1、ICS93.080.20CCSP66B37方标准DB37TXXXX-XXXX沥青路面无损检测落锤式弯沉仪法和三维探地雷达法Testmethodstandardsfornon-destructivetestingofasphaltpavement-Thefallingweightdeflectometermethodand3DgroundpenetratingradarmethodXXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施山东省市场监督管理局发布前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14前期调查25现场选点26落锤式弯沉仪法2fi1概述2A9仪器设备2AR现场检测3A4数据处理37
2、三维探地雷达法471概述479仪器设备47R参数选择474现场检测67E数据处理78报告71通用要求7H9报告内容7附录A（资料性）落锤式弯沉仪现场检测记录表8附录B（规范性）落锤式弯沉仪路表弯沉检测反演方法9附录C（规范性）多层弯沉盆法反算路面回弹模量流程10附录D（规范性）公路材料相对介电常数标定11D.1钻芯实测法11D.2金属薄板法11D.3共中点法11附录E（资料性）三维探地雷达现场检测记录表14附录F（资料性）沥青路面隐性病害三维雷达图谱典型案例15参考文献17本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能
3、涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由山东省交通运输厅提出并组织实施。本文件由山东省交通运输标准化技术委员会归口。沥青路面无损检测落锤式弯沉仪法和三维探地雷达法1范围本文件描述了使用落锤式弯沉仪和三维探地雷达进行沥青路面无损检测的试验方法。本文件适用于沥青路面无损检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。CJJ/T7城市工程地球物理探测标准JGJ/T437城市地下病害体综合探测与风险评估技术标准JT/T1125落锤
4、式弯沉仪JTGD50公路沥青路面设计规范JTGF80/1公路工程质量检验评定标准第一册土建工程JTG3430公路土工试验规程JTG3432公路工程集料试验规程JTG3450公路路基路面现场测试规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。R1落锤式弯沉仪fallingweightdefIectometer；FWD由承载车、测量机架、控制系统，以及位移、温度和距离传感器，数据采集与处理系统等构成的路面动态弯沉检测设备。多层弯沉盆法themethodofmulti-layerdefIection一种通过逐层检测路面结构层表面弯沉，自底向上逐层反演路面结构模量的处理方法。三维探地雷达3Dgroundp
5、enetratingradar采用阵列天线电磁波发射、接收技术,通过采集多通道反射信号反映地层纵剖面与横剖面地质情况,能够形成高密度三维立体电磁波数据的一种探地雷达。注：用于公路工程结构层厚度、含水率、脱空、内部裂缝等无损检测。阵列天线antennaarray能够发射并接收高频电磁波信号，具有一定分辨率和较强抗干扰能力的装置。注：三维探地雷达包含若干对发射天线和接收天线，组成天线矩阵。雷达天线分为空气耦合式天线阵和地面耦合式天线阵。介电常数dielectricconstant原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值。相对介电常数relativedielectricconstant介质相对于真空
