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基于现代无损检测技术的三淅高速公路灵宝至卢氏段路面施工质量评价与分析
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工作大纲
湖南理大交通科技发展有限公司
二〇一一年七月
目录
一、开展本项目的目的和意义 (1)
二、主要工作内容 (2)
三、检测方案及其工程数量 (5)
3.1 路面雷达检测路面结构层分层厚度测试方案 (5)
3.3 路面雷达基层裂缝测试方案 (7)
3.3 FWD测试方案 (8)
3.4 FWD与贝克曼梁比对试验 (9)
四、目前已具备的技术条件 (10)
五、项目进度安排及组织实施 (10)
5.1 项目进度安排 (10)
5.2 组织实施 (11)
5.3 报告提交 (11)
五、经费预算 (11)
基于现代无损检测技术的三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路
路面施工质量评价与分析
一、开展本项目的目的和意义
半刚性基层沥青路面由于整体强度高、板体性好、耐久性好等突出优点，其在我国应用十分广泛。

三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路全线均采用半刚性基层沥青路面。

从我国半刚性基层沥青路面设计、施工及养护的工程实践来看，半刚性基层沥青路面存在以下主要问题：
（1）半刚性基层极易由于干缩和温缩导致开裂。

这些裂缝如不在沥青面层施工前及时发现和重点处治，将容易导致反射裂缝、坑槽、松散等严重的沥青路面早期病害，而且后期处治非常困难，且效果较差，严重影响半刚性基层沥青路面的使用寿命和服务水平。

（2）施工单位为了保证通过质量验收，确保基层的强度及在检验中取出完整的芯样，可能增加水泥剂量，将导致基层刚度过大。

基层刚度过大将引起沥青路面与基层的刚度比不协调，使车辆的冲击荷载不能较快消散，引起过大的路面结构损伤，路面使用寿命的降低。

（3）施工单位有可能为了既满足检测指标，同时又降低造价，人为增加基层厚度，减少沥青面层厚度或改变各路面面层厚度（导致整个路面结构厚度符合要求，但各结构层厚度不符合要求）。

柔性
层偏薄将导致路面抗裂性能大大降低。

针对以上半刚性基层沥青路面施工中的突出问题，传统的检测方法即路面抽芯、贝克曼梁、劈裂试验等传统检测方法不能完全满足检测评价要求。

主要原因如下：
（1）抽芯检验属于破坏性试验，其检验频率有限，不可避免地存在检验盲区，使得检验结果代表性较差。

（2）贝克梁检测的是路面单点弯沉，反应的是检测面向无限深范围内的整体强度，不能检验指定结构层的刚度，对基层结构内部的松散或层间结合不良等病害不能准确识别，而且其检验受外界因素影响大，精度有限。

（3）基层裂缝采取目测法评定，其对发源于基层底部，但没有完全贯通基层的裂缝难以做到及时识别，并加以重点的预防性处治。

路面无损检测技术由于检测速度快、精度高和对路面结构无损的技术特点，其被交通运输部确定为我国“十二五”期间重点推广应用的先进技术。

该技术能有效弥补传统检测方法和手段的不足，对于控制施工质量具有意义。

根据湖南省交通运输厅和湖南省高速公路管理局“工程质量年”的要求，本项目拟引入先进的无损检测技术（落锤式弯沉仪、路面雷达）对三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路路面结构施工质量及其缺陷进行全面检测评价。

检测结果作为业主全面了解基层完工后的工作状态，对于控制施工质量具有重要意义。

二、主要工作内容
本项目紧密结合三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路半刚性基层施工的工程实际，具体工作内容如下：
（1）基于路面雷达的路面结构施工分层厚度检测分析
①路面基层、沥青面层下面层、中面层和上面层施工厚度雷达测试
根据厚度检测要求，设定雷达测试天线频率，基层厚度检测拟采用900HZ，沥青路面下面层、中面层和上面层厚度检测采用
1.5GHZ。

对三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路基层、沥青路面下面层、中面层和上面层施工完毕后，采用路面雷达对双向六车道（含路肩车道）进行路面雷达详细检测，采集路面雷达详细数据信息。

②路面雷达与钻芯取样厚度测试的对比分析
将雷达测试初步分析数据与钻芯取样厚度测试数据进行对比分析，建立相关关系。

基于相关关系，率定路面雷达反演分析中介质介电常数，为路面各结构层厚度的反演分析提供依据。

③基于雷达测试数据的路面各结构层厚度的反演分析
根据率定后的各结构层介电常数，通过对雷达数据的反演计算分析，确定三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路路面各结构层施工厚度，并分路段对各结构层厚度测试结果进行数理统计分析。

