道路工程檢測技術(shù)概述
2011-12-26 來源：百度文庫
一、道路工程檢測技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
近年來，隨著國民經(jīng)濟實力的不斷提高，我國公路建設，尤其是高速公路建設發(fā)展迅猛。截至2007年底，全國公路總里程達到358.37萬公里，其中，國道13.71萬公里，省道25.52萬公里，縣道51.44萬公里，鄉(xiāng)道99.84萬公里，專用公路5.71萬公里，村道162.15萬公里。截至2007年底，全國高速公路總里程達到5.39萬公里。2007年我國“五縱七橫”國道主干線網(wǎng)全部建成后，形成一個以高速公路為主體的“全國公路主骨架系統(tǒng)”。至2008年底，我國高速公路通車總里程達到6.03萬公里，居世界第二位。按照我國2005年公布的高速公路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，我國正在全力以赴地加快國家高速公路網(wǎng)主骨架建設。至2020年，基本建成國家高速公路網(wǎng)，屆時，我國高速公路通車總里程將達到20萬公里。新路網(wǎng)由7條首都放射線，9條南北縱向線和18條東西橫向線組成，簡稱9718網(wǎng)。隨著公路里程的不斷增長，一些新的路面結(jié)構(gòu)類型、新材料和新工藝得到了較成功的應用。道路工程檢測技術(shù)在工程建設中起到了極其重要的作用，并得到了充分的重視。道路工程檢測不僅為工程設計提供參數(shù)，同時還為工程施工的質(zhì)量控制、竣工驗收評定及公路養(yǎng)護管理、新材料和新技術(shù)的推廣等提供科學的依據(jù)。
道路工程檢測技術(shù)是一門正在發(fā)展的新學科。目前，較發(fā)達的國家和地區(qū)，如美國、日本，道路工程檢測技術(shù)發(fā)展很快，在路基路面壓實度、承載力、平整度、彎沉等方面均研制了相應的自動化檢測設備。美國勞雷公司生產(chǎn)的SIR-10H公路雷達檢測車已在美國廣泛應用。
我國道路檢測技術(shù)從“七五”計劃開始，已陸續(xù)開展了路面檢測技術(shù)的研究和產(chǎn)品的研發(fā)，特別是20世紀80年代中后期從國外引進的各種工程檢測儀器的應用，為公路工程檢測新技術(shù)的研究開發(fā)與推廣應用奠定了基礎。經(jīng)過二十多年對進口設備技術(shù)的消化吸收，我國已生產(chǎn)出同類型的國產(chǎn)設備，如自動彎沉儀、平整度測試儀、路面雷達探測系統(tǒng)、摩擦系數(shù)測定車、激光構(gòu)造深度儀等。隨著我國道路建設的不斷發(fā)展和相應標準、規(guī)范體系的不斷完善，道路工程檢測技術(shù)也在不斷地向前發(fā)展，特別是計算機、激光、GPS衛(wèi)星定位及雷達等高科技的推廣應用，有力地推動了道路工程檢測技術(shù)的發(fā)展。但在工程實際中，由于受各種條件限制，影響了這些新技術(shù)的推廣和應用。在路面檢測方面，貝克曼梁、三米直尺、擺式摩擦儀等仍是主要的檢測工具。路基和路面壓實度、厚度的測定，仍然采用有一定破壞的取芯法和灌砂法。所以，系統(tǒng)地開展道路工程檢測技術(shù)研究，進一步完善我國路基路面檢測技術(shù)的規(guī)范和行業(yè)標準，為促進我國路基路面檢測技術(shù)的發(fā)展及應用，全面提高我國道路的施工管理水平等具有重要的意義。