6、的介电常数。R7时窗宽度timewindowwidth雷达信号采集的时间范围。2P同相轴events探地雷达数据中相邻道振动相位相同的极值（波峰或波谷）的连线。4前期调查41前期调查应包括以下内容：a）检测路段道路设计、地质、环境、交通等相关资料；b）检测区域内路面养护信息；c）检测区域内历史路基路面检测资料；d）现场校核检测区域的车道数与坐标控制点；e）检测区域影响检测工作精度其他干扰因素；f）与检测工作有关的其他资料。4 7在弯沉值超出阈值或雷达剖面图中可能出现病害的位置处，应采用落锤式弯沉仪和三维探地雷达联合检测的方式进行复测，并结合现场取芯、探坑法等手段进行验证。5现场选点S1现场选点
7、可选用均匀法、随机法、定向法、连续法或综合法，具体方法应执行JTG3450的相应规定。5 5应用落锤式弯沉仪检测时，测点宜布置在轮迹带、硬路肩、路面病害等位置。SR应用三维探地雷达检测时，应根据阵列天线宽度、检测目的、测区地形、工程地质情况提前布置测线。6落锤式弯沉仪法6 1概述本方法适用于测试路面在冲击荷载作用下产生的瞬时变形，以评价路基路面结构承载能力。A5仪器设备6.2.1FWD设备组成及技术要求符合JTG3450的要求。6.2.2FWD落锤荷载合理范围宜为冲击荷载土5%,检测期间高度保持不变。6.2.3测试时牵引FWD行驶的速度不宜超过50kmho6.2.4 每次检测前应对传感器进行校
8、验。DB37TXXXXXXXX6.2.5 应根据工程规模和布局，充分考虑需要检测的车道数、路段总里程以及其他非常规环境，合理布置测点。A，现场检测6.3.1准备工作6.3. 1.1测点布置应符合以下要求：a）进行纵、横向裂缝损伤状态检测时，测点垂直于裂缝方向布置于裂缝中间位置，相邻测点间距为15Cm50cm,靠近裂缝位置加密测点。其他病害类型检测时，检测点布置按照JTGF80/1相应规定执行；b）路面养护工程根据维修范围与路面病害程度进行测点布置；c）行车道测点布置于最外侧轮迹带；d）相邻车道测点交错布置；e）对于路线交叉口处，布点设在交叉口外易发生车辙部位。6.4. 1.2检查车况及使用性能
9、按照JT/T1125的相应规定校核调整落锤高度，使重锤产生的冲击荷载符合6.2.2的规定。6.3.2检测6.3.2.1检测步骤如下：a）将FWD牵引至测试路段检测点起始位置，输入测试位置信息，设定好状态参数；b）将承载板中心位置对准测点，落下承载板，放下弯沉检测装置的各传感器；c）启动荷载发生装置，落锤瞬即自由落下，冲击力作用于承载板上，又立即自动提升至原来位置固定；记录荷载数据，记录表格见附录A,各个位移传感器测量并记录路表变形数据；每个测点重复测试不应少于3次；d）提起传感器及承载板，牵引车向前移动至下一个测点，重复以上步骤b）C）完成测试，检测流程见图Io图1FWD现场检测流程图6.3
10、2.2检测时发现数据异常，应对异常路段进行重新检测。6.4.1舍去弯沉数据的第一个测试值，取后面几次测试值的平均值作为实测值。6.4.2对弯沉值进行温度修正、路基回弹模量湿度修正时，弯沉代表值计算按照JTGD50执行。6 .4.3路面结构层模量反算按照附录B和附录C执行。反算模量时划分的路面结构层数不宜大于4,拟合结果均方差RMS宜小于5%07三维探地雷达法7概述本方法适用于沥青路面内部裂缝、松散、沉陷、层间连接不良、结构层厚度等无损检测，以评价路面内部损伤状态。不适用于表面积水路面或含钢渣集料等介电常数较高的沥青路面。7 ；仪器设备7.2.1 三维探地雷达检测系统由承载车、精准定位系统、天
11、线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等组成，按信号调制方式可分为时域脉冲式雷达和频率步进式雷达，技术要求如下：a）天线通道数不应少于8道，各通道应保持良好的一致性；b）A/D转换位数不应小于16bit；c）距离标定误差不应大于0.1%；d）垂直分辨率不大于7.5cm；e）工作电源宜选用可充电电池，续航能力应在4h以上，续航能力不足时，应配置备用电源；f）应具备防尘、防潮、防振功能。7.2.2 检测系统工作温度：-1040。7.2.3 环境相对湿度不大于85%。7.2.4 应远离电磁信号干扰较强区域。7.2.5 检测前应对测距轮进行距离标定。7。参数选择7. 3.1雷达天线参数计算方法如下。
