為研究瀝青路面構(gòu)造深度檢測(cè)技術(shù)，本文將路面構(gòu)造的概念進(jìn)行深入分析，同時(shí)匯總當(dāng)前國(guó)內(nèi)外常見的一些瀝青路面構(gòu)造深度檢測(cè)方法，結(jié)合工程實(shí)踐，采用鋪砂法和激光構(gòu)造深度儀法對(duì)試驗(yàn)段路面深度進(jìn)行檢測(cè)，研究結(jié)果表明:不同瀝青路面構(gòu)造深度檢測(cè)方法具有不同的優(yōu)劣性，在工程中應(yīng)用時(shí)宜因地制宜的采用合適的檢測(cè)方法;試驗(yàn)段路面鋪砂法和激光構(gòu)造深度儀法的檢測(cè)結(jié)果平均值分別為1.89mm和1.90mm，試驗(yàn)段路面抗滑性能較好;鋪砂法和激光構(gòu)造深度儀法的檢測(cè)結(jié)果皮爾森相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.97，驗(yàn)證激光構(gòu)造深度儀法具有較好的檢測(cè)效果。
瀝青路面是指采用瀝青作為結(jié)合料鋪筑面層的路面統(tǒng)稱，是在柔性基層、半剛性基層上鋪筑一定厚度瀝青混合料作面層的路面結(jié)構(gòu)。與水泥混凝土路面相比，瀝青路面具有平整度好、路面維修養(yǎng)護(hù)方便、噪音小等優(yōu)點(diǎn)。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，瀝青路面在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用，瀝青路面通車?yán)锍坛掷m(xù)增加，已經(jīng)成為我國(guó)主要路面類型。但另一方面，有調(diào)查研究指出，我國(guó)已經(jīng)逐漸進(jìn)入道路交通事故的頻發(fā)期，而其中路面抗滑性能不足是其主要原因。因此對(duì)瀝青路面抗滑性能進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，對(duì)提高路面行車安全性具有積極意義
路面構(gòu)造深度反映路面抗滑性能的重要指標(biāo)之一，從整體上可以分為宏觀構(gòu)造和微觀構(gòu)造兩個(gè)部分，其中微觀構(gòu)造是指集料表面的粗糙度，會(huì)隨著車輪反復(fù)磨耗而逐漸減小，宏觀構(gòu)造是指一定面積下路表面凹凸不平的開口空隙平均深度，該指標(biāo)對(duì)車輛高速行駛條件下的路表面抗滑性能有較大影響。本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)瀝青路面構(gòu)造類型以及構(gòu)造深度檢測(cè)方法進(jìn)行深入研究，為提高瀝青路面抗滑性能，改善車輛行車安全性具有積極意義。
瀝青路面構(gòu)造分類
瀝青路面構(gòu)造是由被瀝青所包裹的粗細(xì)集料、集料間空隙所組成，國(guó)際道路協(xié)會(huì)按照路面表面構(gòu)造波長(zhǎng)和振幅將構(gòu)造分為微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造、大構(gòu)造和不平整構(gòu)造四種。
(1)微觀構(gòu)造。瀝青路面微觀構(gòu)造定義為波長(zhǎng)小于0.5mm同時(shí)波幅小于0.2mm的構(gòu)造形式，路面微觀構(gòu)造是由集料表明凹凸程度決定，集料表面凹凸越嚴(yán)重，其微觀構(gòu)造也就越大，對(duì)于瀝青路面，其微觀構(gòu)造的大小不僅取決于石料顆粒形狀和棱角性，還受影響于氣候、季節(jié)以及溫度等。由于路面微觀構(gòu)造可以通過增加路表面粗糙程度而提高路面抗滑性能，同時(shí)還可以減小車輛行車油耗，因此路面微觀構(gòu)造對(duì)車輛運(yùn)行有較大益處。
(2)宏觀構(gòu)造。瀝青路面宏觀構(gòu)造是指波長(zhǎng)范圍為0.5~50mm，且波幅大于0.1mm小于20mm的構(gòu)造形式。對(duì)于瀝青路面而言，影響宏觀構(gòu)造大小的主要因素有粗集料粒徑、排列方式等，瀝青路面宏觀構(gòu)造可以造成橡膠變形以及遲滯能量損失，使其產(chǎn)生摩擦力，同時(shí)可以為路面提供相對(duì)應(yīng)的排水通道，保證輪胎與路面接觸區(qū)處于干燥狀態(tài)，提高雨天條件下行車安全性，抑制路面產(chǎn)生水漂。因此，對(duì)于設(shè)計(jì)行車速度大于80km/h的瀝青路面，有必要設(shè)計(jì)良好的宏觀構(gòu)造，以避免其出現(xiàn)較為嚴(yán)重的行車事故。