近20年來，國際上道路工程的檢測技術(shù)發(fā)展十分迅速，總體的發(fā)展趨勢是：由一般技術(shù)向高新技術(shù)發(fā)展，由人工檢測技術(shù)向自動化檢測技術(shù)發(fā)展，由破損類檢測向無破損檢測技術(shù)發(fā)展。比如，彎沉檢測采用了高精度傳感器和機電一體化技術(shù)，路基路面厚度和壓實度檢測采用了雷達技術(shù)，路面病害觀測采用了模式識別與圖像處理技術(shù)等。落錘式彎沉儀由承載板、荷載發(fā)生裝置及記錄系統(tǒng)組成。記錄系統(tǒng)由5～7個位移傳感器和1臺微機組成，落錘式彎沉儀自動化程度高,測量時間短,是未來路面彎沉測量儀器的發(fā)展方向。采用路面探地雷達連續(xù)探測路面各結(jié)構(gòu)層厚度及路面各結(jié)構(gòu)層的密實性、均勻性，其特點是快速、無損、連續(xù)檢測,并以實時成像方式顯示地下結(jié)構(gòu)剖面,使探測結(jié)果一目了然,分析、判讀直觀方便。因探測精度高、樣點密、工作效率高而倍受關(guān)注，目前,國內(nèi)已有部分道路檢測開始應用該項技術(shù),取得了較好的效果。
隨著多種尖端技術(shù)的發(fā)展和應用，為更好地滿足現(xiàn)代高等級道路檢測技術(shù)的要求，今后開發(fā)研制各類路基路面檢測設備時將追求實現(xiàn)以下目標。
1．高精度
隨著新產(chǎn)品的研發(fā)，不斷提高各類檢測儀器的分辨率和測試精度以及工作穩(wěn)定性。在野外各種嚴酷環(huán)境中進行檢測作業(yè)的條件下，使各種電子產(chǎn)品能夠抵御諸如溫度、濕度、振動及空中干擾波的影響。
2．實時檢測
開發(fā)和應用以無線通信技術(shù)為手段的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；開發(fā)能適用于交通荷載、風荷載及定點測試荷載的傳感器最優(yōu)布設技術(shù)；能更方便、快速、準確地采集需要的數(shù)據(jù)。對現(xiàn)場采集的大量數(shù)據(jù)進行實時的分析和統(tǒng)計計算，提高檢測評價的時效性。可利用寬帶網(wǎng)實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的遠程傳送，實現(xiàn)室內(nèi)工作站與測試現(xiàn)場保持同步監(jiān)控。
3．智能化
檢測技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以行業(yè)專家的感官和專業(yè)經(jīng)驗為基礎的經(jīng)驗檢測技術(shù)的第一階段，這一階段僅對檢測信息只能作簡單的數(shù)據(jù)處理；第二階段是以傳感器技術(shù)和動態(tài)測試技術(shù)為手段，以信號處理和建模處理為基礎的現(xiàn)代檢測技術(shù)；第三階段是以知識處理為核心，數(shù)據(jù)處理、信號處理與知識處理相融合的智能檢測技術(shù)。利用高性能計算機并編制完善的智能處理軟件，使操作人員能夠更為輕松靈活地運用自動化測試儀器進行工作。另外從設計到施工和運營階段建立可靠、完整的數(shù)據(jù)庫，積累大量的安全檢測和試驗檢測的知識和經(jīng)驗，最終建立專家系統(tǒng)是非常必要的。
4．多功能
應用各類小型化、微型化和集成化的自動控制技術(shù)，將各種檢測功能匯集在同一個系統(tǒng)中，提高測試效率。例如澳大利亞的道路交通技術(shù)研究咨詢和服務公司最新推出的Hawkeye 2000路網(wǎng)檢測車具有高速收集公路的信息資料，包括實時位置、路面平整度、紋理、車轍、錯臺、幾何尺寸、道路景觀和路面狀況的圖像等，可進行計算機即時處理并根據(jù)建立的數(shù)據(jù)庫可直接與現(xiàn)有的路面管理系統(tǒng)相連接，為道路的養(yǎng)護及管理提供科學的決策依據(jù)。
二、道路工程檢測的作用