12、a）若选择的天线为时域脉冲式，按公式（1）确定天线中心频率：/15OOO1京（1）式中：fc天线中心频率，单位为兆赫兹（MHZ）；%分辨率，单位为厘米（Cm）；品公路结构层平均相对介电常数。常见道路工程相关材料相对介电常数见表1。表1常见材料相对介电常数材料相对介电常数空气1淡水81冰34沥青45表1常见材料相对介电常数（续）材料相对介电常数玄武岩89花岗岩58石灰2.22.5沥青混凝土3-10水泥混凝土4-15土420水泥46石灰岩79碎石5.45.6干砂36沥青混凝土、水泥混凝土、土为多空隙材料。材料介电常数与空隙度成反比，与空隙含水率成正比。按照JTG3432的规定计算路面材料空隙与含水
13、率，土工材料空隙与含水率计算应按照JTG3430执行。b）若选择的天线为频率步进式，按公式（2）确定天线带宽：BW=22xyr式中：BW天线带宽，单位为吉赫兹（GHZ）；%分辨率，单位为厘米（cm）；c光速，单位为厘米每纳秒（Cmns）,一般取30Cnl/ns；Ql一加权系数，取1.11.2,充分考虑全频率信号衰减。当干扰源种类小于等于4种或干扰源距天线大于3m时，取1.1；干扰源种类大于4种或干扰源距天线小于3m时，取1.2；友公路结构层平均相对介电常数，按表1选取。7.3.2相对介电常数不易确定时雷达天线参数宜符合表2的要求。表2天线参数选定表检测深度m测量误差允许范围cm中心频率MHz带
14、宽GHz0.2+1.0280032003.0-3.50.20.4+2.0230028002.6-3.00.4-0.7+3.5130023001.5-2.60.71+5.090013001.0-1.511.5+7.540010000.6-1.0注：测量误差允许值视为分辨率值。7.3.3时窗选择时窗宽度按公式（3）确定:式中:w时窗宽度，单位为纳秒（ns）；Q2加权系数，取22.5,充分考虑目标结构层深度的变化；dmax最大检测深度，单位为米（m）；V电磁波在介质中的传播速度，单位为米每纳秒（mns）o7.3.4扫描样点数按公式（4）确定：S=3（4）500式中：S扫描样点数；W时窗宽度，单位为纳
15、秒（ns）；fc天线中心频率，单位为兆赫兹（MHZ）；k扫描样点数调整系数，一般取610。74现场检测7.4.1准备工作如下：a）测距轮标定应符合以下要求：D标定路段选择平直段，无明显起伏；2）标定距离不小于100m；3）当承载车胎压变化明显或日平均气温变化超过15时，重复此项标定。b）检测不同结构或材料的沥青路面时，应按下列要求标定公路材料相对介电常数：D公路结构层含水率变化较大、路表病害较多时，适当增加标定点数；2）常用标定方法有金属薄板法、钻芯实测法和共中点法，具体操作及计算方法按照附录D执行。c）安装并牢固雷达设备，检查连接线安装无误后开机预热，预热时间满足设备要求。7.4.2检测工作
16、如下：a）打开数据采集软件试运行，检查雷达系统与承载车的运行状况，设定数据采集模式，宜选用常规采集模式；b）测线应做到车道全覆盖。沿车道前进方向布设测线，测线间距不应大于三维探地雷达天线阵列0.5倍宽；c）记录起、终点位置，记录表格见附录E,检测过程中应记录路面裂缝、坑槽、沉陷、修补等病害；d）结束后，检查数据文件，应回放检验，要求文件完整、信号清晰，内容正常，否则重新检测；e）关闭电源，结束测试。检测流程见图2。图2三维探地雷达检测流程7.4.3必要时对道路结构层脱空、道路结构内部裂缝、路基土疏松、沉陷、空洞等缺陷位置进行钻孔或探坑法复测验证。7U数据处理7.5.1按照CJJ/T7相应规定进
17、行雷达信号的预处理。7.5.2按照JGJ/T437相应规定进行数据处理和数据解译。7.5.3分析与判别时符合以下要求：a）按照JGJ/T437相应规定进行分析识别；b）应根据雷达信号的散射强度对路面结构损坏程度进行判别，常见沥青路面隐性病害参考附录Fo注：当路面完好无损时，雷达信号脉冲间的散射强度近乎为零；当路面发生裂缝、脱空或者积水时，雷达信号脉冲之间则发生散射，散射强度与发生损坏的程度成正相关关系。8报告Rl通用要求报告资料符合以下要求：a）原始数据、影像等资料应真实、完整、无涂改，位置标注应具体明确，具备可追溯性；b）报告附图、附表目的明确、配置合理、美观整洁。R）报告内容试验报告应至少
