道路工程检测技术概述
一、道路工程检测技术现状与发展趋势
近年来，随着国民经济实力的不断提高，我国公路建设，尤其是高速公路建设发展迅猛。截至2007年底，全国公路总里程达到358.37万公里，其中，国道13.71万公里，省道25.52万公里，县道51.44万公里，乡道99.84万公里，专用公路5.71万公里，村道162.15万公里。截至2007年底，全国高速公路总里程达到5.39万公里。2007年我国“五纵七横”国道主干线网全部建成后，形成一个以高速公路为主体的“全国公路主骨架系统”。至2008年底，我国高速公路通车总里程达到6.03万公里，居世界第二位。按照我国2005年公布的高速公路网发展规划，我国正在全力以赴地加快国家高速公路网主骨架建设。至2020年，基本建成国家高速公路网，届时，我国高速公路通车总里程将达到20万公里。新路网由7条首都放射线，9条南北纵向线和18条东西横向线组成，简称9718网。随着公路里程的不断增长，一些新的路面结构类型、新材料和新工艺得到了较成功的应用。道路工程检测技术在工程建设中起到了极其重要的作用，并得到了充分的重视。道路工程检测不仅为工程设计提供参数，同时还为工程施工的质量控制、竣工验收评定及公路养护管理、新材料和新技术的推广等提供科学的依据。
道路工程检测技术是一门正在发展的新学科。目前，较发达的国家和地区，如美国、日本，道路工程检测技术发展很快，在路基路面压实度、承载力、平整度、弯沉等方面均研制了相应的自动化检测设备。美国劳雷公司生产的SIR-10H公路雷达检测车已在美国广泛应用。
我国道路检测技术从“七五”计划开始，已陆续开展了路面检测技术的研究和产品的研发，特别是20世纪80年代中后期从国外引进的各种工程检测仪器的应用，为公路工程检测新技术的研究开发与推广应用奠定了基础。经过二十多年对进口设备技术的消化吸收，我国已生产出同类型的国产设备，如自动弯沉仪、平整度测试仪、路面雷达探测系统、摩擦系数测定车、激光构造深度仪等。随着我国道路建设的不断发展和相应标准、规范体系的不断完善，道路工程检测技术也在不断地向前发展，特别是计算机、激光、GPS卫星定位及雷达等高科技的推广应用，有力地推动了道路工程检测技术的发展。但在工程实际中，由于受各种条件限制，影响了这些新技术的推广和应用。在路面检测方面，贝克曼梁、三米直尺、摆式摩擦仪等仍是主要的检测工具。路基和路面压实度、厚度的测定，仍然采用有一定破坏的取芯法和灌砂法。所以，系统地开展道路工程检测技术研究，进一步完善我国路基路面检测技术的规范和行业标准，为促进我国路基路面检测技术的发展及应用，全面提高我国道路的施工管理水平等具有重要的意义。
近20年来，国际上道路工程的检测技术发展十分迅速，总体的发展趋势是：由一般技术向高新技术发展，由人工检测技术向自动化检测技术发展，由破损类检测向无破损检测技术发展。比如，弯沉检测采用了高精度传感器和机电一体化技术，路基路面厚度和压实度检测采用了雷达技术，路面病害观测采用了模式识别与图像处理技术等。落锤式弯沉仪由承载板、荷载发生装置及记录系统组成。记录系统由5～7个位移传感器和1台微机组成，落锤式弯沉仪自动化程度高,测量时间短,是未来路面弯沉测量仪器的发展方向。采用路面探地雷达连续探测路面各结构层厚度及路面各结构层的密实性、均匀性，其特点是快速、无损、连续检测,并以实时成像方式显示地下结构剖面,使探测结果一目了然,分析、判读直观方便。因探测精度高、样点密、工作效率高而倍受关注，目前,国内已有部分道路检测开始应用该项技术,取得了较好的效果。
随着多种尖端技术的发展和应用，为更好地满足现代高等级道路检测技术的要求，今后开发研制各类路基路面检测设备时将追求实现以下目标。
1．高精度
随着新产品的研发，不断提高各类检测仪器的分辨率和测试精度以及工作稳定性。在野外各种严酷环境中进行检测作业的条件下，使各种电子产品能够抵御诸如温度、湿度、振动及空中干扰波的影响。
