摘要：文章通过对车载式颠簸累积仪的检测路面平整度方法的介绍和影响沥青混合料路面平整度因素的分析，为提高公路工程试验检测水平、指导高速公路沥青混合料路面施工保证平整度指标提供了参考。
关键词：沥青混合料路面；平整度；检测
1 平整度路面概述
平整度是路面施工中体现质量与服务水平的重要指标之一，是指以规定的标准量具，间断的或连续的测量路表面的凹凸情况，即不平整度指标。其直接影响到汽车在公路上快速、舒适、安全、经济地运营等基本功能。不平整路面会增大行车阻力，并且使车辆产生附加振动。影响行车速度和安全；同时，振动作用会对路面施加冲击力，从而加剧路面和汽车的损坏；而且，不平整路面的积水可能导致路面的破坏，影响使用年限。
本文主要介绍车载式颠簸累积仪检测方法与步骤，并结合施工实际情况，分析平整度影响原因，对今后相关试验检测工作及施工管理均有一定的意义。
2 检测设备及方法
路面平整度的检测设备分为断面类和反应类两种。断面类是测定路表面凹凸情况，常用的仪器有3m直尺，连续式平整度仪；反应类是测定由于路表面凹凸不平引起的车辆颠簸情况，其反应的是舒适性能指标。表1为两种检测设备的比较。为了更加可靠地反映路面在正常运营过程中平整度情况，目前高速公路竣工检测常采用车载式颠簸累积仪，并通过换算求出国际平整度指数IRI，作为竣工验收的依据。
笔者主要针对车载式颠簸累积仪设备构造、使用方法和规程进行介绍。其可以检测车辆行驶于路面的颠簸累积值VBI、路面的国际平整度指数IRI、平整度标准差σ和行驶质量指数RQI等路面性能指标。适用于各等级公路、市政道路和机场跑道的路面施工现场平整度控制和路面施工平整度质量交工、竣工验收为路面养护管理系统(CPMS)、路网普查进行路面平整度数据采集。
2.1测试原理
测试车在经过被测路面时，由于路面的不平整度使得测试车后轴与车身之间产生相对位移，固定于车身的拉绳式位移传感器通过一根高柔性的不锈钢芯同正下方汽车后轴相连，测量车身与车轴之间悬架位移。
2.2系统组成
①拉绳式位移传感器，见图2，图3所示；②数据处理上位机：便携式计算机+数据采集器；③数据采集下位机：前置信号调理控制单元；④高精度DMI距离测量系统；⑤实时数据采集及处理软件；⑥SUNPOWER 300W／12V～220V／逆变电源；⑦仪器装载车。
2.3仪器主要技术指标
①位移传感器分辨率：0.1mm；②测量范围：＞1m(±50cm)③距离测量系统(DMI距离检测精度：＜0.1％；④距离检测分辨率：＜10mm；⑤IRI报告间隔：10m～1000m；⑥测试速度：20km／h～100km／h；⑦平整度测试类别：响应类平整度测试仪器；⑧国际平整度指数IRI相关系数R2(参照精密手推式断面仪)：＞0.98；⑨检测范围：0～15m／km；⑩检测重复性：变异系数＜5％；⑩测试数据：颠簸累积位移值VBI、国际平整度指标IRI、平整度标准差σ、行驶质量指数RQI；⑩输出格式：Excel、ASCII文本文件。
2.4测试步骤
①汽车停在测量起点前约300m～500m处，打开数据处理器的电源；②在键盘上输入测试年、月、日，确定测试日期；③在键盘上输入测试路段编码；④在键盘上输入测试起点公里桩号及百米桩号；⑤发动汽车向被测路段驶去，逐渐加速，保证在到达测试起点前稳定在选定的测试速度范围内，但必须与标定时的速度相同，然后控制测试速度的误差不超过±3km／h。除特殊要求外，标准的测试速度为32km／h；⑥到达测试起点时，开始测量键，仪器即开始自动累积被测路面的单向颠簸值；⑦当到达预定测试路段终点时，按所选的测试路段计算区间长度将测试路段的颠簸累积值换算成以公里计的颠簸累积值，单位为“cm／km”；⑧连续测试。