La aplicación de la tecnología de detección de pavimentos y la tendencia de desarrollo de la tecnología de construcción de carreteras en China

En los últimos años, con el aumento de la inversión en infraestructura de transporte, el kilometraje de las carreteras abiertas al tráfico en China ha aumentado rápidamente año tras año. A finales de 2006, el kilometraje total de las carreteras abiertas al tráfico en todo el país había alcanzado los 3,45 millones de kilómetros, de los cuales las autopistas alcanzaron los 45,53 millones de kilómetros. Se puede predecir que, en correspondencia con el rápido desarrollo de la construcción de carreteras en china, un gran número de pavimentos originales deben repararse y renovarse en el futuro para mantener un buen rendimiento de la carretera. La detección del rendimiento del pavimento es una tecnología clave y básica en la construcción y gestión de carreteras. no solo es crucial para detectar y controlar la calidad de las obras, sino que también determina la cientificidad de la toma de decisiones de mantenimiento de la red de carreteras y afecta directamente la racionalidad de la asignación de fondos de mantenimiento.
De acuerdo con las normas pertinentes de china, los principales indicadores de detección de carreteras antiguas incluyen desviación, planitud, coeficiente de fricción, Estado de daño, etc. Además, se pueden agregar indicadores como surcos, espesor e integridad de base de acuerdo con las necesidades reales del proyecto. Los métodos tradicionales de detección incluyen principalmente: (1) el uso del inclinómetro de viga beckman, el indicador de dial, con el vehículo estándar del Río Amarillo por eje, el uso del principio de palanca para probar la desviación del rebote del medidor de carretera; (2) utilice una regla de 3 metros para probar la planitud longitudinal de la carretera y el Estado de surcos de la sección transversal; (3) adoptar un medidor de coeficiente de fricción de péndulo para probar manualmente el coeficiente de fricción de la carretera punto a punto; (4) adoptar una máquina de extracción de núcleo, perforar una muestra de núcleo para probar el espesor de la carretera y juzgar la integridad de la muestra de núcleo; (5) adoptar la investigación de daños artificiales para comprender el Estado de daños en el pavimento. Estos primeros métodos de prueba no solo consumen mucho tiempo y esfuerzo, afectan el tráfico, sino que también destruyen la estructura del pavimento, y la precisión de los datos es difícil de garantizar de manera confiable, por lo que han sido reemplazados gradualmente por nuevos equipos de detección. A continuación se destacan algunas nuevas tecnologías de detección que actualmente se utilizan más.

Detección de desviación del pavimento
Como indicador importante de la detección de carreteras, la tecnología de detección y análisis de la desviación se ha desarrollado rápidamente. Desde la invención del inclinómetro de viga por benkeiman en 1953, el equipo de detección de desviación del pavimento se ha desarrollado desde el inclinómetro estático y el inclinómetro dinámico en Estado estable hasta el inclinómetro dinámico pulsado, desde la detección de desviación grande en un solo punto hasta la detección de la cuenca de desviación del pavimento, y se limitará al concepto de desviación en el sentido del pavimento flexible hasta la evaluación estructural y el análisis de diseño del pavimento rígido, y la evaluación del rendimiento estructural del pavimento también se ha desarrollado desde la evaluación de la resistencia general del pavimento hasta el análisis inverso de la rigidez de cada capa del pavimento.
El método de viga Beckman es fácil de operar y ampliamente utilizado para determinar el valor de flexión de rebote de la carretera, pero la prueba es una operación manual, y los resultados de la prueba se ven muy afectados por factores humanos y la medición de la velocidad es lenta. El principio básico de funcionamiento del inclinómetro automático es el mismo que el principio de la viga beckman, ambos utilizan el principio de palanca simple, el vehículo de medición circula a una cierta velocidad en la Sección de detección, coloca la viga de medición de flexión instalada frente al vehículo de prueba, debajo del chasis entre los ejes traseros en la parte delantera del chasis del vehículo y se mantiene inmóvil en el suelo, cuando la brecha entre las dos ruedas del eje trasero pasa por la cabeza de medición, la flexión se registra automáticamente a través de sensores de desplazamiento y otros dispositivos, en este momento, la viga de medición se arrastra, arrastra al siguiente punto de medición a la doble velocidad del vehículo, se determina continuamente alrededor y se mantiene entre 1,5 km / h - 4 km / H.
