仪能测出长波长和短波长路面纵断面曲线,则可作为标准参照仪
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t8wv!P1m"Z2w用于对其它平整度仪进行标定和作相关分析。^+}~U5U3l省略Ot*dFUa9qd$s)GO公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通2、响应式检测类主要特点是:
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J9k$v2e5e(`&n公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通(1)此类方法的依据是车辆对路面纵断面垂直高度变化的力学响应,如振动等,然后对这种响应进行数学分析,从而得到平整度指标,如垂直加速度均方差和颠簸累计值等。
(2)由于此类检测方法相对于第一类方法要简单,检测速度要快,因而适用于高速检测和长距离检测。(3)此类方法无法得到路面纵断面曲线,因而主要应用于现存路面平整度评价。
(Ap3Z9_q公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通(4)由于无法得到路面纵断面曲线,此类检测仪需依赖于能测出长波长和短波长路面纵断面曲线的平整度检测仪对其进行标定和作相关分析。
四、平整度检测仪的标定方法
1、基本原理
响应式平整度检测仪主要依据检测车对路面不平整的动态响应来获得平整度的指标的。因此,检测本身的机械性能将直接影响到平整度检测的结果。从概念上讲,不同的检测车针对同一条路面将会有不同的动态响应,即便是同一台检测车,当使用一段时间后,其机械性能和电气性能也会发生一定的变化。针对这两种性能前后时间的不一致性,在路面平整度检测的实践中,往往采用技术标定(也称系统标定)的方法来使各种响应式路面平整度仪的检测达到一致性,或归结到标准的检测。
O-NK6?8U|A,WQ|省略在国际上,路面平整度的标准检测主要采用两种方法,第一种方法是采用精密水准仪检测路面平整度,即采用精密水准仪检测出路面的纵断面剖面曲线(标高),然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成国际平整度指标(IRI),从而获得该路面的平整度指标的标准检测。第二种方法是采用手推式断面仪(也称路面纵断面剖面仪)检测路面纵断面剖面曲线,然后采用计算机软件将测得的路面纵断面曲线转换成IRI,从而获得该路面的平整度指标的标准检测。不论是采用何种标准检测,其基本要求是:
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z省略2q2FD!IU2d)y+[r[a.检测结果不受检测设备机械性能的影响;
t5@Mk5B!|Fb省略b.检测精度要求较高;
'z+~G1G!Bk*~公路,交通,交通知识,交通技术,高速公路,国道,设计,工程软件,论文,规范与标准,交通量预测,路基路面,交通工程,监理,职称考试,注册工程师,国家高速公路网,7918,交通产业,智能交通C.能直接获得全波长的路面纵断面剖面曲线;
d.能直接计算出IRI。2]QMvv"OSreHtQ
p/BK路桥先锋论坛―省略对于响应式平整度检测仪的标定,一般要求至少5条以上的路面(包括较为粗糙的路面、中等平整的路面和较为平整的路面),其长度为100~200m左右。对这些选定的路面,分别采用标准仪器(精密水准仪或手推式断面仪)和被标定的响应式平整度仪实施平整度检测,获得的平整度指标即可用来作为系统标定之用。
五、结束语
路面平整度是评定路面使用品质的重要指标之一,它既是一个路面外观指标,又是衡量路面质量及现有路面破坏程度的一个重要指标。其直接关系到行车安全以及车辆的通行能力和运营的经济性,还影响着路面的使用年限,但近年来由于各种车载高效检测设备拥有测试精度等级高,人为因素少,不用中断交通等优点,这些方法已经被各省市的质监部门所采用平整度检测事业也正朝着精确、快速、高效的方向发展。
参考文献:
张超、郑南翔、王建设《路基路面试验检测技术》人民交通出版社
作者:周桂梅单位:山西省晋中路桥建设集团有限公司
施工资料种类繁杂、工作量大,建议能简化的尽量简化
