路基路面现场试验检测技术

1、路基路面的基本概念

路基路面工程包括路基、基层、面层三部分。

1.1路基

路基是在天然地表面按道路设计的平面线形和设计横断面开挖或填筑而成的岩土结构物，是路面结构层的基础。按填筑材料路基分为填土路基、填石路基和土石混填路基。

路床是指路面结构层底面以下0.80m范围内的路基部分，在结构上分为上路床（0～0.30m）和下路床（0.30～0.80m）。

路堤是高于原地面的填底面以下方路基，路堤在结构上分为上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下0.80～1.50m范围内的填方部分，下路堤是指上路堤以下的填方部分（>1.50m）。

路堑是指低于原地面的挖方路基。

填石路堤是指用粒径大于37.5mm且含量超过总质量70%的石料填筑的路堤。 土石路堤是指石料含量占总质量30%～70%的土石混合料修筑的路堤。

2.1 基层

基层又可分上基层、下基层和底基层。

基层：直接位于沥青面层下、用高质量材料铺筑的主要承重层或直接位于水泥混凝土面板下、用高质量材料铺筑的一层称作基层，基层可以是一层或两层，可以是一种或两种材料。

底基层：在沥青路面基层下、用质量较次材料铺筑的次要承重层或在水泥混凝土路面基层下、用质量较次材料铺筑的辅助层称作底基层。底基层可以是一层或两层以上，可以是一种或两种材料。

路面基层、底基层的类型主要有无机结合料稳定类、有机结合料稳定类和粒料类，高等级公路路面基层广泛采用无机结合料稳定类，有时也使用有机结合料稳定类，无机结合料稳定类（俗称半刚性材料）是在粉碎的或原状松散的土中掺入一定量的无机结合料（包括水泥、石灰或工业废渣等）和水，经拌合得到的混合料在压实与养生后，其抗压强度符合规范要求的材料，其种类可分为水泥稳定

类、石灰稳定类、综合稳定类和工业废渣稳定类（主要是石灰粉煤灰稳定类），包括水泥稳定土、石灰稳定土、水泥石灰综合稳定土、石灰粉煤灰稳定土、水泥粉煤灰稳定土及水泥石灰粉煤灰稳定土等，其中土作为基层材料的骨架，水泥和石灰则属于基层材料的胶凝物质。

1.3面层

面层是直接承受车辆荷载和大气因素作用并将荷载传递到基层的结构层，按

修筑材料面层分为水泥混凝土（刚性）路面和沥青混合料（柔性）路面两类，目前高速公路、干线公路一般以沥青混合料路面为主，一般分两层或三层铺筑，各层混合料类型不同。沥青面层一般包括封层、粘层、联接层、下面层、中面层、上面层等层次。

2、路基路面现场检测检测技术

随着公路交通事业的快速发展，公路路基路面的使用质量不断提高，快速的、科学的检测技术不断的发展，根据路基路面的质量检测需要及检测现状，本次主要介绍路基路面压实质量、厚度、弯沉、平整度、、抗滑性能、车辙、地基承载力、道路技术评定等八项内容的检测技术。

2.1 压实质量

目前路基路面压实质量检测方法有挖坑灌砂法、核子密湿度仪测定法 环刀法、取芯法、无核密度仪测定法、沉降差法、灌水（水袋）法等。

2.1.1挖坑灌砂法

适用范围：本方法适用于在现场测定基层、沙石路面及路基土等各种材料压实层的密度和压实度的检测，不适用填石路堤等有大空洞或大空隙的材料压实层的压实度的检测。 注意事项：

①灌砂筒的选择：当集料的最大粒径小于13.2mm，测定层的厚度不超过150mm时，宜采用Ф100mm的小型灌砂筒；当集料的最大粒径大于或等于13.2mm，但不大于31.5mm，测定层的厚度不超过200mm时，宜采用Ф150mm的大型灌砂筒。

②量砂的选择及密度、锥体体积的标定：量砂为0.30-0.60mm级配砂。

③含水率称量精度的选择：对细粒土、中粒土、粗粒土分别为0.01g、0.1g、1g。

2.1.2核子密湿度仪测定法

适用范围：本方法适用于现场用核子密湿度仪以散射法或直接透射法测定路基或路面材料的密度和含水量，并计算施工压实度，目前核子密湿度仪法反射和透射两种检测方法，包括常规、沟槽、薄层三种检测模式，核子仪的优点是使用方便、检测速度快，作为非破损的检测方法，在同一位置可重复检查，对沥青路面监测不同的碾压功和施工工艺对压实度造成变化，缺点由于受测定层温度及多种环境因素的影响，其测定值的波动性较大，因属于放射性检测方法，检测时必须经常对设备进行标定。

检测设备：

①浅层核子仪：指测量深度30cm的核子密度测试仪，如MC-3C和MC-4C型。 ②中层核子仪（双杆核子仪）：测量深度60-90cm的核子密度测试仪，如MC-S-24和MC-S-36型。