El inclinómetro de martillo de caída (fwd) es un representante típico del inclinómetro de Potencia pulsado. sus características técnicas se manifiestan principalmente en: medición rápida de velocidad, alta precisión y mejor simulación de la acción dinámica de la carga real de conducción sobre el pavimento, que ha sido ampliamente utilizado en la detección y evaluación del pavimento en muchos países. Su principio principal es el siguiente: elevar y liberar un martillo pesado a través de un sistema hidráulico controlado por computadora, aplicando así una carga pulsada a la carretera, y el tamaño de la carga se ajusta cambiando el peso del Martillo y la altura de elevación, y actuando sobre la carretera a través de un disco rígido. La curvatura del pavimento se determina por 5 a 9 sensores, lo que puede reflejar con mayor precisión la forma de la cuenca de flexión, proporcionando así la base para el cálculo inverso del módulo del pavimento. Con el módulo, se puede analizar más a fondo el Estado de estrés y tensión de la estructura del pavimento y evaluar la capacidad de carga. Desde la década de 1980, la Fwd se ha utilizado ampliamente en shanghai, y más de 50 países y regiones han introducido la Fwd hasta ahora. Después de un análisis comparativo, la Administración Federal de carreteras de los Estados Unidos confirmó que Fwd es un equipo ideal para la evaluación de la capacidad de carga del pavimento y lo seleccionó como un equipo importante para implementar la parte de evaluación de la capacidad de carga del plan shrp.
En la actualidad, la principal investigación en torno a Fwd en el país y en el extranjero es la tecnología de inversión de módulo estable y confiable. A través del análisis de los datos de la cuenca de flexión fwd, se invierte el módulo dinámico de cada capa estructural del pavimento, y luego se juzga la capacidad de carga de silicio. La atención a esta tecnología en el país y en el extranjero se centra en la simulación de las características mecánicas del pavimento, la fiabilidad del análisis inverso del módulo y la verificación de los resultados de la inversión. Además, Fwd también se puede utilizar para determinar el vaciamiento de la cubierta de la carretera de hormigón de cemento antiguo, determinar la capacidad de transmisión de carga de las costuras, monitoreo dinámico durante la construcción del subsuelo, evaluación del efecto de compactación de impacto del subsuelo y otros aspectos, y su aplicación es cada vez más amplia.
Además de la fwd, la nueva generación de inclinómetro rwd (inclinómetro de rodillos), que se espera desarrollar en dinamarca, Estados Unidos y otros, se encuentra en la etapa de Investigación. utiliza escaneo láser de alta frecuencia para registrar continuamente las curvas generadas por el vehículo de prueba en la tabla de carreteras durante la conducción. su ventaja es registrar la fuerza real de la carretera y medir la velocidad mucho más que la fwd, por lo que el impacto en el tráfico es menor y es un equipo de detección de curvas ideal.

Detección de la planitud del pavimento
La planitud del pavimento es un indicador importante en la evaluación del pavimento y la aceptación de la calidad de la construcción del pavimento, que refleja principalmente la planitud de la curva de sección vertical del pavimento. Cuando la curva de sección vertical de la carretera es relativamente suave, significa que la carretera es relativamente plana y la comodidad de conducción es buena, y por el contrario, significa que la planitud es relativamente pobre. La detección de la planitud del pavimento puede proporcionar información importante para los tomadores de decisiones, para que los tomadores de decisiones puedan tomar decisiones optimizadas para el mantenimiento del pavimento. Por otro lado, la detección de la planitud del pavimento puede proporcionar información precisa sobre la calidad de la construcción del pavimento y proporcionar un índice objetivo de evaluación de la calidad para la construcción del pavimento.
En la década de 1970, la medición de la planitud era principalmente un medidor de nivel, una regla de tres metros, etc., con baja precisión y velocidad lenta. Después de la década de 1990, los métodos de detección de planitud se han mejorado gradualmente, y han aparecido una serie de nuevos equipos de detección, como el medidor de planitud continuo, El medidor de acumulación de baches y el medidor de sección láser.
