□ 劉　飛　安徽阜陽(yáng)市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站

淺談路基路面落錘式彎沉儀測(cè)定彎沉檢驗(yàn)方法

□ 劉飛安徽阜陽(yáng)市建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)站

本文介紹落錘式彎沉儀適用范圍、組成及測(cè)定步驟，并將其測(cè)定的動(dòng)態(tài)彎沉轉(zhuǎn)換至回彈彎沉值的方法步驟，用于評(píng)定道路承載能。

路基路面；彎沉檢測(cè)；落錘式彎沉儀（FWD）；檢驗(yàn)方法

1.概述

近年來(lái)，彎沉檢測(cè)設(shè)備及其相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。采用落錘式彎沉儀（FWD）測(cè)定路面的動(dòng)態(tài)彎沉并用來(lái)反算路面的回彈模量， 作為目前世界上較先進(jìn)的路面強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)設(shè)備之一得到了廣泛的應(yīng)用，其代替?zhèn)鹘y(tǒng)的貝克曼梁法法已越來(lái)越得到人們的認(rèn)可，并已列入《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG E60-2008））指定彎沉檢測(cè)設(shè)備之一。這對(duì)更深一步的開(kāi)發(fā)使用FWD、充分發(fā)揮FWD的優(yōu)點(diǎn)、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)路面的結(jié)構(gòu)狀況具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.關(guān)于路面彎沉值以及彎沉的變化規(guī)律

2.1彎沉

彎沉是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路基或路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形（總彎沉）或垂直回彈變形值（回彈彎沉），以0.01mm為單位。（2）設(shè)計(jì)彎沉值 根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道上預(yù)測(cè)通過(guò)的累計(jì)當(dāng)量軸次、公路等級(jí)。面層和基層類型而確定的路面彎沉設(shè)計(jì)值。（3）竣工驗(yàn)收彎沉值 竣工驗(yàn)收彎沉值是檢驗(yàn)路面是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)之一。當(dāng)胳面厚度計(jì)算以設(shè)計(jì)彎沉值為控制指標(biāo)時(shí)，則驗(yàn)收彎沉值應(yīng)小于或等于設(shè)計(jì)彎沉值；當(dāng)厚度計(jì)算以層底拉應(yīng)力為控制指標(biāo)時(shí)，應(yīng)根據(jù)拉應(yīng)力計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)厚度，重新計(jì)算路面彎沉值，該彎沉值即為竣工驗(yàn)收彎沉值。

2.2彎沉的變化規(guī)律

路表彎沉的變化，是一個(gè)多方面因素綜合作用的復(fù)雜過(guò)程。路基路面各層的材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)組成類型、壓實(shí)狀況、壓實(shí)程度、溫濕度環(huán)境、氣候條件、交通組成、檢測(cè)時(shí)的環(huán)境條件以及所使用的儀器設(shè)備及檢測(cè)人員的檢測(cè)水平等均對(duì)彎沉的大小產(chǎn)生很大影響。瀝青路面的表面彎沉變化過(guò)程分為三個(gè)階段。路面竣工后的前1—2年為第一階段。在這一階段，由于車輛荷載的重復(fù)碾壓，漸趨壓實(shí)，加上半剛性基層材料隨著齡期強(qiáng)度增長(zhǎng)，從而導(dǎo)致路表彎沉將逐漸減小，大約在路面竣工后的第2年達(dá)到最小值。路面竣工后的第2年到第4年為第二階段。在這一階段，表現(xiàn)為路表彎沉的不斷增長(zhǎng)。這是因?yàn)?，一方面半剛性基層的?qiáng)度增長(zhǎng)已十分緩慢，并逐漸趨于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)；另一方面，由于車輛荷載的重復(fù)作用以及水、溫度狀況的變化，加之路面混合料本身因拌和不均勻，而導(dǎo)致強(qiáng)度不均勻性等因素的影響，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微觀缺陷將因局部范圍的應(yīng)力集中而擴(kuò)展，并逐漸出現(xiàn)小范圍的局部破壞，從而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)整體剛度的下降，使得路表彎沉急劇增大。路面竣工3-4年后直至達(dá)到極限破壞狀態(tài)為彎沉變化的第三階段。在這一階段，路面由于各種復(fù)雜因素產(chǎn)生的局部強(qiáng)度不足的問(wèn)題已充分暴露，內(nèi)部缺陷附近局部區(qū)域積蓄的高密度能量也已通過(guò)缺陷的擴(kuò)展而轉(zhuǎn)移，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的能量平衡，從而使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷的進(jìn)一步發(fā)展得到抑制。