18、包括下列内容：a）工程概况：包含检测目的、内容和范围、检测时间、完成的工作量、资料搜集和场地环境调查等；b）检测方法：测点（线）布置、使用的工作方法与技术、仪器设备及工作参数、现场检测条件和提高检测质量的措施方法；c）复测验证：包含隐性病害复测情况、验证方法、验证点数量和分布、验证结果等；d）结果评价：必要时将弯沉值结果结合三维探地雷达图像解译分析结果开展联合评价；e）附图、附表。附录A（资料性）落锤式弯沉仪现场检测记录表利用落锤式弯沉仪法进行现场检测时，采用的记录表格式见表A.1。表A.1落锤式弯沉仪现场检测记录表单位名称任务编号工程名称路面类型检测路段结构层次道路等级检测依据仪器设备测试桩
19、号测点位置荷载kN落锤数量测量位移0.01mm路表温度空气温度储存文件名备注记录人：复核人：检测日期:附录B（规范性）落锤式弯沉仪路表弯沉检测反演方法B.1按照6.3规定采用FWD进行现场检测，获取路面结构模量反算基本弯沉数据。B.2根据需要选取合适的FWD模量反算软件，输入落锤荷载大小、弯沉测量点数、传感器数量及间距、路面结构厚度、初始模量、最大模量、最小模量、泊松比等参数信息，输入完毕后开始反算。B. 3按照6.4.3要求确定反算拟合结果均方差RMS的准确性，RMS值过大应调整参数设置，重新进行反算。路表弯沉检测反演方法流程见图B.1。图B.1路表弯沉检测反演方法流程图附录C（规范性）多层
20、弯沉盆法反算路面回弹模量流程C. 1多层法是通过逐层检测路面结构层表面弯沉，自底向上逐层反演路面结构模量，除土基模量外，下层结构模量反演结果代入上一层模量反演中，直至所有路面结构层模量反演完成，主要步骤如下：a）逐层铳刨路面结构层，直至土基的上一层表面，采用FWD逐层检测路面结构内各结构层表面同一平面坐标点的弯沉盆；b）按弯沉盆等效原则自底向上逐层反演路面结构层模量，除土基模量外，下层结构模量反演结果代入上一层模量反演中，直至路面表层所有路面结构层模量反演完成。C.2该方法可解决多层路面结构反算解的非唯一性问题，反算的路面结构模量与实际状态一致，可提高路面结构性能评价和养护设计的可靠性。止匕外
21、该方法还可解决路面结构模量反算中土基模量的应力依赖问题，为不同应力条件下土基模量的确定提供有效手段。多层弯沉盆法反算流程见图C.1。图CJ多层弯沉盆法反算流程图附录D（规范性）公路材料相对介电常数标定D.1钻芯实测法D.1.1将三维探地雷达系统按照7.4.1中方式连接并预热。设定数据采集模式为常规采集模式，将雷达天线阵列置于待测道路，测得公路路基路面电磁波反射时间拆在相同位置按照JTG3450描述的方法钻取芯样，量取标定目标厚度乩D.1.2电磁波在芯样内部传播双程时间!可直接从探地雷达图像获取，按公式（D.1）可计算得到材料相对介电常数。，=（翳）2（DJ）式中：t双程旅行时间，单位为纳秒（
22、ns）；d标定目标厚度，单位为厘米（cm）oD.1.3钻芯实测法能测得公路路基路面任意相对介电常数，但是结果代表性较差。D.2金属薄板法D. 2.1将三维探地雷达系统按照7.4.1中方式连接并预热。将长宽不小于3mX3m,厚度不小于5mm的金属板放置于待测道路，设定数据采集模式为常规采集模式，将雷达天线阵列悬空置于金属板上方测得金属板反射振幅（加）。将金属板移除，将雷达天线阵列悬空置于相同位置，设定数据采集模式为常规采集模式，天线阵列悬空置于金属板上方测得公路面层反射振幅（Ar）oD.2.2按照公式（D.2）和公式（D.3）计算公路面层材料相对介电常数。-鲁（D2）R=&（D.3）AP式中：R
23、电磁波在不同介质界面的反射系数；4公路面层反射波振幅，单位为伏特每米（V11）；AP金属板反射波振幅，单位为伏特每米（Vm）。D.2.3金属薄板法仅适用于空气耦合探地雷达天线，且仅能测得公路面层材料相对介电常数。D.3共中点法D.3.1将三维探地雷达系统按照7.4.1中方式连接并预热。设定数据采集模式为共中点采集模式，将雷达天线阵列置于待测道路，由雷达数据处理软件自动识别各结构层分界线，即可得到雷达波在各层的双程走时及时间差，进而计算公路结构层各层材料的介电常数。D.3.2共中点法测量公路路基路面介电常数示意图见图D.1。标引符号说明：tut2雷达发射-接收天线对TR与发射-接收天线对T2R2