③深层核子仪：最大检测深度没有限制，具体检测深度取决于检测电缆长度和制备的检测孔深度，如CPN-501DR型。

注意事项：

①核子仪的标定：因每台仪器的放射源的活度和探测效率不一样，每台设备需建立标定关系，多台设备不能共用，核子仪12月以内必须找专业机构用标定块标定1次；

②检测结果的干扰：表面接触间有空隙、材料的影响、放射源的影响； ③检测数据处理：对沥青路面检测时，每次测定以13个测点的平均值作为一个数据。

2.1.3环刀法

适用范围：本方法适用于在工程现场用环刀测定土基及路面材料的密度及压实度，检测时环刀中部处于压实层厚的1/2深度。

2.1.4取芯法

适用范围：适用于现场取芯检测沥青面层的压实度。

注意事项：取芯应在路面完全冷却后进行，对普通沥青路面通常在第二天取

样，对改性沥青及SMA路面宜在第三天以后取样。

2.1.5无核密度仪测定法

适用范围：本方法适用于现场用无核密度仪快速测定沥青路面各层沥青混合料的密度，并计算施工压实度，但测定结果不宜用于评定验收和仲裁。

仪器设备：无核密度仪是相对于核子密度仪来说的多种不使用同位素放射源检测土工材料密度的各种检测仪器的统称，在过去的三十多年中，先后有数十种无核密度和湿度检测技术形成商品，比如前几年的EDG、PT和PQI等等，每一种产品问世时都被叫做无核密度仪，所以无核密度仪这个概念在不同的时期代表不同的内容，最新的两种被称作无核密度仪的产品是利用电磁法原理发射的电磁波在材料中的能量吸收和损耗来检测材料的密度，但到目前，任何一项无核技术都距离取代核子仪还相差遥远。

注意事项：

①土工材料中各种组成成分的介电常数大约位于1-6之间，水的介电常数为80左右，所以即使材料中存在极少量的水份，也会对电磁波的传播产生很大的影响，所以，土壤等常规的材料中含有的水分使电磁密度仪的检测结果没有任何意义，除了部分热沥青混合料以外，无核电磁密度仪完全不能用于检测其它土工材料，目前美国、日本等国家推出了土壤无核密度仪，其效果如何因没有使用不知如何。

②使用无核密度仪时需严格标定和试验比对。 2.1.6沉降差法

适用范围：本方法适用于现场检测填石路堤和土石混填路堤的压实质量。 注意事项：

①在检测过程中宜采用试验段确定控制的高差标准，目前相关规范推荐采用振压两遍标高差不大于2mm控制。

②预埋测试高程的宜采用带脚的铁垫块，以免振动压实过程中滑移。 2.1.7灌水（水袋）法

适用范围：本方法适用于现场检测粗粒土及土夹石路堤。 2.2 厚度

目前路基路面厚度检测方法有挖坑及钻芯法、短脉冲雷达测定法。

2.2.1挖坑及钻芯法

适用范围：本方法适用于路面各层施工过程中的厚度检验及工程交工验收检查使用。

2.2.2短脉冲雷达测定法

适用范围：本方法适用于新建、改建路面工程质量验收和旧路加铺路面设计的厚度调查。 工作原理：

地质雷达检测公路面层厚度属于反射波探测法，其基本原理与大家所熟悉的探空雷达相似，即向地下发射一定强度的高频电磁脉冲波，地质雷达接收并记录这些反射信息，电磁波在特定介质中的传播速度是不变的，因此根据地质雷达记录上的地面反射波与地下反射波的时间差△T，即可据公式算出该界面的埋藏深度H：

H=V²△T/2

对于公路面层检测而言，H即为面层厚度，式中V是电磁波在地下介质(面层)中的传播速度。

雷达工作原理示意图

地质雷达检测厚度的可行性：

地质雷达检测公路面层厚度是一种无损连续检测手段，其对具体点位的检测误差主要取决于换算速度，对于高等级公路而言，由于施工材料及工艺要求很严，其面层雷达波速度变化较小，检测误差相对较小。经实践对比，地质雷达检测结果与取芯结果较为一致，因此，地质雷达替代钻孔取芯应该可行的。

传统的钻孔取芯法对面层具有一定的破坏性，因而其检查频度受到严格限制，模拟试验表明，根据现行质量检测标准规定的钻孔取芯频率所做的面层厚度评价具有很大的随机性，很难保证施工质量，为了客观评价面层厚度，必须引入一种可靠的、能够密集采样的无损检测手段，地质雷达恰恰属于这种先进的新技术，此外，地质雷达在面层厚度微观评价以及施工管理中的特殊作用，是常规钻孔取芯法根本无法提供的，因此，在公路质量检测领域使用地质雷达检测技术是符合快速无损检测技术发展要求的。

短脉冲雷达是目前公路行业用于路面厚度无损检测应用最广的雷达，具有测值精度高、工作稳定等特点。

系统测量精度要求

测量精度（cm） ＜10 10～25 注意事项：

测量误差（mm） ±3 ±5 测量精度（cm） ＞25 测量误差（mm） ±10 ①因雷达检测原理是电磁波，检测介质的介电常数对测试结果精确度影响至关重要，如检测介质中含水量的不同会造成介电常数不同，所以在晴天和雨天检测同一路段的数据，误差可达到20%，因此检测时路面含水率要稳定；

②天线的选择相当重要：一是电线的频率，天线的检测频率决定检测精度，路面厚度小于10cm时，宜选用频率大于2GHz的天线，路面厚度为10～25cm时，宜选用频率大于1.5GHz的天线，路面厚度大于25cm时，宜选用频率大于1GHz的天线；另一个天线的类型，因路面检测一般采用车载方式，雷达的天线是悬挂在空气中，一定选择空气耦合型天线；