En la actualidad, los equipos de prueba de planitud del pavimento se dividen principalmente en dos categorías principales: sección y reacción. La categoría de sección es en realidad para determinar la cóncava y convexa de la superficie del pavimento, como el medidor de planitud continua, El medidor de sección láser, etc. La categoría de reacción es el indicador de planitud que el conductor y el pasajero sienten directamente, por lo que en realidad es un indicador de rendimiento cómodo, como el medidor de acumulación de baches, etc. el principio es que el vehículo de prueba circula por la carretera a cierta velocidad. debido a la excitación del automóvil causada por la desigualdad de la carretera, El valor de acumulación de desplazamiento unidireccional entre el eje trasero y el vagón se mide a través de sensores mecánicos. Debido a que el VBL no es un indicador estándar de planitud, es necesario establecer una relación de conversión con el valor IRI del índice de planitud del equipo de sección A través de la prueba de calibración para calibrar la conversión.
En general, los equipos de sección son los principales productos liuchen para el desarrollo de pruebas de planitud en el país y en el extranjero. El producto temprano es un nivelador continuo, cuyo principio de detección es muy simple, es decir, las ruedas delanteras y traseras con una distancia de tres metros se utilizan como punto de apoyo para construir una viga de equilibrio, mientras que un sensor de desplazamiento detecta la variación de la distancia vertical entre el punto medio de la viga de equilibrio y el pavimento, y luego se convierte en una desviación estándar de nivelación. Debido a la lenta velocidad de prueba, la medición normal de la velocidad es de unos 5 km / h, que se utiliza principalmente para la detección durante la construcción.
El perfilador láser es un equipo de prueba de sección más utilizado en la actualidad. la medición normal de la velocidad es de unos 80 km / h. tiene las características de velocidad de prueba rápida y alta precisión. se puede utilizar para probar indicadores como la planitud. su principio básico es utilizar sensores láser para medir la distancia entre la carrocería y la carretera, y al mismo tiempo utilizar acelerómetros para medir el desplazamiento vertical de la propia carrocería, obteniendo así el perfil de la sección vertical de la carretera, y luego utilizar este perfil para calcular el índice de planitud en tiempo real. La investigación en torno al perfilador láser se centra principalmente en la repetibilidad y reproducibilidad de las pruebas. Tanto Europa como Estados Unidos han llevado a cabo estudios de repetibilidad y reproducibilidad a gran escala, estableciendo relaciones relevantes entre los principales dispositivos que utilizan. En la actualidad, hay muchas marcas de perfiladores láser utilizados en nuestro país, y estos equipos han comenzado a usarse en grandes cantidades, pero debido a que no se ha llevado a cabo un estudio sistemático de reproducibilidad, la comparabilidad de datos entre diferentes equipos debe ser investigada.

Detección de surcos en el pavimento
Los surcos se refieren a las ranuras en banda producidas en el pavimento en la posición de concentración del vehículo a lo largo de la carretera. debido a la influencia combinada del crecimiento del volumen de tráfico, el tráfico canalizado del vehículo y las altas temperaturas continuas, los surcos se han convertido en una enfermedad común del pavimento en la destrucción temprana del pavimento asfáltico en china. Los surcos tienen un impacto significativo en la seguridad de la conducción, especialmente después de la lluvia, lo que puede causar fácilmente deslizamientos laterales del vehículo y causar problemas de tráfico.
Por lo tanto, la detección de este indicador ha recibido una atención general.
Las primeras pruebas de surcos adoptan principalmente el método de regla 3m, que tiene las ventajas de bajo costo, conveniencia e intuición, y las desventajas son la velocidad lenta, la baja eficiencia y el impacto en el tráfico. Con el rápido desarrollo de la tecnología informática, la tecnología ultrasónica y la tecnología láser, han aparecido nuevos equipos de prueba de surcos, como probadores de surcos ultrasónicos y transversales láser. Entre ellos, el probador de surcos ultrasónicos generalmente consta de unos 30 sensores ultrasónicos, con un intervalo de unos 100 mm entre los sensores y un ancho de prueba de unos 3 M. la sección transversal de la carretera se dibuja midiendo la distancia de la tabla de carreteras y la profundidad de los surcos grandes de la carretera se determina mediante el análisis de la regla recta. su ventaja es que el precio es bajo y se puede cubrir densamente a lo largo de la dirección transversal y la continuidad de la sección es buena. La desventaja es que la precisión de un solo sensor es menor que la del sensor láser, que se ve muy afectada por el mundo exterior y solo puede bajar verticalmente. Además de probar la planitud, El medidor de sección láser también puede probar los surcos, es decir, probar la altura de la distancia de la carretera a través de cinco a nueve sensores láser distribuidos horizontalmente, y simular la sección transversal de la carretera a través de la elevación de varios puntos de medición para calcular rápidamente los surcos.