現(xiàn)代交通事業(yè)的發(fā)展，極大的促進了道路基本建設的發(fā)展，同時也使道路工程檢測技術(shù)得到了越來越多的重視。道路建設工程屬于線性工程，其特點是線長面廣，工程量和投資大，影響因素復雜等。在道路工程施工過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有會給工程質(zhì)量帶來嚴重的危害，甚至會造成巨大的損失，因此實行嚴格的質(zhì)量控制，其意義十分重大。我國在道路建設質(zhì)量保證體系中推行“政府監(jiān)督、社會監(jiān)理、企業(yè)自檢”的質(zhì)量保障體系。這個體系的運作離不開道路工程檢測技術(shù)，因此，道路工程檢測技術(shù)是道路建設和管理中不可缺少的、重要的技術(shù)，是施工質(zhì)量控制的“感覺器官”。無論是政府監(jiān)督部門，還是監(jiān)理單位，或是施工企業(yè)，都必須各自建立獨立的、滿足工程建設要求的試驗室，以確保監(jiān)督、監(jiān)理、自檢工作的順利實施。
道路工程檢測是公路工程施工技術(shù)管理中的重要組成部分，同時也是道路工程施工質(zhì)量控制和交、竣工驗收評定工作中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。通過試驗檢測定量地評定各種材料和構(gòu)件的質(zhì)量，科學地評定道路結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，因此，正確地進行原材料和道路工程的質(zhì)量檢測，對提高工程質(zhì)量具有重要的意義。
為使道路結(jié)構(gòu)滿足使用要求，延長其使用壽命，必須在精心設計的基礎上，嚴格按照設計文件和施工技術(shù)規(guī)范的要求認真組織施工。在整個施工期間，作為施工技術(shù)人員和工程試驗檢測人員或質(zhì)量控制人員，應掌握施工技術(shù)規(guī)范和試驗檢測規(guī)程的前提下，嚴格控制路用材料質(zhì)量、施工參數(shù)，通過施工過程質(zhì)量控制和分部分項工程質(zhì)量驗收，真正將道路工程施工質(zhì)量控制落到實處。
道路工程檢測技術(shù)是集試驗檢測基本理論和測試操作技能以及道路工程相關(guān)學科基礎知識于一體，是工程設計參數(shù)、施工質(zhì)量控制、施工驗收評定、養(yǎng)護管理決策的主要依據(jù)。通過試驗檢測，能充分地利用當?shù)卦牧?，能迅速推廣應用新材料、新技術(shù)和新工藝，能合理地控制和科學地評定工程質(zhì)量。工程實踐的經(jīng)驗證明：不重視施工過程檢測和施工質(zhì)量過程控制而依靠經(jīng)驗控制，是造成施工質(zhì)量隱患的主要原因。因此，道路工程試驗檢測工作的作用和意義在于：提高工程質(zhì)量、加快工程進度、降低工程造價，推動道路工程施工技術(shù)進步。
三、道路工程檢測管理體制與制度
管理體制是否健全，制度是否能貫徹執(zhí)行，是關(guān)系到檢測質(zhì)量能否得到保證的重要方面。道路工程檢測技術(shù)管理包括設備管理、試驗工作管理和文獻資料管理等方面。
一、設備管理
試驗設備是開展道路工程試驗檢測工作的物質(zhì)基礎。設備管理的目的是為了更好地使用試驗設備。設備管理的好壞直接關(guān)系到試驗檢測能否正常開展工作，因此，必須重視。
1.建立賬、卡、物管理制度
設備賬一般按購置時間順序登記，包括設備名稱、編號、規(guī)格型號、生產(chǎn)廠家、制造年份、價格等?？ǔ税ㄙ~上登記的內(nèi)容外，還包括設備性能、用途、隨機附件、外形尺寸、設備購置費、運輸費、安裝費、維修費、報廢年月等。賬、卡和物應分離管理，即管物的不能管帳、卡，管帳、卡的不能管物，起到互相監(jiān)督、制約的作用。