③雷达最小分辨层厚不应小于40mm，因雷达的分辨率为波长的一半，假定在面层传播速度为10cm/ns，分辨层厚40mm，天线主频就要大于1.25GHz。

④检测过程中雷达波检测记录的是时间，必须加强芯样的标定，现场检测时，每一标段都应进行一次芯样标定或取样间距不宜超5Km。

2.3弯沉

弯沉作为评估路基路面承载力指标主要方法之一，虽与路基路面承载力不存在简单的线性关系，但从某种程度上反映了路基路面的承载力，弯沉是指路基路

面表面在规定标准车/荷载作用下产生的总垂直变形（总弯沉）、垂直回弹变形（回弹弯沉）、瞬时动态变形（动弯沉），目前弯沉的检测方法有贝克曼梁法、自动弯沉仪法、落锤式弯沉仪法和激光弯沉仪法四种，本次介绍前三种检测方法。 2.3.1贝克曼梁测定法

贝克曼梁由美国A.C.Benkilman于1953年发明，作为补强设计及施工时弯沉检测的手段，在全世界得到了广泛应用，贝克曼梁法测试的弯沉为回弹弯沉，属静态弯沉，在我国已作为路面设计的标准方法和基本参数，目前施工监理检测一般采用贝克曼梁测定法测定弯沉。

注意事项：

①标准车的选择：根据国内外研究资料，影响路表弯沉测定的主要因素为荷载大小、轮胎尺寸、轮胎间距和轮胎压力，我国一直采用解放牌CA-10B型和黄河牌JN-150型作为标准车，目前这两种车型渐趋灭绝，如何选择标准荷载车应注意。

②采用半刚性基层的沥青路面弯沉的影响范围大至3-5m,采用贝克曼梁测弯沉时，宜选用5.4m的弯沉仪，确需选用3.6m弯沉仪时，需进行支点修正；

③高速沥青路面采用贝克曼梁法测试弯沉时，应选用千分表。 2.3.2自动弯沉仪法

因贝克曼梁测试弯沉存在工作效率低、测试精度不易保证，我国从20世纪80年代开始引进英、法等国自动弯沉仪，目前我国交通部公科所已经研制有自动弯沉仪测试车，自动弯沉仪测试的弯沉为总弯沉，属静态弯沉。

注意事项：

①因自动弯沉仪测试的弯沉为总弯沉，和贝克曼梁测试的回弹弯沉是由区别的，采用自动弯沉仪测试弯沉时，需和贝克曼梁法建立相关关系；

②测试速度对结果有一定的影响，国内外资料表明，当弯沉水平小于40时，影响较小，但弯沉超过40时，测试结果差别较大，为减小车速对测试结果的影响，测试时需控速3.5km/h±0.5 km/h内；

③一般横坡不会影响弯沉测值，但在较大超高路段，影响就不能忽略，因此横坡大于4%要修正。 2.3.3落锤式弯沉仪法

适用范围：

①现场测定路基或路面表面动态荷载下动态弯沉及弯沉盆，经转换至回弹弯沉后可用于评定道路承载能力；

②并可由此反算路基路面各层材料的动态弹性模量，该技术在国际上一直是热门研究课题，各种反算方法层出不穷，但目前在我国应用范围极为有限。

③还可用于调查水泥混凝土路面接缝的传力效果、探查路面板下有无空洞及空洞的修补效果等。

检测仪器及工作原理：

落锤式弯沉仪（简称FWD）工作原理为标准质量的荷载重锤以一定高度自由落体于一个橡胶缓冲器的平台上产生冲击荷载，冲击荷载通过平台下面的承载板传递到路面，在此冲击荷载的作用下，路面变形并形成弯沉盆，通过对地震检波器的实测震动曲线进行积分，得到每一个检波器的位移，从而达到检测弯沉及弯沉盆的目的，该设备是国际最先进的道路无损检测设备之一，具有检测精度高、重复性好、检测快捷安全等特点，该设备检测的弯沉为动态弯沉及弯沉盆。

仪器设备：落锤式弯沉仪

PRI2100型落锤式弯沉仪

注意事项：

①因落锤式弯沉仪测试的弯沉为动态总弯沉，和贝克曼梁法的静态回弹弯沉不可直接对比，采用落锤式弯沉仪测试弯沉评价道路承载能力时，需和贝克曼梁法建立相关关系。

②落锤式弯沉仪检测时，第一锤稳定锤，结果往往不稳定，需达第二及第三锤，舍弃第一锤的结果。

另外，沥青路面的弯沉检测以沥青面层平均温度200C时为准，当路面平均温度在200C±20C以内可不修正，在其他温度测试时，对沥青层厚度大于5cm的沥青路面，弯沉值应予温度修正，沥青层平均温度t=(t25+tm+te)/3，其中t25、

tm、te由to查表，to为前5日的日平均气温（为日最高气温与最低气温的平均

值）和路表温度之和。

2.4平整度

平整度的测试设备一般分为断面类及反应类两大类，断面类实际测定的是路基路面表面的凹凸情况，而反应类利用路面凹凸引起的车辆的振动颠簸，测得驾驶员和乘客直接感受的平整度指标。目前平整度检测方法常用的有三米直尺法、连续式平整度仪法（八轮仪法）、车载式颠簸累积仪法、车载式激光平整度仪法四种。