为业主控制路面施工质量及工程计量提供重要参考依据。

（2）基于路面雷达的基层裂缝探测与分析
①路面基层裂缝雷达测试
按照基层裂缝检测要求，设定雷达天线测试参数，初步拟采用400MHz天线。

在沥青面层施工之前，对基层双向六车道（含路肩车道）进行路面雷达详细检测，采集路面雷达详细数据信息。

②基于雷达测试数据的裂缝参数反演分析
根据相关性试验，确定雷达数据反演基本参数，通过对雷达图像数据的解析研判，确定基层裂缝的位置（桩号）、长度、深度、宽度等。

（3）基层FWD检测及基于弯沉盆数据的基层刚度反算与评价
①基层顶面FWD检测
在路面各标段基层施工完成后，对双向六车道（含路肩）进行详细的FWD检测，采集各标段基层在标准荷载作用下的动态弯沉盆数据。

分路段对弯沉测试数据进行数理统计，分析代表弯沉、弯沉的变异性等。

②基于FWD弯沉盆的基层动态模量反算
通过对检测得到的弯沉盆数据，采用专业的模量反算软件进行路面基层及土基模量的反算分析，分路段对模量反算结果进行数理统计，计算各路段平均值与变异性等。

③三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路半刚性基层刚度及其层间结合状态科学评价
针对三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路路面结构设计特点，计算分析三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路半刚性基层强度的合理范围。

对基层和土基强度进行科学评价。

基于FWD动态弯沉盆数据，分析基层层间结合状态，及时发现松散、层间结合不良等基层病害。

（4）基层及面层FWD动态弯沉与贝克曼梁静态弯沉对比分析
①对比路段的FWD及贝克曼梁测试分析
根据路面结构设计、地质情况、施工水平等变异性，确定动态弯沉与静态弯沉的对比试验路段。

试验路段总长确定为10km，在三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路路面基层顶面和面层顶面两层进行对比试验。

对试验路段进行FWD和贝克曼梁的对比测试。

②动态弯沉和静态弯沉的对比分析
基于对比试验检测结果，建立不同路段的FWD动态弯沉与静态弯沉之间的回归关系。

分析各影响因素对回归关系式的影响。

为基于动态弯沉进行基层和面层施工质量检验提供参考依据。

三、检测方案及其工程数量
3.1 路面雷达检测路面结构层分层厚度测试方案
（1）仪器简介
本项目路面雷达厚度测试采用LET-2001型探地雷达。

探地雷达由主机、GC1500MHz、GC900MHz、GC400MHz和GC270MHz 屏蔽天线、HP100MHz高能平板天线、AL1.5GHz车载喇叭天线、
采集和数据处理软件、测距装置及雷达配件组成，可用于隧道超前地质预报、隧道衬砌施工质量监控探测、路基路面质量及缺陷探测、高速公路面层厚度检测、桥梁结构及构件的质量及缺陷探测和地下管线探测等领域。

仪器外观如图1所示。

图1路用雷达外观图
（2）检测范围与检测频率
本次主要是对三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路双向所有车道（含路肩）的路面结构分层厚度进行测试。

测试线路选择各车道中线。

左幅右幅
检测线路中央分隔带
图2 各结构层施工厚度路用雷达检测示意图
（3）检测工程数量
行
车
道
超
车
道
路
肩
行
车
道
路
肩
超
车
道
本次检测主要针对路面结构基层、下面层、中面层和上面层分别检测。

因此，检测工程数量为：
91.73×6×4=2201（车道公里）
（4）检测时间
在基层、沥青路面下面层、中面层和上面层施工完毕后，养生期结束后检测1遍。

为不影响施工进度，每层检测评价时间为5天。

3.3 路面雷达基层裂缝测试方案
（1）测试线路与频率
本次路面雷达基层裂缝测试主要是对三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路双向所有车道（含路肩），具体检测方位如图3所示。

路面雷达测试天线频率选择为400HZ.
左 幅 右 幅
检测线路 中央分隔带 图3 三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路基层路用雷达检测示
意图
行车道 超车道 路 肩 行车道 路 肩
超车道
裂缝检测采取分段的方式进行现场测试，以里程桩号为依据，4km为一个检测段，各段的起止位置与现场整桩号对齐，各车道检测线为车道中线。