En los últimos años, se ha iniciado el desarrollo de un nuevo sistema de prueba de escaneo de surcos láser y se ha lanzado un prototipo. el sistema incluye dos escáneres láser de sección transversal, que pueden recopilar datos de 1.280 puntos en el rango m, con una tasa de muestreo de 25 secciones por segundo, lo que puede reflejar más verdaderamente la situación real de los surcos de pavimento en aplicaciones de ingeniería. El sistema no se ve afectado por la temperatura, la humedad, el color de la carretera y la integridad, y también se puede probar en días lluviosos. Además, el sistema de prueba de escaneo de surcos láser tiene una alta repetibilidad y precisión, y la precisión de la altura de prueba es de ± 1 mm. se espera que este tipo de productos se conviertan en la tendencia de desarrollo futuro.

Detección del coeficiente de fricción del pavimento
La resistencia al deslizamiento del pavimento es una parte importante del rendimiento del uso del pavimento, que afecta directamente la seguridad de la conducción por carretera. La resistencia al deslizamiento de la carretera incluye dos aspectos: longitudinal y transversal. la resistencia al deslizamiento longitudinal determina la distancia de deslizamiento del vehículo al frenar y tiene un efecto decisivo directo en evitar accidentes de tráfico trasero; El rendimiento antideslizante lateral determina la capacidad de control de dirección del vehículo y es más importante para la seguridad de la conducción en las curvas del vehículo. En los últimos años, con la mejora de la conciencia de Seguridad de las personas, el rendimiento antideslizante del pavimento ha comenzado a recibir una atención general. Sin embargo, en esta etapa, hay deficiencias en la aplicación del medidor de coeficiente de fricción de péndulo comúnmente utilizado en las normas chinas a la moda de la prueba de coeficiente de fricción, que se manifiesta principalmente en el impacto en el tráfico vial, la velocidad de prueba lenta, la baja eficiencia y los riesgos potenciales de Seguridad para los operadores.
En respuesta a esta situación, el equipo automatizado de detección del coeficiente de fricción se ha introducido gradualmente en China desde el Reino unido, Suecia y otros países en los últimos años. Según los diferentes métodos de prueba, este equipo se puede dividir en tres categorías: medidor de coeficiente de fuerza transversal, medidor de coeficiente de fricción de freno, medidor de coeficiente de fricción de freno no * y así sucesivamente.
El medidor de coeficiente de fuerza transversal es ampliamente utilizado en china, y debido a los altos precios de introducción del extranjero, se nacionalizó a mediados de la década de 1990. El principio básico del equipo es establecer que la rueda de prueba y la dirección de conducción forman un cierto ángulo, la relación entre la fuerza lateral y la carga de la rueda de prueba contra la carretera es el coeficiente de fuerza lateral, que refleja el peligro de deslizamiento lateral del vehículo en la carretera, la medición normal de velocidad es de unos 50 km / h, El medidor de coeficiente de fricción del freno está en marcha, cada distancia espaciada frena automáticamente la rueda de prueba, durante el frenado, la rueda de prueba se desliza sobre la carretera. Según lo registrado por el sensor
La fuerza puede calcular el coeficiente de fuerza de frenado. Este equipo es uno de los equipos estándar de prueba de resistencia al deslizamiento en los Estados unidos, y la velocidad de prueba puede alcanzar los 110 km / H. No * entre la rueda de prueba y la rueda de conducción del medidor de coeficiente de fricción del freno, se conecta con engranajes y cadenas concéntricas de diámetro desigual, de modo que la velocidad de la línea de rodadura de la rueda de prueba es menor que la velocidad de la línea de rodadura de la rueda de conducción. En las pruebas normales, se presenta un Estado de movimiento de deslizamiento continuo, y el coeficiente de fricción de la carretera se puede calcular de acuerdo con los datos registrados por el sensor de fuerza. El equipo tiene una velocidad de prueba de unos 50 km / h En la carretera y es más utilizado en Europa. debido a que no es un equipo de recolección estipulado en las especificaciones actuales, es necesario realizar una prueba comparativa con un péndulo o un medidor de coeficiente de fuerza transversal para establecer la relación entre los dos.