2.4.1三米直尺法

三米直尺检测平整度属于断面类的检测设备，以三米直尺基准面距离路表面的最大间隙表示路基路面的平整度，以mm表示。

断面类检测设备实际测定路基路面表面凹凸状况，还可以用水准仪精确测定路面高程得到，国际平整度指数（IRI值）就是根据路面纵断面高程依据模型采用标准程序计算得到。

三米直尺与三米连续式平整度仪法测试原理相同，测定结果有较好的相关性。

2.4.2连续式平整度仪法（八轮仪法）

连续式平整度仪检测平整度属于断面类的检测设备，以测量路面的不平整度的标准差σ表示路面的平整度，以mm表示。

本方法适用于测定路表的平整度，评定路面的施工质量和使用质量，但不适用于在较多坑槽、破损严重的路面上检测。

在国内外连续式平整度仪种类很多，长度和结构各不相同，如长度同样为3m的平整度仪,有4轮、8轮、16轮等多种，我国使用连续式平整度仪标准规定

的三米八轮平整度仪。

注意事项：

①因国际上平整度以国际平整度指数IRI值表示，连续式平整度仪测定的平整度以标准差σ表示，两者之间近似0.6倍关系，但由于不同时期我国修建高速公路的技术水平、施工设备、施工工艺等的差别，特别是随着路面施工大型设备的引进、施工工艺的提高施工质量越来越好，所以出现了不同时期的回归方程。现将初步掌握的公式列出：

a、京津塘高速公路： σ=0.6887³IRI-0.7968 b、陈海安： σ=0.695³IRI-0.73 c、沪宁高速公路： σ=0.5³IRI-0.1 d、长吉、石安高速公路： σ=0.5909³IRI-0.0976 e、98年太原鉴定会确定： σ=0.6³IRI

②平整度计算值以标准差表示，所以与计算区间的长度有很大关系，计算区间越长，标准差越小，下图为计算区间和标准差的关系图，日本规定计算区间长度为100-300m,我国根据习惯和参照国内外经验规定计算区间为100m。

2.4.3车载式颠簸累积仪法

车载式颠簸累积仪检测平整度属于反应类检测设备，本方法规定用车载式颠簸累积仪测量车辆在路面上通行时后轴与车厢之间的单向位移累积值VBI表示

路面的平整度，以cm/km计，这种累积值的大小与仪器装载车的底盘悬挂系统特性有关，因此仪器装车后必须经过标定校正，与路面养护规范中规定使用的3米直尺、平整度仪的标准差或国际平整度指数等建立起对应关系后，就能快速，准确地评价路面平整度。

本方法适于测定路面表面的平整度，以评定路面的施工质量和使用期的舒适性，但不适用于在已有较多坑槽、破损严重的路面上测定。

仪器设备：

车载试验颠簸累积仪安装示意图

1-测试车；2-数据处理器；3-电瓶；4-后桥； 5-挂钩；6-底板； 7-钢丝绳；8-颠簸累积仪传感器

注意事项：

①检测结果移累积值VBI与测试车机械系统的振动特性和车辆行驶速度有关，减振性能好，则VBI测值小，车速越高，VBI测值越大，因此该类设备必须通过对机械系统良好的保养和检测时严格控制车速来保持测定结果的稳定性。

②用车载式颠簸累积仪测出的颠簸累积值VBI，与用连续式平整仪测出的标准差、激光平整度仪测出的国际不整度指数IRI值概念不同，可通过对比试验，建立两者的相关关系，将VBI值换算为σ或IRI值，用于路面平整度评定。

③比对试验：分别选取了代表优 良、中、次、差5个平整度不同的路段，

每个路段长度为不小于300米，平整度比较均匀、没有过大的差别，且纵坡变化较小、平坦、直线路段，选用激光平整度仪和颠簸累积仪分别进行测定，计算出各段的国际平整度指数(IRI)与相应路段的颠簸累积值(cm／km)数据进行回归分析，绘制出关系曲线，建立起相关关系。 2.4.4车载式激光平整度仪法

车载式激光平整度仪属于断面类检测设备，采集的数据是路面相对高程值，结果以100m为区间应用模型采用IRI标准程序计算的IRI值表示路面平整度，以m/km表示。

国际平整度指数（IRI）的概念是以四分之一车在速度为80km/h时的值为IRI值，单位用m/km，IRI其实是一个无量纲的指数，因为它来自于四分之一车模拟统计值，但习惯上用m/km表示。

车载式激光平整度仪基本参数

序号 1 2 3 4 5 6 7 名 称 检测间隔（mm） 纵向断面高程检测准确度（mm） 连续检测距离（km） 检测速度（km/h） 纵断向剖面波长可检测范围（m） 可检测国际平整度指数（IRI值）范围（m/km） 距离标定误差 要 求 ≦500 ≦0.5 ≥50 30-100 1.2-30.5 0-10 ≤0.1%

检测设备：

路面激光平整度测试设备（COPRES-13）

注意事项：

①使用时应对车载式激光平整度仪进行距离标定，因车载设备的距离靠轮胎的周长和转数确定，标定路段不小于500m，误差不大于0.05%；

②激光平整度仪的重复性检验，选择IRI值小于3.0m/km的段落，进行10次重复性试验，10次试验所测IRI实测偏差系数Cv不大于5%；

③激光平整度仪的相关性检验，分别选取了IRI值为0-2.0、2.0-3.0、3.0-4.0、4.0-5.0四个平整度不同的路段，路段长度不小于300m，先用精密水准仪或手推式精密断面仪测量路面的IRI标，后用激光平整度仪重复实测5次，计算各路段IRI实测，采用线性回归公式和相关系数计算公式计算相关关系和相关系数；