(3)大構(gòu)造。瀝青路面大構(gòu)造是指波長(zhǎng)范圍為50~500mm、波幅大于0.1mm且小于50mm的構(gòu)造形式。路面出現(xiàn)大構(gòu)造通常是由于施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，路面出現(xiàn)較大磨損而產(chǎn)生的，由于瀝青路面大構(gòu)造的尺寸與輪印大小相當(dāng)，因此不僅不能起到疏通路面積水的作用，反而會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的積水坑，影響車輛的行車安全性，因此在工程施工中應(yīng)盡量嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，避免路面出現(xiàn)較多的大構(gòu)造形式。
(4)不平整構(gòu)造。不平整構(gòu)造一般被稱之為平整度，可以反映為路面偏離基準(zhǔn)平面的程度。路面出現(xiàn)不平整構(gòu)造的原因通常是攤鋪施工質(zhì)量差所致，由于不平整構(gòu)造會(huì)對(duì)道路車輛行車舒適性以及安全性產(chǎn)生較大影響，因此應(yīng)規(guī)范路面攤鋪施工質(zhì)量，減少路面不平整構(gòu)造的出現(xiàn)。
瀝青路面構(gòu)造深度檢測(cè)方法
(1)灌砂法。鋪砂法是我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》(JTGE60-2008)中所規(guī)定的構(gòu)造深度檢測(cè)方法，該方法通過計(jì)算公式獲得平均宏觀構(gòu)造(MTD)來對(duì)路面抗滑性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)性較好，同時(shí)其測(cè)得構(gòu)造深度指標(biāo)的準(zhǔn)確性也較好，但另一方面，由于該方法受人工因素影響較多，長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)會(huì)使得檢測(cè)人員工作效率逐漸下降，同時(shí)該方法容易受到交通干擾，適合用于檢測(cè)新建未開放交通路面。
(2)激光構(gòu)造深度儀法。激光構(gòu)造深度儀是基于縱向距離傳感器和激光測(cè)距儀所組成的檢測(cè)系統(tǒng)，使用該方法可以較為精確地測(cè)定新建或者改建路面構(gòu)造深度，同時(shí)具有方便、快速等優(yōu)點(diǎn)，而對(duì)于有明顯病害同時(shí)路面積水嚴(yán)重的路段，采用該方法進(jìn)行檢測(cè)反而會(huì)降低檢測(cè)精度。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于流動(dòng)性較強(qiáng)，受到環(huán)境因素影響較小，但該方法對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)破損的路面檢測(cè)精度較低。
(3)圖像處理法。由于路面中存在不同大小的空隙，因此路面在平行光線的照射下會(huì)在凹凸部分出現(xiàn)不同的亮度反射，基于該原理可以利用路面圖像的不同灰度值確定路面構(gòu)造深度，使用圖像法進(jìn)行構(gòu)造深度檢測(cè)較之鋪砂法更加方便、快捷，同時(shí)其經(jīng)濟(jì)性也較之激光構(gòu)造深度儀更好，但該方法由于測(cè)量重復(fù)性較差，所以測(cè)試精度也稍差。
(4)CT法。環(huán)形紋理測(cè)試儀(CT法)是基于激光技術(shù)進(jìn)行路面表面紋理測(cè)量，該方法所測(cè)量得到構(gòu)造深度結(jié)果與鋪砂法相關(guān)性較高，測(cè)試重復(fù)性也較高，但是該方法對(duì)使用人員要求較高，且檢測(cè)設(shè)備較為昂貴。
(5)PCA預(yù)測(cè)法。聲學(xué)測(cè)量的主成分分析法(PCA)對(duì)路面構(gòu)造深度檢測(cè)，主要是通過分析輪胎-路面、車身以及周圍環(huán)境所產(chǎn)生噪音，并通過傅里葉變換獲得噪聲與路面構(gòu)造深度之間的關(guān)系，該方法由于還處于理論驗(yàn)證階段，因此其相關(guān)特性還有待確定。
工程實(shí)踐
試驗(yàn)段位于某公路LK230+250至LK240+550標(biāo)段，道路全長(zhǎng)13km，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式為6cmAC-25型下面層+5cmAC-20型中面層+4cmAC-13型上面層，考慮到路面抗滑性能對(duì)其行車安全性影響較大，因此本文采用不同檢測(cè)方法對(duì)試驗(yàn)段構(gòu)造深度進(jìn)行檢測(cè)，以評(píng)價(jià)試驗(yàn)段路面抗滑性能。為提高路面構(gòu)造深度檢測(cè)精確度，項(xiàng)目分別采用鋪砂法和激光構(gòu)造深度儀法對(duì)試驗(yàn)段構(gòu)造深度進(jìn)行檢測(cè)。具體檢測(cè)方案為沿道路行進(jìn)方向每200m測(cè)定一處構(gòu)造深度，每處分別測(cè)定3個(gè)點(diǎn)，以減小試驗(yàn)誤差。
檢測(cè)過程