2．实时检测
开发和应用以无线通信技术为手段的数据采集系统；开发能适用于交通荷载、风荷载及定点测试荷载的传感器最优布设技术；能更方便、快速、准确地采集需要的数据。对现场采集的大量数据进行实时的分析和统计计算，提高检测评价的时效性。可利用宽带网实现测试数据的远程传送，实现室内工作站与测试现场保持同步监控。
3．智能化
检测技术的发展经历了以行业专家的感官和专业经验为基础的经验检测技术的第一阶段，这一阶段仅对检测信息只能作简单的数据处理；第二阶段是以传感器技术和动态测试技术为手段，以信号处理和建模处理为基础的现代检测技术；第三阶段是以知识处理为核心，数据处理、信号处理与知识处理相融合的智能检测技术。利用高性能计算机并编制完善的智能处理软件，使操作人员能够更为轻松灵活地运用自动化测试仪器进行工作。另外从设计到施工和运营阶段建立可靠、完整的数据库，积累大量的安全检测和试验检测的知识和经验，最终建立专家系统是非常必要的。
4．多功能
应用各类小型化、微型化和集成化的自动控制技术，将各种检测功能汇集在同一个系统中，提高测试效率。例如澳大利亚的道路交通技术研究咨询和服务公司最新推出的Hawkeye 2000路网检测车具有高速收集公路的信息资料，包括实时位置、路面平整度、纹理、车辙、错台、几何尺寸、道路景观和路面状况的图像等，可进行计算机即时处理并根据建立的数据库可直接与现有的路面管理系统相连接，为道路的养护及管理提供科学的决策依据。
二、道路工程检测的作用
现代交通事业的发展，极大的促进了道路基本建设的发展，同时也使道路工程检测技术得到了越来越多的重视。道路建设工程属于线性工程，其特点是线长面广，工程量和投资大，影响因素复杂等。在道路工程施工过程中，任何一个环节出现问题都有会给工程质量带来严重的危害，甚至会造成巨大的损失，因此实行严格的质量控制，其意义十分重大。我国在道路建设质量保证体系中推行“政府监督、社会监理、企业自检”的质量保障体系。这个体系的运作离不开道路工程检测技术，因此，道路工程检测技术是道路建设和管理中不可缺少的、重要的技术，是施工质量控制的“感觉器官”。无论是政府监督部门，还是监理单位，或是施工企业，都必须各自建立独立的、满足工程建设要求的试验室，以确保监督、监理、自检工作的顺利实施。
道路工程检测是公路工程施工技术管理中的重要组成部分，同时也是道路工程施工质量控制和交、竣工验收评定工作中不可缺少的重要环节。通过试验检测定量地评定各种材料和构件的质量，科学地评定道路结构的施工质量，因此，正确地进行原材料和道路工程的质量检测，对提高工程质量具有重要的意义。
为使道路结构满足使用要求，延长其使用寿命，必须在精心设计的基础上，严格按照设计文件和施工技术规范的要求认真组织施工。在整个施工期间，作为施工技术人员和工程试验检测人员或质量控制人员，应掌握施工技术规范和试验检测规程的前提下，严格控制路用材料质量、施工参数，通过施工过程质量控制和分部分项工程质量验收，真正将道路工程施工质量控制落到实处。
道路工程检测技术是集试验检测基本理论和测试操作技能以及道路工程相关学科基础知识于一体，是工程设计参数、施工质量控制、施工验收评定、养护管理决策的主要依据。通过试验检测，能充分地利用当地原材料，能迅速推广应用新材料、新技术和新工艺，能合理地控制和科学地评定工程质量。工程实践的经验证明：不重视施工过程检测和施工质量过程控制而依靠经验控制，是造成施工质量隐患的主要原因。因此，道路工程试验检测工作的作用和意义在于：提高工程质量、加快工程进度、降低工程造价，推动道路工程施工技术进步。
三、道路工程检测管理体制与制度
管理体制是否健全，制度是否能贯彻执行，是关系到检测质量能否得到保证的重要方面。道路工程检测技术管理包括设备管理、试验工作管理和文献资料管理等方面。
