Ｇ３０ １ ２高速公路阿克苏段路面检测技术分析 崔建英 （公路建设（集团）有限责任公司阿克苏蓝图公路设计有限责任公司，阿克苏８４３０００） 摘要：以Ｇ３０１２高速公路阿克苏段为实例，分 １ 工程概况 别对路面雷达检测路面结构厚度、激光路面平整 Ｇ３０１２高速公路起终点分别为和田、吐鲁 度检测、落锤式弯沉仪在路面承载力检测三项技 番，公路全长１ ９３１ ｋｍ，连接库尔勒、阿克苏、阿图什、 术进行了阐述分析。 喀什等多个地区，其中阿克苏段长２１３ ｋｍ。该路段设 关键词：Ｇ３０１２高速公路；阿克苏段；路面检测； 计速度为８０ ｋｍ／ｈ，路基宽度１２．０ ｍ（双向４车道）， 分析 采用二级公路标准。公路建成后，为调查施工质量， 中图分类号：Ｕ４１８．５４ 文献标识码：Ｂ 对路段厚度、平整度、承载力等参数进行检测。 ２ 路面雷达技术在路面厚度检测中的应用 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ２．１探地雷达技术基本原理 ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｇ３０ １ ２ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ 探地雷达属于无损检测技术的一种，其本质原理 是利用了波的反射，即发射天线向路面下发射高频电 （Ａｋｓｕ ｓｅｃｔｉｏｎ） 磁波，当电磁波在传播过程中遇到不同介质界面就会 发生反射，此时地面接收器接收反射回的电磁波信号 ＣＵ／Ｊｉａｎ——ｙｉｎｇ 加以分析，便可识别出反射体的空间形态、介质特性、 （Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｄｄ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ａｋｓｕ 精确位置等，见图１ Ｅ２］。 Ｂｌｕｅｐｒｉｎｔ Ｒｏａｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，ＸｉｎｊｉａｎｇＡｋｓｕ ８４３０００ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｇ３０１２ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ（Ａｋｓｕ ｓｅｃｔｉｏｎ）ａｓ 发射天线 ．堡鉴 垡。发射天线 接‘ 线空气 ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｔｈｒｅｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ—ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｇｒｏｕｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｎｇ ｒａｄａｒ， ｌｆａｔｎｅｓｓ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｐａｖｅｍｅｎｔ，ｐａｖｅｍｅｎｔ ｂｅａｔｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｔｅｓｔ ｏｆ ｆａｌｌｉｎｇ ｗｅｉｇｈｔ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｇ３０１２ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ；Ａｋｓｕ；ｐａｖｅｍｅｎｔ ｄｅｔｅ— ｃｔｉｏｎ；ａｎａｌｙｓｉｓ 引言 截止到２０１６年ｌ２月底，自治区高速公路通 图１ 探地雷达技术基本原理 车总里程突破４ ５００ ｋｍ。另据《日报》消息，２０１７ ２．２探地雷达的具体应用 年公路建设计划开工项目２ ９３３个，项目总投资 探地雷达发射的电磁波向下探测会照射一定面 超过７ ５７１亿元，届时自治区公路网必然更加完善。 积，而由于本项目路基为碎石层结构，路面底部通常 作为重要的基础设施工程，高速公路具有规模大、投 不平整，因此探地雷达测得的信息是照射面积散射返 资多、质量要求高等特点…。加强新建公路质量检测 回的电磁波信息，见图２。 管理已成为重要工作。 路面平均厚度计算： ｈ＝ ×ｉ／２ …………………………………（１） 收稿日期：２０ｌ７—０５—２３ 式中： 一路面平均厚度， 一电磁波在该路面的 作者简介：崔建英（１９７Ｏ一），女，河南宜阳人，工程师。 传播速度； 一电磁波从发射到接收的平均时间。 一２３— 崔建英：Ｇ３０１２高速公路阿克苏段路面检测技术分析 图２实际回波探测结果 路段采用ＳＩＲ一３０００型路面厚度雷达，形式为 ２．５ ＧＨｚ空气耦合天线车载移动式，并采取钻芯取样 法与其进行对比 ，对比结果见表１。可知雷达检测 厚度与取芯厚度（即实际厚度）相差无几，精确度完全 满足要求，同时又具有简单、快速、无损等突出优点。 此外，经本项目估算，雷达测厚成本为３．５万元／千 米，而钻芯测厚成本约６．