在测试中被测路段长度可以变化，仪器除能把不足1km的路段长度测试结果换算成以公里计的测试结果VBI外，还可把测过的路段长度自动累加后连同测试结果一起显示出来；⑨测试结果。常规路面调查一般可取一次测量结果，如属重要路面评价测试或与前次测量结果有较大差别时，应重复测试2～3次，取其平均值作为测试结果；⑩测试完毕，关闭仪器电源，把挂在差速器外壳的钢丝绳摘开，钢丝绳由车厢底板下拉上来放好，以备下次测试。注意松钢丝绳时要缓慢放松，因机械传感器的定量位移轮内部有张紧的发条，松绳过快容易损坏仪器，甚至会被钢丝绳划伤。
注：装好仪器(挂好钢丝绳)的汽车不测量时不要长途驾驶。
2.5试验结果与IRI等其他平整度指标建立相关关系
(1)用车载式颠簸累积仪测定的VBI值需要与其他平整度指标进行换算时，应将车载式颠簸累积仪的测试结果进行标定，即与相关的平整度仪测量结果建立相关关系，相关系数均不得小于0.90。见图4。
(2)选择的标定路段应符合下列要求：①有5～6段不同平整度的现有道路，从好到坏不同程度的都应各有一段。②每段路长宜为250m～300m。③每一段中的平整度应均匀，段内应无太大差别。④标定路段应选纵坡变化较小的平坦、直线地段。⑤选择交通量小或可以疏导的路段，减少标定时车辆的干扰。
标定路段起讫点用油漆作好标记，并每隔一定距离作中间标记。标定宜选择在行车道的正常轮迹上进行。
(3)连续式平整度仪标定步骤：①按现行操作规程用连续式平整度仪沿选择的每个路段全程连续测量平整度3～5次，取其平均值作为该路段的测试结果(以标准差表示)。②按2.4的步骤，用车载式颠簸累积仪沿各个路段进行测量，重复3～5次后，取其各次颠簸累积值的平均值作为该路段的测试结果，与平整度仪的各段测试结果相对应。标定时的测试车速应在30km／h～50km／h范围内选用一种或两种稳定的车速分别进行，记录车速及搭载量，以后测试时的情况应与标定时的相同。③整理相关关系。
将连续式平整度仪测出的标准差及车载式颠簸累积仪测出的颠簸累积值VBL绘制出曲线并进行回归分析，建立相关关系：
σ=a+b×VBIv (1)
(4)将车载式颠簸累积仪测定结果换算成国际平整度指数的标定方法：①将所选择的标定路段在标记上每隔0.25m作出补充标记。②在每个路段上用经过校准的精密水平仪分别测出每隔0.25m标点上的标高，按有关方法计算国际平整度指数IRI(m／km)。③按2.5.3的方法用车载式颠簸累积仪测试得到各个路段的测试结果。④将各个路段的国际平整度指数IRI与颠簸累积值VBI，绘制出曲线并进行回归分析，见图5所示，建立相关关系：
IRI=a+b×VBIv (2)
2.6报告
(2)测试速度。
(3)试验结果与国际平整度指数等其他平整度指标建立的相关关系式、参数值、相关系数。
3 沥青混凝土路面平整度影响因素分析
3.1路基影响
3.1.1路甚下沉影响
主要表现在公路建成运营阶段路基受自身重力以及行车荷载作用下发生的沉降，主要由地基沉降和路堤固结沉降两部分组成。由于各段地质情况不同、施工单位施工水平差异，均会造成路基完工后的不均匀沉降，从而造成路面起伏。地基沉降主要是由于上部荷载的变化引起的，路基填方过快，没有足够的沉降时间；路堤固结沉降产生的主要原因是由于施工引起的，如施工中的路基填土干容重标准代表性差，取土样不规范，做土工试验时有误差，压实度检测的代表性以及规范规定的检测频率不高等因素。
3.1.2台背回填、预埋管回填影响
构造物和路堤衔接处，正是刚性与柔性材料的交界段，由于路堤的自然沉降导致桥头跳车现象，也是影响沥青混凝土路面平整度的主要因素，目前已经引起人们的足够重视。高速公路的中央分隔带的排水是用横向排水管解决，一般是30m～50m设置一道，加上通讯管道，需在原路基上开挖大量沟渠。如回填不当，也会影响路面平整度。