一、设备管理
试验设备是开展道路工程试验检测工作的物质基础。设备管理的目的是为了更好地使用试验设备。设备管理的好坏直接关系到试验检测能否正常开展工作，因此，必须重视。
1.建立账、卡、物管理制度
设备账一般按购置时间顺序登记，包括设备名称、编号、规格型号、生产厂家、制造年份、价格等。卡除了包括账上登记的内容外，还包括设备性能、用途、随机附件、外形尺寸、设备购置费、运输费、安装费、维修费、报废年月等。账、卡和物应分离管理，即管物的不能管帐、卡，管帐、卡的不能管物，起到互相监督、制约的作用。
2.建立岗位责任制度
设备应分室由专人管理和使用。岗位责任人对设备的保养、维修、使用及安全负责。岗位责任人必须熟悉所管仪器设备的性能、操作规程，并能熟练进行试验操作，能排除常见的小故障，定期对设备进行必要的保养，如擦洗、涂油、通电运行等，使设备处于正常的使用状态。非岗位责任人使用仪器设备必须经过岗位责任人的同意，并在岗位责任人指导下或按其要求进行操作。
3.建立设备检定制度
为了确保试验设备处于正常的使用状态，确保试验结果准确无误，新启用的设备应进行计量检定。使用中的试验设备必须进行定期或不定期地计量检定。凡是衡器、测力装置应由计量部门进行计量检定，并出具检定报告；使用频率比较高的设备一般一年检定一次。设备在使用过程中如试验结果有异常应根据需要随时进行必要的检定。
4．建立使用维修登记制度
试验设备应建立使用登记制度，内容包括使用日期和时段、试验内容、设备状况、故障情况等。使用登记由使用人填写，非岗位责任人在使用完设备后应经岗位责任人验收检查，并在登记册上签字认可。设备维修情况也应在使用登记册上进行登记，内容包括维修时间、项目、所更换的零部件、费用、维修人等。
二、试验工作管理
1.试样管理
试样管理是试验工作关键的一环。试样的采集，不同材料有不同的要求，应按相关试验规程规定进行。在取样时应按既定的编号方式对试样进行编号，书写在容器或袋子上并书写同样标签放入容器或袋子中，以便复核对证。同时填写取样单，内容包括试样编号、品种、规格、取样地点、里程桩号、拟作用途、取样日期、取样人等。对可以保存一定时间的试样，取样时应一式两份，一份供目前试验用，一份作为样本保存，供试验结果有争议时仲裁试验用。
2.试验管理
试验工作也应实行在设备管理岗位责任制框架下的岗位责任制。将试验人员按设备管理的岗位分为几个试验小组，如土工、水泥及水泥混凝土、沥青及沥青混合料、力学等小组，每一组由一位试验工程师负责，其他人员组成根据具体工作量大小编制。小组负责人对其小组所承担的试验工作负责，负责取样、试验、提出报告，并对试验室主任负责。
3.严格执行试验规程及技术标准
试验规程及技术标准是试验工作的大法。每一个试验项目，从取样、试验到提出报告，都必须严格执行试验规程和技术标准的规定。要求每一个岗位责任人熟悉自己所分管项目的相关试验规程，熟悉每一个试验的操作步骤、试验条件、影响因素、注意事项，并能熟练地操作试验设备，能分析试验过程中出现的各种异常情况，并做出正确的判断，采取必要的处理措施，确保试验结果准确无误。
4.健全原始记录填写及保存制度
原始记录是试验过程的真实记载，是分析试验结果，提出试验报告的重要依据，必须认真填写。原始记录一般直接在制成的表格上填写，内容包括试验项目名称、产品的规格型号、试样的编号、产地或生产厂家、拟作用途、采用试验标准、试验条件、试验环境温度及湿度、试验日期等。原始记录书写应整齐，字迹工整，不得随意涂改；确实因笔误或其他原因需要更改数据时，应在原数据上划一水平线，将正确的数据书写在其上方。原始记录试验人、计算人、复核人签名要齐全，并按规定保存。
三、文件资料管理
试验检测技术资料必须做到准确、齐全、及时、规范。
