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1、长沙理工大学硕士研究生论文选题报告表论文名称 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姓 名： 张建华 学 号： 学 位 级 别： 学 科 专 业： 道路与铁道工程 研 究 方 向： 路基路面工程 指 导 教 师： 曾 胜 教授 所 属 单 位： 长沙理工大学 填 表 说 明1. 研究生应根据本表所提出的要点，在教研室作选题报告，充分听取意见，并作修改后填写此表。2. 本表一式二份，经教研室及院（系、所）批准后，研究生所在院（系、所）及研究生保留一份，报研究生部一份。研究的主要内容、方案和准备采取的措施：主要内容：本项目紧密结合三淅高速公路灵宝至卢氏段高速公
2、路半刚性基层施工的工程实际，具体研究内容如下：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
3、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。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
4、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
5、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。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
6、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。方案及准备采取的措施：1、路面雷达检测路面结构层分层厚度测试方案本项目路面雷达厚度测试采用LET-2200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。2、路面雷达基层裂缝
7、测试方案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）。路面雷达测试天线频率选择为400HZ。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。3、FWD测试方案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。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。4、FWD与贝克曼梁比对试验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
8、地质条件的调研，选取代表性路段5处，每处约2km。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。主要成果：近年来，以探地雷达、瑞雷波为代表的地球物理方法用于道路工程检测成为热点问题。目前，我国公路路面厚度测试常采用钻孔测量芯样厚度的方法，给路面造成损坏或留下隐患，而探地雷达测试系统是一种非接触、非破损的路面厚度测试技术，它可以检测公路结构层厚度及识别脱空，进行压实度及含水量的评价等。探地雷达具有探测速度快、非接触、非破坏性、分辨率高、可直接获得地下剖面图、可进行数据的实时成像处理、检测费用低廉的特点，而且它还可以检
9、测桥面混凝土剥落情况、桥内混凝土与钢筋脱离状况等，它以其特有的高分辨率在浅层或超浅层探测中有着极其广阔的应用。通过以上四项检测方案，预计可得到以下成果：1、通过雷达检测的应用，计算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。2、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、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。理论意义及实际应用价值：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
10、，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，
11、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
12、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
13、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。指导及辅导试验、论文撰写人员姓 名职 称主要工作任务备 注曾 胜教授选题及研究工作过程指导赵 健博士选题及研究工作过程指导选题来源、经费预算项 目预计经费（元）经费来源备 注技术服务项目6000研究生培养经费课题经费选题来源5物质条件（实验、测试、数据处理手段等）：1、试验条件长沙理工大学交通运输工程学院、长沙理工大学交通科学研究院、三淅高速公路注：选题来源类型为：1、国家及国务院各部门项目；2、国家科学基金项目；3、国防科研项目；4、地方政府项目；5、企事业单位委托项目；6、其他项目选题报告会主要问题与记录： 记录人签名： 年 月 日导师意见： 签 名： 年 月 日教研室（研究室）意见： 教研室主任签名： 年 月 日院（系）意见：院（系、所）负责人（签名）： 公 章年 月 日作业人员在生产作业时必须按规定穿符合生产作业要求的工作服，袖口与腰带必须牢牢扎紧，不得穿破损工作服，以免在机器运行或设备旋转时受到伤害