（2）测试结果与分析
通过测试，提供以下结果：
①确定裂缝的位置、大致宽度和长度。

为裂缝的评价和后期的处治提供依据。

②合理评价沥青路面面层施工前半刚性基层的开裂状况，并进行科学预测，为防反措施的选择提供重要依据。

（3）检测工程数量
基层裂缝路面雷达检测主要针对基层进行，检测工程数量为：
91.73×6=550（车道公里）
（4）检测评价时间
在上基层施工完毕，养生期结束后进行全线检测1遍。

为不影响施工进度，每层每标段的检测评价时间为5天。

3.3 FWD测试方案
（1）仪器简介
本次动态弯沉检测设备采用Dynatest8000型落锤式弯沉仪，该设备是目前国际上使用最广泛，性能最先进，系统最稳定可靠的型号。

9个传感器，各传感器距荷载中心的距离如表1所示。

一级荷载，两次加载，设定标准荷载为50kN，与沥青混凝土路面设计规范采用的100KN单轴双轮组一侧的荷载对应。

表1 Dynatest8000型FWD传感器布置
单位：mm
（2）检测范围与检测频率
①对全线双向超车道、行车道及路肩进行检测。

②各车道基本检测检测为40m/点。

根据实际路况（结合雷达测试结果，对雷达测试反映裂缝较多路段或可能存在缺陷路段）进行加密检测。

③桥面及隧道内路面不作检测。

（3）工程数量
三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路主线全长91.73km，根据拟定的检测频率，预估FWD检测工程量为
91.73×25×6=13759（测点）
（4）检测评价时间
在上基层施工完毕后，养生期结束后检测1遍。

为不影响施工进度，每层检测评价时间为5天。

3.4 FWD与贝克曼梁比对试验
（1）试验路段的选取
通过对三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路全线路面结构和地质条件的调研，选取代表性路段5处，每处约2km。

（2）对比试验
对试验路段对测点在现场做好标记，先用FWD进行检测，记录FWD弯沉盆数据。

再用贝克曼梁在相应测点上进行测试，荷载采用标准轴载。

（3）检测范围及工程数量
对比试验检测测点按照40m/点进行，对基层顶面和面层顶面进行测试分析。

FWD及贝克曼梁检测工程数量均为2000个测点。

四、目前已具备的技术条件
项目组先后承担了湖南、河南、广东、广西等地区多条高速公路半刚性基层沥青路面的施工质量监控技术服务工作，受到了广大业主和施工承包商的一致好评，团队技术服务指导过的高速公路都是各地区的质量样板工程和优良工程，尤其是在半刚性基层沥青路面各种原材料必选、配合比优化设计、现场施工配合比的调整、试验段的铺筑、施工过程中的技术指导、半刚性基层开裂防治、沥青混凝土高温稳定性和低温抗裂性能的具体实施措施等领域形成了体系化的技术。

同时公司技术团队自20实际90年代末以来，就开展了长期的高等级公路养护试验检测评价、养护勘察设计、养护科研技术咨询服务，站在工后养护维修的角度就如何提高高等级公路设计、施工质量具有独到的视野，尤其是对我省半刚性基层沥青路面
存在的典型病害、病害产生的原因机理有充分的认识和全面的掌握。

五、项目进度安排及组织实施
5.1 项目进度安排
本项目的开展将紧密结合三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路的施工进度进行，及时完成各结构层的外业检测，不影响路面施工工期，及时提交相应技术文件。

委派路面专家和技术人员进行现场施工指导和咨询，确保三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路工程按时、高质量地完工。

5.2 组织实施
本项目在湖南省三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路建设开发有限公司的指导下，三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路各路面标施工承包人配合实施。

5.3 报告提交
根据施工进度及时向业主提交以下技术报告：
①《三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路基层厚度雷达测试分析报告》
②《三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路基层裂缝雷达测试分析报告》
③《三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路基层顶面FWD测试分析报告》
④《三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路下面层雷达厚度测试分析报告》
⑤《三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路中面层雷达厚度测试分析报告》
⑥《三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公路上面层雷达厚度测试分析报告》
五、经费预算
表2 本项目经费预算表
注：（1）表2中所列单价参考了湖南省高速公路养护检测单价及湖南省物价局2007年发布的《湖南省公路工程质量检测收费标准》。

（2）各检测项目的工程数量为估算数量，没有考虑局部路段的检测加密及桥面和隧道路面检测数量的扣除。