3.適用范圍

本方法適用于測(cè)定在落錘式彎沉儀標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的重錘落下的一定高度發(fā)生的沖擊荷載作用下，路基或路面表面所產(chǎn)生的瞬時(shí)變形，即測(cè)定在動(dòng)態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)彎沉及彎沉盆。并可由此反算路基路面各層材料的動(dòng)態(tài)彈性模量，作為設(shè)計(jì)參數(shù)使用。所測(cè)結(jié)果以轉(zhuǎn)換至回彈彎沉值后可用于評(píng)定道路承載能力，也可用于調(diào)查水泥混凝土路面接縫的傳力效果，探查路面板下的空洞等。

4.儀器與材料

4.1荷載發(fā)生裝置

重錘的質(zhì)量及落高根據(jù)使用目的與道路等級(jí)選擇，荷載由傳感器測(cè)定。重錘質(zhì)量量為200kg±10kg，可采用50kN±2.5kN的沖擊荷載。承載板為十字對(duì)稱分開(kāi)4部分且底部固定有橡膠片，直徑為300mm。

4.2彎沉檢測(cè)裝置

由一組高精度位移傳感器組成，自承載板中心開(kāi)始，沿道路縱向隔開(kāi)布置7個(gè)在0—250cm范圍內(nèi)，0、30、60、90四點(diǎn)，其他根據(jù)需要決定。

4.3運(yùn)算及控制裝置

能在沖擊荷載作用的瞬間，記錄沖擊荷載及各個(gè)傳感器所在位置測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)變形。

4.4牽引裝置

牽引FWD并安裝運(yùn)算及控制裝置的車輛。

5.方法與步驟

5.1準(zhǔn)備工作

（1）調(diào)整重錘的質(zhì)量及落高，使重錘的質(zhì)量及產(chǎn)生的沖擊荷載符合50kN±2.5kN。（2）在測(cè)試路段的路基或路面各層表布置測(cè)點(diǎn)。（3）檢查FWD的車況及使用性能符合要求后，將其牽引至測(cè)定地點(diǎn)，將儀器打開(kāi)，進(jìn)入工作狀態(tài)。牽引行駛速度不大于50km/h。

5.2測(cè)試步驟

（1）承載板中心位置對(duì)準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)，承載板自動(dòng)落下，放下彎沉裝置的各個(gè)傳感器。（2）啟動(dòng)落錘裝置，落錘瞬間即自由落下，沖擊作用于承載板上，再立即自動(dòng)提升至原來(lái)位置固定。同時(shí)，各個(gè)傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)層表面變形，記錄峰值，即路面彎沉，每一測(cè)點(diǎn)測(cè)定3次，除去第一個(gè)測(cè)定值，取后兩次測(cè)定值的平均值作為計(jì)算依據(jù)。（3）提起傳感器及承載板，牽引至下一個(gè)測(cè)點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，進(jìn)行測(cè)定。

6.FWD與貝克曼梁彎沉儀對(duì)比試驗(yàn)

6.1路段選擇

選擇結(jié)構(gòu)類型完全相同的路段，針對(duì)不同路面結(jié)構(gòu)的代表性路段，進(jìn)行兩種方法的對(duì)比試驗(yàn)，以便將落錘式彎沉儀測(cè)定的動(dòng)態(tài)彎沉換算成貝克曼梁測(cè)定的回彈彎沉值。選擇對(duì)比路段長(zhǎng)度300~500m，彎沉值應(yīng)有一定的變化幅度。

6.2對(duì)比試驗(yàn)步驟

（1）采用與實(shí)際使用相同且符合要求的FWD及貝克曼梁彎沉儀測(cè)定車。其沖擊荷載與貝克曼梁彎沉儀測(cè)定車的后軸雙輪荷載相同。（2）標(biāo)記對(duì)比路段的起點(diǎn)位置，先測(cè)定貝克曼梁定點(diǎn)測(cè)定回彈彎沉。標(biāo)記測(cè)點(diǎn)位置，再將FWD的承載板對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記點(diǎn)，位置偏差不超過(guò)30mm，測(cè)定其彎沉值，時(shí)間間隔不得超過(guò)10min。（3）通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)得出回歸方程式LB=a+bLFWD，LFWD、LB分別為落錘式彎沉儀、貝克曼梁彎測(cè)定的彎沉值，其相關(guān)系數(shù)不應(yīng)小于0.95。

7.結(jié)束語(yǔ)

近幾年來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)發(fā)展很快，傳統(tǒng)的路面強(qiáng)度檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法已明顯不適應(yīng)高等級(jí)公路建設(shè)與管理的實(shí)際需要。FWD是一種新興的現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，由于其具有比其他檢測(cè)技術(shù)明顯的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)公路事業(yè)的發(fā)展，F(xiàn)WD的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)FWD的應(yīng)用探討也越來(lái)越多。

［1］許小潔.關(guān)于公路路基路面彎沉檢測(cè)方法的探討［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（5）.

［2］陳偉華.淺談降低路基彎沉值的控制措施［J］.廣東科技，2013，22（12）.

［3］馬莉.路基彎沉超過(guò)交工驗(yàn)收限值的原因分析［J］.青海交通科技，2012（6）.

［4］《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG E60-2008）