④激光平整度仪受水的影响较大，在下雨和路面有流水的情况下不适合检

验。

2.5抗滑性能

抗滑性能指标主要针对路面而言，目前路面抗滑检查指标包括有摩擦系数、横向力系数、表面纹理度（路面构造深度）三种。 2.5.1摩擦系数

目前我国测定摩擦系数的方法为摆式仪法，该方法适用于测定沥青路面、标线或其他材料试件的抗滑值，用以评价路面或材料在潮湿状态下的抗滑能力，测量结果以BPN表示。 注意事项：

①摆值BPN受路面温度影响较大，各国以20℃为标准温度，当路面为其他温度时应修正；

②测量摆值时应于路面行车方向一致，摆值BPN于石料磨光值PSV有良好的相关性，BPN=PSV*0.51+25.2。

2.5.2表面纹理度（路面构造深度）

表面纹理度（路面构造深度TD）,是路面粗糙度地重要指标，目前检测方法有手工铺砂法、电动铺砂仪法和车载式激光构造深度测定仪法三种。

1、手工铺砂法

本方法适用于测定沥青路面及水泥混凝土路面表面构造深度。 注意事项：检测过程中选择粒径为0.15-0.30mm洁净量砂。

2、电动铺砂仪法

电动铺砂仪法和手工铺砂法原理相同，在我国有一些检测单位使用，使用该方法时电动铺砂仪标定至关重要，每次使用前需选用玻璃板进行标定，保证标定所用量砂和试验检测员和现场试验一致。

3、车载式激光构造深度测定仪法

本方法适用于在新建、改建路面在正常行车条件下测定路面构造深度，但不适用于带有沟槽构造的水泥混凝土路面构造深度检测。

激光构造深度测定原理是利用激光测距的原理测量地面材料颗粒表面以及材料颗粒之间的深度变化的情况，输出的测试结果是沿测线断面一定间距长度内的平均深度数据，与铺砂法的一定面积内的平均深度数据还是有所差别。

检测设备：

ARAN3道路多功能检测车

注意事项：

①激光构造深度测定结果计算区间问题，目前相关规范均没有明确规定，只有路况评定标准提出检测结果按20m为单位保存，如何确定计算区间还需研究； ②激光构造深度法必须和手工铺砂法对比试验做建立相关关系，试验选定构造深度分别0-0.3mm、0.3-0.55mm、0.55-0.8mm、0.8-1.2mm范围内4个100m段落，手工铺砂法在每段至少试验10处计算构造深度平均值，用激光构造深度法测测试路段平均构造深度值，建立两者的相关关系，相关系数R不小于0.97。 2.5.3横向力系数

用标准的摩擦系数测定车，其测定轮与行车方向呈一定的偏角，且以一定速度在潮湿路面行驶时，试验轮受到的侧向摩擦力与作用在试验轮上的载重之比值，称之为横向力系数，又称侧向力系数(无量纲)，简记为SFC。

我国横向力系数测试技术起步比较晚，为适应我国公路建设发展的需要，“八五”期间由交通部组织，公路所牵头联合攻关，研制成功了我们自己的“路面横向力系数测试车”，其外形及技术性能如下图。

我国自行研制的路面横向力系数测试车

设备构成技术性能指标：

 路面摩擦系数种类 横向力系数

 测试轮角度 与行车方向夹角20度  测试轮垂直载荷 200kgf±1kgf  测试速度

50～80km/h

 最大测试幅值 120(SFC)  横向力系数分辨力

0.01

 计算路段长度 5m-1km

 测试数据输出 双轮侧或任一轮侧SFC值 与CPMS相配套

测试速度和距离

数据能即时显示并存储，同时显示图形

 数据处理上位机 专用工业计算机或便携式计算机  数据采集下位机 STD总线专用工业机  测试轮轮胎 3.00-20.0 光面轮胎  测试轮气压 0.35Mpa  电源

汽车24V电瓶

直流24V～交流220V逆变电源 (便携式计算机备用电源)

设备的结构与组成：

路面横向力系数测定设备的基本构成分成装载车部分、测量机构、供水系统、数据采集处理系统及附属部分:，各个部分协调一致，有机配合才能达到完成采集路面抗滑性能数据的功能。装载车本身是一个移动载体，所有机构装置均附置于载体上，并让其以一定的速度移动来完成测量。测量机构包括测量轮、配重及机械悬浮导轨以及升降装置及横向力传感器等。它的功能是把两个载有恒定配重的测量轮置于装载车前后轴间并成一个固定夹角位置上，能过控制部分自由地升降，当测量轮下降到测量位置时，测量轮与地面接触并自由转动，把产生的横向力传递至拉力传感器上供数据采集系统处理。供水系统包括水罐、水泵、水路，它的功能是湿润测试轮前一定宽度的路面成一条纵向湿润带，模拟最不利条件测得路面的横向力系数。数据采集处理系统包括上位机、下位机、电源及距离、拉力、空气温度等传感器。它的功能是把各个传感器取得的信号加以处理并显示、记录、保留下来，供分析应用。附属部分包括标定系统、上水部分及各种附件工具箱体等。为校验仪器及辅助供水、存放备件、工具等用。

世界上测试摩擦系数的方法有多种，我国采用测试横向力的方法检测摩擦系数，出于以下几方面的考虑。

 充分 体现了高效检测设备的优势，其检测效率远比其它几种方式要高得多。一般来讲加满一罐水能连续检测60～80公里。每天可检测300公里左右单车道路面，这样对于路网的检测评价是十分有利的。