24、测量的沥青路面顶部与底部波峰时间差，单位为纳秒（ns）；XOiTl与Rl间的距离，单位为厘米（Cm）；X02T2与R2间的距离，单位为厘米（Cm）；Xi雷达发射-接收天线对TR信号传播至公路结构层表面时的距离，单位为厘米（cm）；X2雷达发射-接收天线对T2R2信号传播至公路结构层表面时的距离，单位为厘米（cm）；do雷达发射-接收天线对与路表的距离，单位为厘米（Cm）；di公路结构层上表面至下表面的距离，单位为厘米（cm）o图D.1探地雷达共中点法测量介电常数示意图D.3.3公路路基路面相对介电常数按公式（D.4）公式（D.6）计算:，2（抬一片）好一好(D.4)(D.5)4c1q+Xq2f
25、2,4d2+(02-2)2(D.6)J4dg+x21J4d+(x01-x1)2+式中：A小At2雷达发射-接收天线对。R与发射-接收天线对K七测量的沥青路面顶部与底部波峰时间差，单位为纳秒（ns）；Xoi。与Rl间的距离，单位为厘米（cm）；m2。与七间的距离，单位为厘米（Cm）；Xi雷达发射-接收天线对。Rl信号传播至公路结构层表面时的距离，单位为厘米（cm）；X2雷达发射-接收天线对。七信号传播至公路结构层表面时的距离，单位为厘米(cm)；do雷达发射-接收天线对与路表的距离，单位为厘米(cm)oD.3.4共中点法能够测得公路路基路面任意相对介电常数，且标定结果代表性好。附录E(资料性)三
26、维探地雷达现场检测记录表利用三维探地雷达法进行现场检测时，采用的记录表格式见表E.1。表E.1三维探地雷达现场检测记录表工程名称：检测地点：仪器型号：天线频率范围(MHz)：编号:测线编号测线起终点测线长度m测线方向病害类型备注起点终点检测示意图路面结构操作人：记录人：日期：第页/共页附录F（资料性）沥青路面隐性病害三维雷达图谱典型案例沥青路面隐性病害可参考下表F.1进行分类和识别。表F.1沥青路面隐性病害三维雷达图谱典型案例类型纵剖面水平剖面横剖面备注层间粘结不良i沿行车方向的纵剖面与垂直于行车方向的横剖面上的雷达图像特征最明显，水平剖面图像可用于评估病害面积中部较强振幅的连续同相轴，两端绕
27、射波较明显较强振幅呈现区域化分布局部较强区域振幅的连续同相轴裂缝三垂直于裂缝方向时获取的图像特征最显著。其它图像可用于评估隐性裂缝发展程度开口向下对称“双曲线”形，顶端振幅强，有间断，衰减慢裂纹状“细条带”，沿裂缝发展方向分布较强振幅同相轴，有间断松散忒獭环节f，三纵剖面与横剖面图像特征最明显,水平剖面图像可用于评估病害面积振幅较强，同相轴不连续，内部波形杂乱，多次波明显，绕射波较明显较强振幅呈现区域化分布，雪花状明显较强振幅，无明显同相轴脱空E纵剖面与横剖面图像特征最明显,水平剖面图像可用于评估病害面积和区分构筑物顶部形成连续的同向性反射波组，似平板状，多次波明显较强振幅呈现区域化分布，区域
28、较小较强振幅，多次波明显富水招纵剖面与横剖面图像特征最明显,水平剖面图像可用于评估病害面积顶部表现为连续同向性反射波组，绕射波不明显，底部反射波不明显强振幅呈现区域化分布，衰减快振幅强，多次波明显表F.1沥青路面隐性病害三维雷达图谱典型案例（续）类型纵剖面水平剖面横剖面备注空洞-Ay纵剖面与横剖面图像特征最明显,水平剖面图像可用于评估病害面积和区分构筑物若球形空洞表现为倒悬双曲线反射波组，若方形空洞表现为正向连续平板状。绕射波、多次波均明显强振幅呈现区域化分布倒悬双曲线，振幅强，多次波明显沉陷I:I三I纵剖面与横剖面图像特征最明显,水平剖面图像可用于评估病害面积同相轴向下凹陷、不连续，振幅较强，绕射波不明显较强振幅呈现区域化分布，雪花状较明显振幅较强，非水平同相轴参考文献1 JTG/T3222公路工程物探规程2 JJG（交通）124公路断面探伤及结构层厚度探地雷达3 JJG（交通）133落锤式弯沉仪
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