En la actualidad, todavía se utilizan principalmente medidores de péndulo en la prueba de resistencia al deslizamiento de la carretera, los medidores de coeficiente de fuerza lateral han tenido gradualmente un número considerable de usuarios, y los probadores de coeficiente de fricción de freno y freno no * Actualmente solo tienen unos pocos usuarios. Se puede predecir que debido a las ventajas de Seguridad y precisión, El medidor automatizado de coeficiente de fricción se convertirá en la corriente principal en nuestro país.

Investigación sobre la rotura de la tabla de carreteras
La situación de daño de la superficie de la carretera es a menudo una sensación intuitiva de los usuarios de la carretera sobre la calidad de la construcción y el mantenimiento del pavimento, por lo que los departamentos de carreteras de todos los niveles de China siempre han prestado más atención a la situación de daño del pavimento. En la actualidad, este indicador se basa principalmente en la recolección manual, además de la Alta subjetividad y la baja eficiencia, también hay grandes riesgos de Seguridad. En respuesta a esta situación, algunas unidades nacionales han introducido en los últimos años un sistema de prueba de rotura de carreteras, cuyo principio básico es capturar continuamente imágenes de carreteras a través de un sistema de cámara, y luego identificar mediante una combinación de procesamiento automático y interpretación manual a través de un software de postprocesamiento, Clasificación y estadísticas de rotura de carreteras. El sistema de prueba de daños en el pavimento mejora en gran medida la eficiencia del segundo trabajo y evita el peligro de la investigación manual de daños. con el rápido desarrollo de la construcción de carreteras en china, se convertirá en un equipo ampliamente utilizado.
En la actualidad, el sistema de pruebas de rotura de carreteras incluye principalmente productos de varios países, como Estados Unidos y Canadá. debido al alto precio de los equipos importados, algunas unidades nacionales también han llevado a cabo investigaciones y desarrollo independientes y han puesto en uso productos tempranos. Según la investigación de este tipo de productos, los principales problemas existentes incluyen: (1) en la actualidad, el equipo puede identificar principalmente enfermedades de grietas, y las enfermedades tridimensionales como paquetes y hundimientos aún no se pueden identificar con precisión; (2) la carga de trabajo de reprocesamiento es grande, debido a que este tipo de productos aún no pueden lograr la identificación automática de daños, la tasa de error de juicio y error de juicio es alta, como la fácil identificación de la contaminación a distancia como fosas, etc., por lo que es necesario interpretarlo manualmente más tarde, lo que resulta en un tiempo de procesamiento demasiado largo: (3) los factores humanos y meteorológicos tienen un cierto impacto en la precisión de los resultados de las pruebas, como el efecto de identificación varía en diferentes condiciones meteorológicas. En respuesta a este problema, los fabricantes de equipos están mejorando, centrándose en la identificación automática y clasificación de los daños superficiales, reduciendo los errores de juicio, la tasa de omisión y exportando automáticamente indicadores como la tasa de daños en la carretera.

Detección del espesor e integridad del pavimento
En la actualidad, la prueba del espesor del pavimento de la carretera en China se determina principalmente mediante el método de extracción del núcleo, y la integridad de la base se determina mediante la observación manual. Con el desarrollo de la tecnología de ondas electromagnéticas, el radar de pavimento ha comenzado a probarse en el país y en el extranjero. esta tecnología combina la teoría del campo electromagnético instantáneo, la tecnología de medición de dominio de tiempo, la tecnología de fuente de pulso nanosegundo, la tecnología de antena de banda ultra ancha y la tecnología de procesamiento de señales. el principio principal es utilizar la propagación y reflexión de ondas electromagnéticas eléctricas en la capa estructural del pavimento para determinar el espesor de acuerdo con el tiempo de eco, la amplitud y la forma de onda, y al mismo tiempo determinar la tasa de aflojamiento de la base a través de los cambios en la constante dieléctrica después de aflojar la base para comprender La integridad de la base. En este proceso, se hace hincapié en el análisis y estudio de las características dieléctrico del pavimento. debido a que las ondas reflejadas recibidas por el radar son funciones de las características dieléctrico, la interpretación, interpretación e inversión de los datos de imagen del radar del pavimento dependen del análisis de las propiedades dieléctrico, por lo que el análisis en profundidad de las características dieléctrico es un punto técnico clave en la aplicación actual de la tecnología de radar.