准确是指凡由试验室提供的试验结果必须真实可信，必须是通过试验得出的结果，经得起验证和推敲，对控制工程质量具有指导作用，使工程所用材料和工程质量达到设计和使用要求。
齐全是指由试验室提供的试验资料，内容必须完整。一是试验项目无漏项，二是按要求的格式提供全部所需的信息。
及时是指按时提供工程建设需要的有关试验资料或数据。及时是建立在准确、齐全的基础上的。
规范是指由试验室提供的资料语言精练通顺，用词恰当妥切，无错别字，字迹清楚、工整，签字印章清晰齐全，打印装订整齐，格式、份数符合要求。
文件资料管理还应遵循：收发登记制度、收阅和签发制度、分类归档保存制度。
四、公路路基路面现场测试的基本术语和符号
1、路基宽度 subgrade width
为行车道与路肩宽度之和，以m计。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带时，尚应包括这些部分的宽度。
2、路面宽度pavement width
包括行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、硬路肩和紧急停车带的宽度，以m计。
3、路基横坡subgrade cross slope
路槽中心线与路槽边缘两点高程差与水平距离的比值，以百分率表示。
4、路面横坡pavement cross slope
对无中央分隔带的道路是指路拱表面直线部分的坡度，对有中央分隔带的道路是指路面与中央分隔带交界处及路面边缘与路肩交界处两点的高程差与水平距离的比值，以百分率表示。
5、路面中线偏位deviation of pavement center-line
路面实际中心线偏离设计中心线的距离，以mm计。
6、压实度degree of compaction
筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度之比，以百分率表示。
7、平整度 roughness
路面表面相对于理想平面的竖向偏差。
8、弹性模量 elastic modulus
材料在弹性极限内应力与应变的比值。
9、水泥混凝土强度strength of cement concrete
水泥混凝土标准试件在规定条件下养生后的抗压强度。
10、弯沉deflection
在规定的荷载作用下，路基或路面表面产生的总垂直变形值（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0.01 mm为单位表示。
11、构造深度texture depth
路表面开口空隙的平均深度，即宏观构造深度TD，以mm计。
12、摆值British pendulum number
用摆式摩擦系数测定仪测定路面在潮湿条件下的摩擦系数表征值，为摩擦系数的100倍，即BPN。
13、横向力系数sideway force coefficient
与行车方向成20°偏角的测定轮以一定速度行驶时，专用轮胎与潮湿路面之间的测试轮轴向摩擦阻力与垂直荷载的比值，简称SFC，无量纲。
14、渗水系数water permeability coefficient
在规定的初始水头压力下，单位时间内渗入路面规定面积的水的体积，以mL/min计。
15、路面错台faulted joint slabs
不同构造物或相邻水泥混凝土板块接缝间出现的高程突变，以mm计。
16、车辙 rut
路面经汽车反复行驶产生流动变形、磨损、沉陷后，在车行道行车轨迹上产生的纵向带状辙槽，车辙深度以mm计。
17、土基的现场CBR值field CBR of soil subgrade
在公路土基现场条件下按规定方法进行贯入试验，得到荷载压强――贯入量曲线，读取规定贯入量的荷载压强与标准压强的比值，以百分数表示。
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