(1)鋪砂法。在采用鋪砂法對(duì)構(gòu)造深度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)所用到的材料儀器進(jìn)行準(zhǔn)備，主要包括有人工鋪砂儀、鋼尺、小鏟、掃帚、擋風(fēng)板等，在檢測(cè)材料及儀器準(zhǔn)備妥當(dāng)之后，使用掃帚將待檢路面打掃干凈。使用鋼尺確定檢測(cè)點(diǎn)位置，并使用擋風(fēng)板將待檢點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行遮擋，避免天氣變化造成量砂質(zhì)量損失，降低檢測(cè)準(zhǔn)確度。準(zhǔn)備完畢后將鋪砂儀中的量砂刮平，將其傾倒在待測(cè)區(qū)域，并使用推平板將其由里至外攤鋪均勻。路面鋪砂完成后采用直尺測(cè)量攤鋪區(qū)域垂直方向直徑，并采用公式(1)計(jì)算路面構(gòu)造深度:
(2)激光構(gòu)造深度儀法。鑒于本項(xiàng)目為新建路面，因此選用激光構(gòu)造深度儀對(duì)其構(gòu)造深度進(jìn)行檢測(cè)，所選用構(gòu)造深度儀基本參數(shù)如表1所示。
由于激光構(gòu)造深度儀操作較為簡(jiǎn)單，測(cè)量人員只需對(duì)測(cè)量裝置的操作進(jìn)行控制，計(jì)算機(jī)計(jì)算系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)將所采集的路面數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。
檢測(cè)結(jié)果分析
為簡(jiǎn)化分析數(shù)據(jù)過程，本文選取試驗(yàn)段部分構(gòu)造深度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其中灌砂法所檢測(cè)得到瀝青路面構(gòu)造深度結(jié)果如表2所示，采用激光構(gòu)造深度儀測(cè)得瀝青路面構(gòu)造深度如表2所示。
由表2可知，采用灌砂法測(cè)得的瀝青路面構(gòu)造深度平均值為1.89mm，已經(jīng)能夠滿足所設(shè)計(jì)路面等級(jí)要求，路面構(gòu)造深度指標(biāo)良好，具備一定抗滑性能。
由表3可知，采用激光構(gòu)造深度儀測(cè)得瀝青路面構(gòu)造深度平均值為1.90mm，該檢測(cè)結(jié)果與灌砂法所測(cè)得的瀝青路面構(gòu)造深度值基本保持一致，為確定兩種方法所測(cè)結(jié)果的相關(guān)性，本文采用皮爾森相關(guān)系數(shù)指標(biāo)對(duì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，兩種構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果的皮爾森相關(guān)系數(shù)指標(biāo)如圖1所示。
由圖1可知，采用激光構(gòu)造深度儀所測(cè)得的路面構(gòu)造深度與灌砂法所測(cè)得的路面構(gòu)造深度相關(guān)性系數(shù)為0.97，說明這兩種檢測(cè)方法所測(cè)得構(gòu)造深度相關(guān)性較強(qiáng)，兩種方法都可用于瀝青路面構(gòu)造深度檢測(cè)。
結(jié)語(yǔ)
(1)瀝青路面構(gòu)造通?？梢愿鶕?jù)構(gòu)造波長(zhǎng)及頻率分為微觀構(gòu)造、宏觀構(gòu)造、大構(gòu)造以及不平整構(gòu)造四種;
(2)當(dāng)前常見的瀝青路面構(gòu)造深度檢測(cè)方法主要有鋪砂法、激光構(gòu)造深度儀法、圖像處理法、CT法以及PCA法，其中鋪砂法操作較為簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確度較高，激光構(gòu)造深度儀法和CT法檢測(cè)重復(fù)性較好而成本較高，圖像處理法以及PCA法相關(guān)特性還有待研究;
(3)試驗(yàn)段鋪砂法構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果平均值為1.89mm，激光構(gòu)造深度儀法檢測(cè)結(jié)果平均值為1.90，路面構(gòu)造深度指標(biāo)較好，能夠滿足相關(guān)規(guī)范要求;
(4)通過對(duì)試驗(yàn)段鋪砂法和激光構(gòu)造深度儀法檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行皮爾森相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)系數(shù)為0.97，相關(guān)系數(shù)較高，驗(yàn)證出激光構(gòu)造深度儀法具有較高的檢測(cè)效果。
來源：《公路交通技術(shù)》技應(yīng)用技術(shù)版