 随着高等级公路的发展，特别是高速公路建设，路面摩擦系数的采集方法也要顾及到人员及设备的安全性，传统的方法需中断交通用摆式仪测量，但在高速公路上中断交通是很困难的。用SCRIM方法测摩擦系数，不用中断交通，能在正常的交通流中测得真实、可靠有效的数据。这样解决了两个方面上的问题，一个方面是数据的采集对操作人员及设备是安全的，另一个方面是采集的动态摩擦系数值更能真实的反映路面的实际抗滑能力。

 路面抗滑不单是解决纵向摩擦系数的问题，有时车辆侧滑引起的交通事故数量也占相当大的比例，特别是在山区车辆侧滑引发的大的恶性事故就更为突出。所以研制方案里必须考虑到测量结果能全面反映路面的抗滑能力。SCRIM由于它的测量轮与车辆行驶方向成20°夹角，所以它不仅能反映出纵向摩擦系数，而是一个综合数据，即有纵向分量又有横向分量，符合车辆在路面上进行的实际情况。

 由于路面横向力系数测定仪(SCRIM)性能优越，1978年十六届世界道路会议推荐在全世界使用该仪器，故该种仪器在全世界的拥有量最多，因此，一些国际公路干线路网的抗滑性能评价标准都是以SCRIM测得的数据SFC值做为评定标准的。我国尽管在这方面起步较晚，但起点可以较高，利用最新技术迎头赶上，这样就和世界公路同行有了一个统一的评定标准，也有利于今后的国际技术交流。

按设计规范要求，高等级公路的抗滑测试是在交工试通车以后的第一个夏季应不小于54SFC值，由于中国国土面积较大，气候条件不尽相同，全国制定统一标准还有待进一步探讨，故而高等级公路的抗滑标准正在实际研究探索当中。 注意事项：

①路面横向力系数测试是一项技术含量较高，较为综合的测试技术，影响的因素比较多，轮胎气压、新旧材料、测试季节、温度、测试速度、不同的测试设备等、因此选用横向力系数测试系统与SCRIM测试系统不一致必须进行换算后使用。

②SFC值的速度修正，现场测试规程规定横向力系数测试标准速度为50km/h±4km/h，但沥青规范给出横向力系数SFC为车速60km/h值，如何换算，目前还未找到好的方法之前建议按下式进行。

SFC(60km/h)SFC测0.22(标测)

式中：SFC(60km/h)——标准测试速度下的等效SFC值；

SFC测——现场实际测试速度下的SFC测试值； ③SFC值的温度修正

测试系统的标准现场测试地面温度范围为20℃±5℃，其他地面温度条件下测试的SFC值必须转换成标准温度下的等效SFC值。

SFC(60km/h,20)SFC(60km/h)修正值

式中：SFC(60km/h,20)——标准测试速度、20℃测试温度下的SFC值；

2.5.4其他先进抗滑检测技术 1、能量损失法检测路面抗滑性能

代表设备有日本制造的动态旋转式摩擦系数测定设备，该设备与摆式仪和SCRIM系统有良好的相关性，目前我国已有单位在使用该设备。

2、制动滑溜同步法检测路面抗滑性能

代表设备为美国ITX公司生产的Friction Tester拖车是另一种较为综合的摩擦系数测试设备，如下图：

美国ITX公司生产的Friction Tester测试车

2.6车辙

沥青路面车辙在许多国家作为单独评价通车后路面性能状况的一个指标，

但我国早期有关规范中把它作为路面破损诸多病害的一种，与其他破损指标合并计算与评价，近年来随着国内高速公路的大量通车运行及车辙的日益严重，交通部2004年3号令《公路工程竣（交）工验收办法》和《公路技术状况评定》（JTG H20-2007）均把车辙作为单独指标进行评定。 高速公路形成的典型车辙断面有以下7种：

目前我国检测车辙的方法路面横断面仪法和车载式激光车辙仪法，其中路面横断面仪法属于传统的检测方法，车载式激光车辙仪法属于快速检测方法，以下有国内外几个国家车辙检测设备和检测方法：

检测设备：

激光路面车辙检测仪

检测方法：

新西兰所做的传感器数量与车辙深度测试结果误差之间的关系表面，测试结果稳定性变化曲线的拐点出现在传感器数量10-20之间，因此世界大部分国家该类设备的传感器数量在11-17之间，我国上海普勒斯生产的车载激光车辙仪传感器数量为13个，在我国中间3个和两侧2个共5个传感器是测控制点高程。