路基施工中,平原地区有几米高的填方,以每层压实厚度25cm来填也得出几十份资料,如遇山区高填方,例如忻保26标羊圈沟深39m,就得出156份资料、每三层测一次纵断高程、平整度、中线偏位等就路基一层填方所需要的表格一般有11张,其余两层每层用表6张,完成以上任务共需填156层,填写表格为11×52+104×6=1196张,竣工资料每本不超过150页,需装订成册8本。仅一个填沟就8本,更不用说隧道工程及大中桥的资料数量。忻保26标郝家里隧道长1.214km,资料装满12节铁皮柜,连上桥梁涵洞资料共装20节铁皮柜,这仅仅是质检资料,不包括竣工资料里试验、安全、竣工图纸等资料。这些资料中有好多内容是重复的,如压实度试验记录表,试验资料里电子版的、手写的,质检资料还要再整一份,还要再填一份压实度检验汇总表。几个数据填来填去浪费精力浪费纸张,很简单的问题,越来越复杂化,我认为不是资料越多、越细,工程质量就越好。监理资料也是如此,没有专业资料员,只能是白天全过程旁站,夜晚加班做资料。如果白天做资料,就不能坚持旁站,让施工队伍有机可乘,不能确保工程质量。现在我们国家提倡低碳经济、节约型社会,对于宝贵的资源更应该珍惜,资料所用的复印纸是用木材生产的,从节能减排和减少工作量的角度出发,对于一些原始资料,本人建议资料尽量简单化,一组数据不要多次重复填写,尽量把资料做的精而准,不要流于形式,能证明质量就行,表格能合并的尽量合并,大大减轻质检人员和监理的工作量,让他们把大部分时间和精力都放在施工现场,坚守自己的工作岗位,以确保工程质量。这样,既环保又能节约成本。
竣工资料整理,建议慎重考虑需要的套数
能够有效的指导生产,控制质量,但在执行的时候,为了符合验评标准的要求应付上级部门及检查,有时质检员也会为了省事,对部分项目只要不会影响工程质量,就待在办公室里按《公路工程质量检验评定标准》范围要求的数据去填写。如郝家里隧道施工洞身开挖的实测项目,为了确保喷射混凝土厚度,洞身开挖做到不欠挖。爆破法施工又不是那么准确,从工地上报回的超挖实测数据值,大部分都超过允许偏差,做分项评定时就会不及格。一开始监理很严格,自检资料就得填实测数据,否则不签认,不能进行下道工序的施工,只好如实填写,但在一次检查中,检查人员发现分项评定还不及格,最后又对资料进行了修改。当然,这种情况不都是这样。现在工程计量资料中也要检验申请批复单,工程施工过程中所有质量原始记录,从开始到完工,资料上反映的大部分全是合格的,笔者认为,对这一份资料,每一份都有监理签字认可,伴随着工程的结束,它就完成了自己的使命。但是在归类档案时,本来是竣工资料,但业主要求施工原始资料也要三份。我觉得只整理一份足以,应该把大量的空间资源用来保存更重要的“可行性研究报告,设计文件、竣工图、监理文件,招投标文件,工程变更文件,财务决算、工程决算、支付报表等有价值的文件,那样才更有意义,才能做到更大的环保。
1.路基的变形路基在我国交通基础设施铺设的过程中起着重要的作用,然而施工时容易被疏忽使其长期处在超负荷承载状态下,因此容易发生路基变形的事故。出现路基变形事故的原因很多,最主要是路基的内部沙石结构的水分含量太高,从而导致水分超标所造成的。而出现水分含量过高这一现象可能是由于施工人员在铺设公路时操作不够到位或者是公路表面的裂缝渗漏水分所造成的。路基的变形容易导致公路行驶的安全系数降低,是较为严重的问题。
2.路基的沉陷路基的沉陷问题也是比较严重的公路问题。主要有以下三个原因导致这类问题:(1)施工问题所导致的路基软土层含水量超标,使得在路面挤压之后,路基内部的砂石分布出现不均匀的状况,长时间这样下去,公路的镂空部分经过车辆的压力作用就会直接塌陷甚至是自身的重量也会导致塌陷;(2)设计时忽略了公路自身是持续不断的受到剪力作用的,从而导致了公路的损伤;(3)设计时做的剪力处理与路面下部的实际地质情况不相符,或者地下出现反水现象导致了软土层的水分出现严重超标状况所带来的路基沉陷。
3.边坡的滑塌我国公路中最为常见的问题就是边坡的滑塌。造成边坡的滑塌主要是有以下原因:(1)路基的边坡自身的土质存在问题;(2)长时间的雨水冲刷再加上渗水的作用,使得路基内部的沙土流失和土壤的结构变松散。(3)施工过程中的疏忽也导致边坡不断下滑,最终造成局部坍塌甚至是直接断裂。边坡的滑塌问题在长期遭到积水冲刷和雨水渗漏的区域最为严重,它对公路的损坏属于蔓延式,会持续进行,如果不及时地进行修善和处理,就容易导致公路遭到持续的损坏最后达到无法使用的程度
。4.路面的早期破损路面的早期破损对混凝土路面的影响是比较低的,一般得到混凝土公路对于早期破损的预防能力比较高。由于混凝土公路是采用一体浇筑版块进行拼接的。但是,路面的早期破损对沥青公路的影响是比较大的。由于沥青公路的沥青干燥度比较高,使得沥青表面容易出现细小的裂纹,因而在温度和雨水的影响下,路面才刚投入使用就会有破损现象。
5.面层的不平整就公路这种交通基础设施而言,其路面施工存在以下两种形式:(1)第一种是传统的沥青路面,此种路面比较容易出现铺设之后不平整的现象。一般施工的温度太高、油石的混合捣碎不够充分、施工铺设时出现大块土石的混入、材料的混合比例不正确等都会导致路面鼓起以及出现不规则的地坑和局部的尖锐物凸显现象;(2)第二种是混凝土浇筑的路面,此类路面出现不平整的现象比较少,如果出现的话,就是浇筑不合格造成的。
