道路医生的无损检测就不是X光那么简单了

现阶段，我国道路的检测主要是针对破损路段通过目测的方法发现病害和破损。这种低成本的无损检测不仅无法应对检测路面以下的内部情况，也无法应对日益发达的道路设施和繁重的交通压力。

我们迫切需要一种技术，可以经济有效地监控路网系统的状态，并优先为维修养护作业提供准确、及时的信息，使道路检测方法从定期的局部检查向连续的路网健康监控方向发展。

随着技术的发展，路面管理系统的数据采集和分析已经从手动向自动化方向发展。尽管自动化技术花费巨大，但可以有效避免人工方法带来的误差，并且数据采集工作可以在不影响交通的情况下完成。

数据自动化采集道路数据的主要装备是安装在车辆后面和侧面的光学相机，它可以持续拍摄并保存图像，以便技术人员可以在办公室分析图像并利用数据计算道路病害。

目前，评价公路的无损检测技术主要有以下五种：

落锤式弯沉仪

落锤式弯沉仪（FWD）率先在欧洲使用，并从20世纪80年代开始在美国使用。FWD是用作测量路面物理性质的仪器，主要由供电装置、控制系统、承载盘、弯沉传感器、数据存储和处理系统组成。

FWD 检测是一种无损检测过程，检测不仅快速而且不需要清除路面材料,如图2所示。因此，比其他有损检测方法更受欢迎。

FWD 检测的是道路弯沉值（根据AST C131—2014标准，道路弯沉值应为车辆停下时检测的值），是一种间断行驶测量方法：测点与测点之间正常行驶，到测点位置时车辆停止。

FWD 法使用动态荷载作用于路面表面，模拟单轮荷载，每个测量位置的弯沉单位可达到μm。该方法可测量冲击荷载作用于路面时的道路垂直弯沉响应。

使用FWD 进行测试时，影响弯沉的主要因素是路面各层厚度、各层材料类型、材料质量、路基支撑、环境因素、路面不连续性以及路面结构的种类。

基于FWD的原理，20世纪90年代末，丹麦Dynatest公司提出了一种改进装置——滚动式弯沉仪（RWD），最新型的RWD于2003年推出。

它包含一个16.2m长的拖车，通过一个固定的双轮装配，在后单轴上对路面结构施加80kN的标准荷载。

RWD采用轮迹重叠的方法在路的表面测试轮胎的偏斜方向，首先记录轮胎无偏斜时的路面变形值，接下来读取各测试点的激光读数，三角激光仪安装在检测车的一根铝梁上，每间隔2.6m测量一次路面情况。

该系统有100mm的测量范围，精度达到了±0.0245mm。运行时，采用空间重合的方法来收集变形和非变形状态的数据，通过3D有限元分析方法可以较好地得到道路各层的回弹模量参数，反映路面的承载能力和生命周期。

探地雷达

探地雷达（GPR）是利用高频脉冲电磁探测地质目标内部结构的一种电磁波方法，可以提供高分辨率的地下二维和三维图像。由天线发射的电磁波在材料中传播，其速度由材料的介电特性所决定。

如果电磁波遇到了埋藏的物体或到达了两种介电特性不同的材料的边界，那么电磁波的部分能量会被反射回表面，而剩下的部分会继续向下传播。

天线接收到反射波，并将数据记录在数字存储设备中以便分析。单频GPR可以在不阻断交通的情况下准确地绘制道路的各层结构。

在路面分层过多的情况下，反射波可能会互相干扰，需要使用特殊的数据处理方法来提取层信息。

宏观构造深度

路面的宏观构造深度（MTD）是轮胎和路面接触表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度，即反映路面的抗滑水平。

MTD可以用来衡量路面（抗滑性）的摩擦特性及检测路面施工期间的沥青混凝土的泛油、分离或不均匀性。

MTD值低表示表面光滑，高则表示表面粗糙。测量MTD值一般采用激光轮廓法，通过电机驱动传感器进行扫描，通过水平分量和垂直分量的采集，得出被测路面的轮廓数据。

国际平整度指数

国际平整度指数（IRI） 是由世界银行在1986年提出的，如今在测量路面平整度中被广泛应用。该指数表明了司机与乘客在车辆行驶中的舒适程度。

IRI 通常使用四分车（也叫金车）来测量，至少连续测量160m（约为0.1mi），以规定速度行驶在路面上，分析行驶距离内动态反应悬挂系的累积竖向位移量。

人们通过测量道路的轮廓来获得IRI值主要有两种方法，即人工测量和移动测量。人工测量需要一个人推着小推车测量，调查速度是人的行走速度；移动测量是使用配备了轮廓仪和加速度计的测量车辆，速度为正常行驶速度。道路外形由测得的加速度的双重积分计算得出。

面波的频谱分析

面波的频谱分析（spectral analysis of surfacewave, SASW）法，简称SASW法。

SASW法的工作原理是：作用冲击荷载，利用双传感通道间的相位差来测量在土壤中传播的面波的色散特性，通过数据传输得到色散曲线，通过反演程序估计该层土壤的形状和剪切速度。

在此原理的基础之上，美国东北大学开发了一种非接触式传感器快速空气耦合面波分析算法，能够以正常行走速度检测地下状况，大大提高了检测效率。

参考资料

郭成超，许朋飞，钟燕辉.无损检测技术评估和检测道路性能[J].中国工程科学,2017,19(6):72-79

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