3.2路面基层影响
基层的微小不平在面层的施工中可以弥补，但如果基层的平面度太差，势必导致面层的平整度受到影响。因为当基层标准不高，凹凸过多过大，会导致摊铺机两条履带分别在不规则的高低面上行驶，从而使熨平板两端部出现波浪。此外，即使面层松铺厚度相同，但由于基层不平整原因经碾压后出现表面不平整情况，由以下公式可知：
。
△=h(1-1／a) (3)
式中：△：面层不平度；
h：基层不平度；
a：松铺系数(通常情况为1.20)。
由此可见基层摊铺碾压的施工水平对于精确控制面层的平整度影响可谓举足轻重。因此对各结构层都必须抓平整度。越往上要求标准越高，最终方能达到设计要求。以往“基层不平面层调，下层不平上层找”的老方式，对于越来越重视运营性能的高速公路来说是根本行不通的。
3.3摊铺影响
3.3.1摊铺基准影响
摊铺机均有自动找平装置，底面层基准控制采用“走钢丝”，中、上面层采用“走雪撬”的方法。具体影响因素：①放样用的水准点不均匀沉降或移动引起的高程误差；②施工放样由于仪器精度和观测精度不够，使钢丝的基准产生误差；③钢丝架设张力不够或张力不均匀，以及桩距过大、施工放样划线过粗或不准，引起钢丝产生竖向挠度或标高误差，使路面在纵向方向出现波浪；④施工过程中钢丝被碰落或传感器与钢丝脱离都会影响沥青混凝土路面的平整度。
3.3.2摊铺机械影响
影响因素：①自动找平装置使用不当，就不能把平整的基准线反应到仪表上，从而影响路面的高程和平整度；②熨平板加热温度不够或加热不均匀，摊铺时会造成由于熨平板温度较低而混合料温度较高而相互粘结，使得摊铺出的路面出现拉毛、小坑洞、拉槽等现象；③振捣器、夯锤的频率过大会造成熨平板共振，使摊铺机自动找平装置处于不稳定状态，而影响路面的平整度；④供料系统料位高度不稳定，使熨平板全宽范围内拌和料的密度发生变化，使路面出现波浪，影响路面的平整度。
3.3.3摊铺过程影响
影响因素：①摊铺过程不连续产生间断，有时停机待料、停机用餐、加油等都会出现横向接缝或产生波浪；②摊铺的速度不恒定，导致摊铺层初始密实度不均匀，从而引起碾压后局部厚度变化而影响平整度；③运料车操作不熟练与摊铺机配合不协调。致使混合料洒落在摊铺机行车履带前，造成摊铺机上下波动，影响沥青路面的平整度。
3.4碾压工艺影响
3.4.1碾压的温度影响
温度过高易使沥青混合料产生推移、拥包、开裂，温度过低会导致沥青混合料颗粒之间摩擦阻力增大，面层压实度不均匀，且易形成局部松散和开裂，进而渗水导致路面的损坏，严重影响路面的平整度。
3.4.2碾压方式及碾压的速度影响
压路机组合配置不当，速度过快不均衡，碾压过程中路线和方向的突然改变，使混合料产生推移均会影响平整度。
3.4.3横缝影响
施工单位往往为了省料而切缝不到位，引起平整度不良。
3.5人为因素影响
所有方案的确定，施工设备的操作，施工过程的管理均由人来完成，因此人的因素是施工质量保证的关键。
4 结束语
根据上述对影响沥青混合料路面平整度影响因素的探讨，可以发现平整度影响面广、因素很多，关系到路基、路面施工的全过程。情况复杂。因此，做好平整度检测工作直接关系到路面整体评价。只有通过检测找出不合格路段，充分研究分析其产生原因，才能对症下药，提出对策解决实际问题。目前山西省处于高速公路大规模建设时期，平整度正是施工企业设备、人员素质、工艺水平、质量管理等综合素质的表现，无论业主、监理、施工自检部门均应重视该项指标，并通过现场管理，精心施工，设备先进，合理工艺等手段确保指标符合规范要求，建造优良工程。