二、路基路面的施工技术
路基不仅仅是交通基础设施线形轮廓的主体,也是路面的基础,因此,它的质量的好坏对路面的稳定性是有着极其重要的影响。掌握好路基的施工技术,有利于确保路面的基础质量,路基路面的施工技术主要包括了以下几个方面。
1.填筑路基在填筑之前一定要先做好场地的清理工作,进而加快施工的速度和提高施工的质量。同时,在填筑前要使用导排措施处理路基范围内的地下水。分层填筑方案主要包括竖向填筑和水平填筑。竖向填筑指的是从中心向前进行填筑。在进行竖向填筑的施工中,一般使用夯击机进行压实填料,一般选取沉陷量小并且粒径均匀的砾石填料,以确保填压是密实的。竖向填筑不同于水平填筑,通常是采取混合的填筑方式,也就是上层为横向而下层为竖向。以进一步确保填压足够密实,必要时也要采取地基加固等措施。水平填筑有利于压实,但是这个环节和用土水平的分层是不相同的。为了防止水毁和保证填筑强度是均匀的,透水性比较差的用土要填铺于底层,并且在表面构成双向横坡。在同一层用土却不同的地方要采取斜坡的搭接方式进行连接。
2.开挖路堑(1)在正式进行施工前要做好准备工作,做好临时的排水渠道修建工作,并且配备相关施工机械,同时落实相关环保措施;(2)在正式进行土方开挖工作时,要利用好适于种植草皮的表土,严禁使用掏洞方式获取表土,除此之外,要充分利用有用的材料进行路基填筑;(3)要安排好边沟的排水措施,重视并处理好所出现的地下水路堑;(4)要推广使用人工压实的方式处理路基,确保其足够的稳定性和强度;(5)进行压实工作的时候要控制好最佳汗水的比率和有效土层的厚度;(6)在含水量比较高的地层,要先用干粉等物质吸除过多的水分;(7)软土地的压实工作,需要按照实际情况进行;(8)浅层软土地基,适合先在地表进行土工布的铺筑,然后进行填筑路堤,确保达到排水和过滤的作用;(9)含水量比较低的地层,对相应的土质要事先浸润。
3.基层和底基层的施工路桥基层和底基通常是由石灰和水泥的稳定结构来构成的,要提高材料质量并且保证强度达到要求,就需要控制好材料含水量以及其配合比。控制含水量时,要确保压实度并且避免出现干缩的裂缝,就要控制好混合料的压实和拌合,使含水量趋向最佳,确保路面成型或者压实的时候有足够的含水量。混合料在被拌制之前,需要对各材料的含水量进行检测,做好混合料原始的含水量的预测工作,便于在出现气温发生变化或者集料含水量发生改变的情况下及时做出反应,保证施工的时候混合料是处在最佳的状态。拌料和压实时,要对含水量进行跟踪验证,确保施工状态是符合要求的。除此之外,在材料配合比的控制方面要做到进行拌制混合料工作之前,要先对混合料进行调试和拌和,以符合要求,从而保证机械处在完好的生产状态。要准确地进行投料的拌合,实时进行施工配合比的检验,确保其符合目标配合比。
4.路基路面的排水技术(1)地下排水技术地下排水技术主要是依靠渗透,渗沟、盲沟以及渗井等实现的,水势较猛的情况下,能够采用渗水管渗沟排水的方法。(2)路面的排水技术路面排水的任务主要是快速排出路面区域的降水,从而防止水自路面渗透下去而导致路基边坡受到冲刷。路面排水技术主要有以下两种途径:a.分散性排水,这种方法适合在地势平缓或者路线纵坡低于0.3%的区域实行。具体可以通过硬化路肩和加固路基边坡来实现;b.集中性排水,这种方法指的是在硬路的肩外侧进行水泥的混凝土预制块的设置或者浇筑沥青混凝土拦水带,与硬路肩路面形成三角形集水槽,在每隔20~50米的间距处设置泄水口使其与路堤的边坡急流槽进行衔接,从而把雨水排放到坡脚的排水沟里。在降水量比较低的地区比如说我国西部地区主要采用的是在中央设置分隔带的措施实现排水。(3)地面的排水技术地面的排水技术一般使用急流槽、排水管、边沟和跌水等地面的排水设备。高速公路和一级公路的排水系统,一般使用的是铺砌方法来防护的。高速公路和一级公路所经过的水网路基面已经改良了不少,路面的灌溉沟渠都被重新的建造了,因此不再从排灌的涵洞进行排水,这样做就达到了提高路基施工质量的目的。
5.路基路面的各类防护工作由于施工导致了土质的平衡结构的破坏,再加上外界环境的不断侵蚀,路基路面遭受到了不同程度和方面的威胁,因此做好其防护工作具有重要的意义。路基路面的防护工作从做好坡面防护工作开始。坡面和外部环境是直接接触的,因此,最容易遭受路面岩性风化和地表水冲洗等自然灾害。可以采用栽植耐蚀性植物防护带以及使用凝聚脂材料做护面板的方法来防治水流冲洗,来提高坡面防护能力。除此之外,可以在路面的边缘修筑一些砌石的挡土墙,进行地基挡护,减少自然灾害对地基结构的侵蚀。
三、结论与建议