注意事项：

①车辙在国外执行标准不同，我国在交竣工验收办法中明确验收车辙深度标准为10mm，养护规范明确养护标准车辙深度为15mm。

②车载激光车辙仪检测时测定间隔目前还无明确规范规定。

2.7地基承载力

地基承载力：指地基土单位面积上所能随荷载的能力，地基承载力问题属于地基的强度和稳定问题。 2.7.1地基承载力质量标准

填筑路堤地基承载力具体要求见下表：

一级公路、高速公路填筑路堤地基承载力要求表 表1 路堤高度 (m) 地基承载力要求 f 0 (kPa) 标准轻型动力触探击数N30(击) 标准贯入试验击数N(击) 0~2 ≥130 ≥18 ≥5 2~6 ≥125 ≥17 ≥4 6~8 ≥130 ≥18 ≥5 8~12 ≥145 ≥20 ≥5 12~16 ≥155 ≥21 ≥6 ≥16 ≥170 ≥23 ≥6 二级公路填筑路堤地基承载力要求表 表2 路堤高度 (m) 地基承载力要求 f 0 (kPa) 标准轻型动力触探击数N30(击) 标准贯入试验击数N(击) 0~2 ≥125 ≥17 ≥4 2~6 ≥120 ≥16 ≥4 6~8 ≥125 ≥17 ≥4 8~12 ≥130 ≥19 ≥5 12~16 ≥145 ≥20 ≥6 ≥16 ≥160 ≥22 ≥6 三级及以下等级公路填筑路堤地基承载力要求表 表3 路堤高度 (m) 地基承载力要求 f 0 (kPa) 标准轻型动力触探击数N30(击) 标准贯入试验击数N(击) 0~2 ≥120 ≥16 ≥4 2~6 ≥115 ≥15 ≥3 6~8 ≥120 ≥16 ≥4 8~12 ≥125 ≥18 ≥5 12~16 ≥135 ≥19 ≥6 ≥16 ≥155 ≥21 ≥6 注：1、路堤填土高度为原地面以上的填土高度。2、适用于贯入试验深度不超过3m，贯入试验深度超过3m，锤击数仍达不到上表的最低要求则应采取标准贯入仪进行勘探。4、动力触探点的数量不适宜土段宜采用断面控制方式，断面间距一般控制在10～20m 之间，小范围不适宜土段可加密，每个断面宜布置3～5个测试点，按路基范围左、中、右布置，点距15m左右。

2.7.2地基承载力的检测方法及适用范围

地基承载力目前常用的检测方法有承载板法、标准贯入法、静力触探法、圆锥动力触探法等几种，目前交通行业专门地基承载力检测规范没有，参照规范有中国有色金属协会编制的《圆锥动力触探试验规程》(YS5219-2000)，铁道部标准《铁路工程地质原位测试规程》（TB10018-2003），以及相应的勘察规范和地方标准。 1、承载板法

承载板荷载试验是对现场试坑中的天然土层中的承压板施加竖直荷载，测定承压板压力与地基变形的关系，从而确定地基土承载力和变形模量等指标。

承压板面积为0.25～0.5平方米（一般尺寸：50³50cm2,70³70cm2），加荷等级不少于8级，第一级荷载（包括设备重量）的最大加载量不应少于设计荷载的2倍，一般相当于基础埋深范围的土重，每级加载按10，10，10，15，15分钟间隔测读沉降，以后隔半小时测读，当连续2小时内，每小时沉降小于0.1mm时，则认为已稳定，可加下一级荷载，直到地基达到极限状态为至。

将成果绘成压力～沉降关系曲线，从曲线上可以得到地基极限承载力Pu和容许承载力的基本值f0=Per 2、静力触探法

静力触探试验就是用静压力将装有探头的触探器压入土中通过压力传感器及电阻应变仪测出土层对探头的贯入阻力Ps，用下列公式确定地基承载力的大小设计值。

梅耶霍夫公式：

fBPsD(1) 36B式中Ps：贯入阻力（kPa）

B：基础宽度 D：埋置深度 国内建议公式：fk58ps46 kPa

ffkBr1(B3)dr0(D0.5)

式中：f ——承载力设计值，fk——标准值， r1——天然容重， r0——为基底。

以上土的加权平均容重，地下水以下取浮容重；ηB ，η度的承载力修正系数。

D——

相应于基础宽度和埋置深

3、标准贯入法

根据试验测得的标准贯入击数N63.5，用下列方法平价地基的承载力。 试验时，先清钻孔，把标准贯入器放入孔底，然后用重量N（63.5Kg）的锤，从76cm的高度自由下落将贯入器击入土中30cm，记录N。

①《建筑地基基础设计规范》 确定地基的承载力标准值。 ②太沙基和皮克(R.Peek)公式 当沉降量不超过25mm的前提下，

若B≤1.3m时，[f]＝N63.5/8 kg/cm2 B＞1.3m时，[f]③梅耶霍夫公式

fN63.5D(1) kg/cm2 10BN63.50.3(1) kg/cm2 12B4、圆锥动力触探法

圆锥动力触探(DPT)是利用一定的锤击能量，将一定的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻抗大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价，通常以打入土中一定距离所需的锤击数来表示土的阻抗，也有以动贯入阻力来表示土的阻抗。圆锥动力触探的优点是设备简单、操作方便、工效较高、适应性强，并具有连续贯入的特性，对难以取样的砂土、粉土、碎石类土等，对静力触探难以贯入的土层，圆锥动力触探是十分有效的勘探测试手段，圆锥动力触探的缺点是不能采样对土进行直接鉴别描述，试验误差较大，再现性差。

试验解决问题：

1）划分不同性质的土层。当土层的力学性质有显著差异，而在触探指标上有显著反映时，可利用动力触探进行分层和定性地评价土的均匀性，检查填土质量，探查滑动带、土洞和确定基岩面或碎石土层的埋藏深度等。

2）确定土的物理力学性质。确定砂土的密实度和黏性土的状态，评价地基土和桩基承载力，估算土的强度和变形参数等。

适用范围：

轻型动力触探试验：适用于一般的粘性土、素填土和进行施工验槽检验与地基加固与改良效果，贯入深度宜不大于4.0m，落锤的落距应为50cm，当遇到密实土层，其贯入30cm的锤击数大于100击时即可停止试验。