La aplicación del radar de pavimento en ingeniería acaba de comenzar. actualmente hay alrededor de 20 equipos en china. estas marcas de equipos son diferentes, principalmente en los Estados Unidos y europa, pero el principio de prueba es básicamente el mismo. cuanto mayor sea la frecuencia de prueba, mayor será la precisión y menor será la profundidad de detección. El radar de pavimento se ha convertido en una parte importante de la tecnología de detección no destructiva del pavimento y representa la dirección de desarrollo de la tecnología de detección, como el espesor de la capa estructural del pavimento, la compactación, el Estado de la base, el contenido de agua y el contenido de asfalto.
En la actualidad, la precisión del radar de pavimento en la detección del espesor de la capa superficial de hormigón asfáltico es de aproximadamente el 3%, y la investigación sobre la integridad de la capa estructural, como la determinación del vaciado de la placa de hormigón de cemento y la determinación de la relajación de la base, aún debe profundizarse aún más. La investigación sobre otros indicadores importantes de rendimiento del pavimento, como la compactación, la tasa de vacío, el contenido de agua y el contenido de asfalto, también se encuentra en la etapa exploratoria y aún no se ha utilizado ampliamente en la ingeniería. Además, debido a que la situación real a menudo es difícil de determinar objetivamente, se pueden utilizar diferentes métodos de detección para confirmarse mutuamente, como el uso de un inclinómetro de martillo de caída y un radar de carretera para detectar conjuntamente el vacío de la placa y el Estado de la capacidad de carga de la base, a fin de detectar oportunamente los problemas ocultos en la capa estructural del pavimento, comprender la calidad interna y la vida útil de la carretera y guiar el mantenimiento y mantenimiento de la carretera.
La aplicación del radar de pavimento, además de la precisión de la antena de radar en sí, el software de reprocesamiento también es muy crítico, se puede decir que el equipo proporciona medios de detección, y el software determina la amplitud y profundidad de la aplicación, que debe atraer suficiente atención de los usuarios nacionales. Cada fabricante de radares tiene un software de reprocesamiento de apoyo, además de algunos programas de reprocesamiento más profesionales desarrollados por institutos profesionales, especialmente en los Estados Unidos y finlandia.
Se puede considerar que la velocidad de promoción y aplicación de la tecnología de radar de pavimento en el futuro depende principalmente de la velocidad y profundidad del desarrollo de software práctico.

En general, los nuevos equipos de detección han surgido en los últimos años, lo que nos proporciona información más rica, por lo que cómo utilizar mejor la tecnología de detección automatizada para evaluar el rendimiento del uso de la carretera y proponer un plan de mantenimiento razonable será el foco de atención de los usuarios de equipos de detección en la próxima etapa.
La tendencia general de la tecnología de detección de carreteras es pasar de la detección manual a la tecnología de detección automatizada, de la detección de daños a la tecnología de detección no destructiva, de baja velocidad y baja precisión a alta velocidad y alta precisión. En los últimos años, cada vez hay más equipos de pruebas no destructivas de pavimento automatizado, y en consecuencia, la investigación en torno a los equipos de pruebas automatizadas también mejorará en profundidad. En conjunto, la dirección de desarrollo de la tecnología de detección de carreteras en China es la siguiente; (1) cada vez hay más usuarios de equipos avanzados de pruebas no destructivas, y gradualmente se realiza el montaje nacional y la localización; (2) la investigación en torno a la tecnología de prueba se profundizará gradualmente, especialmente la tecnología de evaluación, y se promoverá a través de la comercialización de software práctico relevante; (3) utilizar los resultados de las pruebas de varios equipos de pruebas no destructivas para evaluar exhaustivamente el Estado del pavimento y tomar decisiones sobre la ruta técnica de mantenimiento; (4) varios datos de prueba se importan directamente al sistema de gestión de carreteras para realizar la gestión de la información.