沥青面层厚度与密度一般通过直接测量获得,虽然结果直观,但是只能对有限点位进行测量,同时路面损伤将产生性能薄弱点,留下病害隐患。三维探地雷达可以进行大范围、快速、连续的电磁波发射与接收,这一特点与道路工程的检测需求相吻合。目前,利用三维探地雷达进行沥青面层厚度与密度测量还存在一些不足:取芯标定法测厚度产生了路面损伤;密度预测则使用介电常数模型,且为实验室验证,缺少实体工程应用,模型分析精度不高且参数繁杂。因此,本文寻求精确度较高、基于雷达信号的沥青面层厚度与密度计算方法,与三维探地雷达的测量特点相结合,实现新建沥青面层厚度与密度快速、无损、连续、精确测量。首先,分别使用钻芯取样法和共中心点法测量新建沥青面层厚度,将测量结果与直接取芯法作比较,分析两种方法误差变化以及误差来源,评价两种方法的测量精确性与稳定性。其次,对比了不同理论密度预测模型在室内成型试件的密度预测精确性和预测趋势;基于室内成型试件的雷达扫描信号和体积参数,构建BP神经网络密度预测模型;通过现场试验结果评价每种密度预测模型的精确性和稳定性,优选综合效果最好的预测模型。最后,对同一检测段落进行重复性试验,评价共中心点法和神经网络密度模型在实际工程中的重现性。试验结果表明:共中心点法的平均误差比取芯标定法高1.3%,两种方法的平均误差都在4%以下;理论密度预测模型对密度的预测趋势高度相似,对不同混合料的泛用性较差。神经网络密度预测模型平均预测误差为0.184%,远高于其他理论密度预测模型;共中心点法和神经网络密度预测模型结合三维探地雷达在实体工程中达到了较高的精确性和重现性。