重型圆锥动力触探试验适用于中砂、粗砂、砾砂、圆（角）砾和极软岩；超重型圆锥动力触探试验适用于密实和很密的卵（碎）石土和极软岩、软岩。重型圆锥动力触探试验和超重型圆锥动力触探试验指标为每贯入10cm的锤击数，以N63.5和N120表示。

具体动力触探和标准贯入试验的适用范围见下表：

因目前在施工过程中使用比较多是动力触探法检测地基承载力，动力触探法又分轻型、重型、超重型三种，仪器设备如下：

仪器类型 标准轻型动力触探仪 重型贯入仪 锤重（Kg） 10±0.2 探头面积（cm2） 12.6 对开式贯入器长70cm、外径51mm、内径35mm 对开式贯入器长70cm、外径51mm、内径35mm 探头锥角 最大直径4cm，锥角60° - 锤自由落距（cm） 50 63.5 76 超重型贯入仪 120 - 76 2.8公路技术路况调查

2.8.1检测项目 ①路面损坏(PCI)； ②路面平整度(RQI)； ③路面车辙(RDI)；

④路面抗滑性能(SRI)； ⑤路面结构强度(PSSI)； 2.8.2检测内容及频率

①路面损坏(PCI): 针对沥青路面损坏的检测内容包含龟裂、块状裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、坑槽、松散、沉陷、车辙、波浪拥包、泛油、修补等共计11类，检测频率分上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测，每个检测方向检测一个主要行车道。

②路面平整度(RQI)：检测沥青路面平整度并计算国际平整度指数IRI值，检测频率分上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测，每个检测方向检测一个主要行车道。

③路面车辙(RDI)：检测沥青路面车辙并计算路面车辙深度指数RDI，检测频率分上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测，每个检测方向检测一个主要行车道。

④路面抗滑性能(SRI)：检测沥青路面横向力系数并计算路面抗滑性能指数SRI，检测频率分上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测，每个检测方向检测一个主要行车道。

⑤路面结构强度(PSSI)：检测沥青路面的弯沉，并计算路面结构强度指数PSSI，检测频率分上行方向（桩号递增方向）和下行方向（桩号递减方向）分别检测，每个检测方向检测一个主要行车道，每车道50m检测一处。

2.8.3检测工作执行原则

①路面损坏状况(PCI)的检测严格依据《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）的有关规定进行，以1000m路段为基本检测评定单元，采用自动化仪器以快速检测的方式进行。路面损坏状况对于沥青路面而言损坏分11类21项，路面损坏的检测就是根据自动检测数据，以100m为检测单位按规定的评定单元（1个评定单元中分10个检测单位）计算路面损坏状况指数（PCI）及确定路面损坏等级，而且检测数据以10m为单位长期保存，能直接进入CPMS路面管理系统。

②路面平整度(RQI)的检测严格依据《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）的有关规定进行，以每20m为单位计算国际平整度指数IRI值，并以

1000m为基本评定单元计算路面行驶质量指数（RQI），而且检测数据以20m为单位长期保存，能直接进入CPMS路面管理系统，值得说明的是平整度的检测是以采样间隔为2mm连续检测方式进行，可自动处理成每一米、五米、十米、百米和每公里的国际平整度指数IRI值。

③路面车辙(RDI) 的检测严格依据《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）的有关规定进行，以每10m为单位计算路面车辙深度（RD），并以1000m为基本评定单元计算路面车辙深度指数(RDI)，检测数据以10m为单位长期保存，可自动处理成十米、百米和每公里的路面车辙深度（RD）。

④路面抗滑性能(SRI) 的检测严格依据《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）的有关规定进行，以每20m为单位计算路面横向力系数（SFC），并以1000m为基本评定单元计算路面抗滑性能指数(SRI)，所有原始数据可自动保存，并可自动处理成每五米、十米、百米和每公里的路面横向力系数参数，能直接进入CPMS路面管理系统。

⑤路面结构强度(PSSI) 的检测严格依据《公路技术状况评定标准》（JTG H20-2007）的有关规定进行，以单幅每公里为评定单元计算路面弯沉代表值(Ld), 并以1000m为单元用结构强度指数(PSSI)评价路面结构强度。

2.8.3检测设备

道路质量综合检测系统

道路景观及路况视频摄像和评价系统

2.8.4注意事项

①路面损坏状况检测，采用快速检测设备检测路面损坏时，应纵向连续检测，横向检测宽度不得小于车道宽度的70%，检测设备应能够分辩1mm以上的路面裂缝，检测结果宜采用计算机自动识别，识别准确率应达到90%以上。

②路面弯沉检测采用的设备为落锤式弯沉仪，检测结果为动态弯沉，与我国相关技术规范规定的回弹弯沉值不一致，检测前应组织一次贝克曼梁弯沉仪与落锤式弯沉仪的比对试验，确定仪器相关性及相关系数，且相关系数不得小于0.95。

③检测设备道路多功能检测车（型号：ARAN3）、路面横向力系数测试车（型号：SCRZM2004）、落锤式弯沉仪（型号：PRI2100）必须定期标定（至少每年一次），每次检测前还应采用相关方法如比对、自校等确保检测数据的准确。

④检查位置的选取应考虑道路的代表性，位置应明确，具有一定代表性和规律性。

⑤路面弯沉检测过程中还需实测当天检测环境的温度及收集检测前5天的平均温度，对检测弯沉进行温度修正。