2.建立崗位責任制度
設備應分室由專人管理和使用。崗位責任人對設備的保養(yǎng)、維修、使用及安全負責。崗位責任人必須熟悉所管儀器設備的性能、操作規(guī)程，并能熟練進行試驗操作，能排除常見的小故障，定期對設備進行必要的保養(yǎng)，如擦洗、涂油、通電運行等，使設備處于正常的使用狀態(tài)。非崗位責任人使用儀器設備必須經(jīng)過崗位責任人的同意，并在崗位責任人指導下或按其要求進行操作。
3.建立設備檢定制度
為了確保試驗設備處于正常的使用狀態(tài)，確保試驗結(jié)果準確無誤，新啟用的設備應進行計量檢定。使用中的試驗設備必須進行定期或不定期地計量檢定。凡是衡器、測力裝置應由計量部門進行計量檢定，并出具檢定報告；使用頻率比較高的設備一般一年檢定一次。設備在使用過程中如試驗結(jié)果有異常應根據(jù)需要隨時進行必要的檢定。
4．建立使用維修登記制度
試驗設備應建立使用登記制度，內(nèi)容包括使用日期和時段、試驗內(nèi)容、設備狀況、故障情況等。使用登記由使用人填寫，非崗位責任人在使用完設備后應經(jīng)崗位責任人驗收檢查，并在登記冊上簽字認可。設備維修情況也應在使用登記冊上進行登記，內(nèi)容包括維修時間、項目、所更換的零部件、費用、維修人等。
二、試驗工作管理
1.試樣管理
試樣管理是試驗工作關(guān)鍵的一環(huán)。試樣的采集，不同材料有不同的要求，應按相關(guān)試驗規(guī)程規(guī)定進行。在取樣時應按既定的編號方式對試樣進行編號，書寫在容器或袋子上并書寫同樣標簽放入容器或袋子中，以便復核對證。同時填寫取樣單，內(nèi)容包括試樣編號、品種、規(guī)格、取樣地點、里程樁號、擬作用途、取樣日期、取樣人等。對可以保存一定時間的試樣，取樣時應一式兩份，一份供目前試驗用，一份作為樣本保存，供試驗結(jié)果有爭議時仲裁試驗用。
2.試驗管理
試驗工作也應實行在設備管理崗位責任制框架下的崗位責任制。將試驗人員按設備管理的崗位分為幾個試驗小組，如土工、水泥及水泥混凝土、瀝青及瀝青混合料、力學等小組，每一組由一位試驗工程師負責，其他人員組成根據(jù)具體工作量大小編制。小組負責人對其小組所承擔的試驗工作負責，負責取樣、試驗、提出報告，并對試驗室主任負責。
3.嚴格執(zhí)行試驗規(guī)程及技術(shù)標準
試驗規(guī)程及技術(shù)標準是試驗工作的大法。每一個試驗項目，從取樣、試驗到提出報告，都必須嚴格執(zhí)行試驗規(guī)程和技術(shù)標準的規(guī)定。要求每一個崗位責任人熟悉自己所分管項目的相關(guān)試驗規(guī)程，熟悉每一個試驗的操作步驟、試驗條件、影響因素、注意事項，并能熟練地操作試驗設備，能分析試驗過程中出現(xiàn)的各種異常情況，并做出正確的判斷，采取必要的處理措施，確保試驗結(jié)果準確無誤。
4.健全原始記錄填寫及保存制度
原始記錄是試驗過程的真實記載，是分析試驗結(jié)果，提出試驗報告的重要依據(jù)，必須認真填寫。原始記錄一般直接在制成的表格上填寫，內(nèi)容包括試驗項目名稱、產(chǎn)品的規(guī)格型號、試樣的編號、產(chǎn)地或生產(chǎn)廠家、擬作用途、采用試驗標準、試驗條件、試驗環(huán)境溫度及濕度、試驗日期等。原始記錄書寫應整齊，字跡工整，不得隨意涂改；確實因筆誤或其他原因需要更改數(shù)據(jù)時，應在原數(shù)據(jù)上劃一水平線，將正確的數(shù)據(jù)書寫在其上方。原始記錄試驗人、計算人、復核人簽名要齊全，并按規(guī)定保存。
三、文件資料管理
試驗檢測技術(shù)資料必須做到準確、齊全、及時、規(guī)范。