０万元／千米，成本相差很大 （设置５０个测点／千米）。在抽查路段中，路面厚度均 在２９ ｃｍ以上，符合设计标准，合格率为１００％。 表１ 雷达检测和取芯检测厚度结果对比（单位：ｃｍ） ３ 激光路面平整度检测技术的应用 常用的路面平整度检测方法有直尺最大间隙法、 连续式平整度仪均差方法、颠簸累积值法、激光平整度 仪检测法 。世界银行组织以激光平整度仪为标准设 定了国际平整度指数（ＩＲＩ），该指数当作参考标准。 ３．１ 激光路面平整度检测技术原理 激光路面平整度检测技术本质是利用了激光测 距原理，将多个（一般多于两个）激光位移传感器安设 在一标准刚性梁上，刚性梁可设置在车尾部。随着承 载车的行走，测试仪会自动记录激光发射口到路面的 距离，并绘制折线图输出，可以直观了解路面的变化 情况。原理见图３ 。 激 路面 图３ 激光路面平整度检测技术原理 一２４一 ３．２激光路面平整度检测技术的应用 采用ＬａｓｅＰｒｏｆ（型号ＥＰ一０９３３０），参数规格见 表２。为验证激光检测仪的准确性和确定最适车速， 采用精密水准仪作为对比样本。对比路段取样 ２００ ｍ，中间不均匀取５０个点。 首先用水准仪测出各点高程并绘制变化折线，然 后再进行激光测距并进行对比。本项目对比见图４， 可知两者折线图凹凸走向完全一致，相对误差不超过 ４．０％，满足要求。路面ＩＲＩ在１．５ ｍ／ｋｍ以内，满足 行车安全性和舒适性，整体平整度合格。 表２ ＬａｓｅＰｒｏｆ参数 项目 参数 激光传感器个数 ２ ５个 加速度计个数 １个 传感器分辨率 Ｏ．０５ ｍｍ 采样频率 ｌ６ ｋＨｚ 采样间距 １．０—６２０ Ｃｎｌ 最大采样速度 １５０ ｋｍ／ｈ 一 暑 ｇ 、－一 谴 ０ ｌ２Ｏ １４０ ｌ６Ｏ Ｉ８０ ２ｏ０ 距离（ｍ） （ａ）激光平整度检测 ６０ 、 ｌ ４０ 一 姬２０ 繁 Ｏ 距离（ｍ） （ｂ）水准仪检测 图４激光测距和水准仪对比 ４落锤式弯沉仪在路面承载力检测中的 应用 ４．１ 落锤式弯沉仪技术原理 落锤式弯沉检测系统（ＦＷＤ）由拖车（包括加载 系统和位移传感器）与微机控制系统（包括控制与数 据采集处理部分）组成。在计算机控制下，把一定质 山东交通科技 量的重锤由液压传动装置提升到一定高度后自由落 下，冲击力作用于承载板并传递到路面，产生脉冲载 荷导致路面瞬间变形，分布在不同位置的传感器会及 ２０１７年第４期 表４对比路段部分检测结果对比（单位：Ｏ．０１ ｍｍ） 时记录路面结构层的变形情况，将信号传递给计算 机，进而测算出在动态载荷作用下产生的动态弯沉和 弯沉盆。 ４．２检测方法和技术指标 针对不同的路面结构可采用不通的沉盆半径，本 项目属于柔性沥青路面，设计传感器分布在载荷中心 ２．５ ｍ范围内。如果路面结构硬度增加，则影响半径 也会增加，此时传感器分布半径也要适当扩大（３．０～ ４．０ ｍ）。 采用ＨＡＤ／ＪＧＦＷＤ一２００型落锤式弯沉仪，技术 指标见表３。根据实际路况，设计冲击载荷８０ ｋＮ，行 车速度６０ ｋｍ／ｈ。 表３ ＨＡＤ／ＪＧＦＷＤ一２００型落锤式弯沉仪技术指标 项目 一目昌＿参数 【０．０一道 ∞∞ 冲击载荷 ２０～１３Ｏ ｋＮ 弯沉精度和分辨率 ２％，０．５ ｍ 每点测试速度 １５—２０秒／点 最大行车速度 １２Ｏ ｋｍ／ｈ ＤＭＩ距离传感器精度 Ｏ．１％ ４．３落锤式弯沉仪实际应用分析 为了保证检测精确度，将ＦＷＤ和贝克曼（ＢＢ）弯 沉检测法做对比，选择对比路段长３００ ｍ。（１）用油 漆标记起点位置；（２）用ＢＢ法对定点进行回弹弯沉 测定，并将数据记录；（３）利用ＦＷＤ法在同一点对其 进行测定，位置偏差要求小于３０ ｍｍ。两种方法数据 统计汇总见表４，绘制分布图进行分析，见图５。可知 两种检测方法差值在０．１ ｍｍ以内，验证了ＦＷＤ法的 准确性，可以大范围使用。通过测量，路段弯沉值均 在１．５ ｍｍ以下，各项指标均符合要求。在使用ＦＷＤ 法时需要注意：（１）遇到坑洼或裂缝地段，会影响该方 法的准确性，尽量避免采集数据；（２）在路况较好、等 级较高路段中非常适合采用该方法。 ＦＷＤ变沉值／（０．Ｏ１ｍｍ） 图５ ＢＢ和ＦＷＤ法测得弯沉值对比 ５ 结语 Ｇ３０１２高速公路建设规格高，涉及范围广，是新 疆自治区高速交通网的重要组成部分。经探地雷达 检测，路面厚度均大于２９ ｃｍ，满足标准；经激光路面 平整度检测，其路面ＩＲＩ在１．５ ｍ／ｋｍ以内，符合标 准；经落锤式弯沉仪检测，其路面承载力也符合要求。 参考文献： ［１］ 李晓明，刘元烈，石飞荣，等．高速公路半刚性基层沥 青路面养护检测与养护维修技术研究［Ｊ］．公路交通技术， ２０１０（１０）：３０—３３． ［２］ 刘可，谭积青，马立军，等．广东省高速公路路面检测 与养护技术现状及发展［Ｊ］．公路，２０１２（９）：３０—３４． ［３］ 封晓黎．高新技术在高速公路路面检测中的应用 ［Ｊ］．公路与汽运，２０１０（８）：２８—３２． ［４］ 张海峰，魏连雨，宋杨，等．高速公路路面检测抽样规 模对使用性能的影响研究［Ｊ］．公路，２０１５（１１）：５２—５４． ［５］ 汪成，袁春毅，郭瑾．连霍高速段沥青路面检测 与病害成因分析［Ｊ］．公路交通科技（应用技术版），２０１６ （３）：２５—２９． 一２５一