準確是指凡由試驗室提供的試驗結(jié)果必須真實可信，必須是通過試驗得出的結(jié)果，經(jīng)得起驗證和推敲，對控制工程質(zhì)量具有指導作用，使工程所用材料和工程質(zhì)量達到設計和使用要求。
齊全是指由試驗室提供的試驗資料，內(nèi)容必須完整。一是試驗項目無漏項，二是按要求的格式提供全部所需的信息。
及時是指按時提供工程建設需要的有關(guān)試驗資料或數(shù)據(jù)。及時是建立在準確、齊全的基礎上的。
規(guī)范是指由試驗室提供的資料語言精練通順，用詞恰當妥切，無錯別字，字跡清楚、工整，簽字印章清晰齊全，打印裝訂整齊，格式、份數(shù)符合要求。
文件資料管理還應遵循：收發(fā)登記制度、收閱和簽發(fā)制度、分類歸檔保存制度。
四、公路路基路面現(xiàn)場測試的基本術(shù)語和符號
1、路基寬度 subgrade width
為行車道與路肩寬度之和，以m計。當設有中間帶、變速車道、爬坡車道、緊急停車帶時，尚應包括這些部分的寬度。
2、路面寬度pavement width
包括行車道、路緣帶、變速車道、爬坡車道、硬路肩和緊急停車帶的寬度，以m計。
3、路基橫坡subgrade cross slope
路槽中心線與路槽邊緣兩點高程差與水平距離的比值，以百分率表示。
4、路面橫坡pavement cross slope
對無中央分隔帶的道路是指路拱表面直線部分的坡度，對有中央分隔帶的道路是指路面與中央分隔帶交界處及路面邊緣與路肩交界處兩點的高程差與水平距離的比值，以百分率表示。
5、路面中線偏位deviation of pavement center-line
路面實際中心線偏離設計中心線的距離，以mm計。
6、壓實度degree of compaction
筑路材料壓實后的干密度與標準最大干密度之比，以百分率表示。
7、平整度 roughness
路面表面相對于理想平面的豎向偏差。
8、彈性模量 elastic modulus
材料在彈性極限內(nèi)應力與應變的比值。
9、水泥混凝土強度strength of cement concrete
水泥混凝土標準試件在規(guī)定條件下養(yǎng)生后的抗壓強度。
10、彎沉deflection
在規(guī)定的荷載作用下，路基或路面表面產(chǎn)生的總垂直變形值（總彎沉）或垂直回彈變形值（回彈彎沉），以0.01 mm為單位表示。
11、構(gòu)造深度texture depth
路表面開口空隙的平均深度，即宏觀構(gòu)造深度TD，以mm計。
12、擺值British pendulum number
用擺式摩擦系數(shù)測定儀測定路面在潮濕條件下的摩擦系數(shù)表征值，為摩擦系數(shù)的100倍，即BPN。
13、橫向力系數(shù)sideway force coefficient
與行車方向成20°偏角的測定輪以一定速度行駛時，專用輪胎與潮濕路面之間的測試輪軸向摩擦阻力與垂直荷載的比值，簡稱SFC，無量綱。
14、滲水系數(shù)water permeability coefficient
在規(guī)定的初始水頭壓力下，單位時間內(nèi)滲入路面規(guī)定面積的水的體積，以mL/min計。
15、路面錯臺faulted joint slabs
不同構(gòu)造物或相鄰水泥混凝土板塊接縫間出現(xiàn)的高程突變，以mm計。
16、車轍 rut
路面經(jīng)汽車反復行駛產(chǎn)生流動變形、磨損、沉陷后，在車行道行車軌跡上產(chǎn)生的縱向帶狀轍槽，車轍深度以mm計。
17、土基的現(xiàn)場CBR值field CBR of soil subgrade
在公路土基現(xiàn)場條件下按規(guī)定方法進行貫入試驗，得到荷載壓強――貫入量曲線，讀取規(guī)定貫入量的荷載壓強與標準壓強的比值，以百分數(shù)表示。
