摘要： 當前路基路面彎沉的檢測方法主要有三種：貝克曼梁法、落錘式彎沉儀法、自動彎沉儀法。貝克曼梁法為傳統(tǒng)檢測方法，以人工操作為主，工作強度大，效率低，可靠性差，而后兩種方法均為計算機控制下的自動量測方法，測速快，精度高，具有傳統(tǒng)檢測方法不可比擬的優(yōu)勢。但在實際應(yīng)用中，落錘式彎沉儀法與自動彎沉儀法所測得的數(shù)據(jù)必須與貝克曼梁法所測數(shù)據(jù)進行比對換算，之后才能作為最終評定的依據(jù)。本文具體介紹了落錘式彎沉儀在實際當中如何與貝克曼梁進行比對分析，從而具體應(yīng)用的方法。

關(guān)鍵詞： 落錘式彎沉儀；路面；檢測；應(yīng)用

1 前言

隨著當前通車高等級公路的日益增多，各地交通主管部門對其養(yǎng)護質(zhì)量也日益重視。而對于公路養(yǎng)護來說，首先要通過檢測確定其路面質(zhì)量等級，然后以此確定路面的養(yǎng)護維修計劃。在路面的養(yǎng)護質(zhì)量指標中，其中非常重要的一項便是彎沉。

傳統(tǒng)的彎沉檢測方法為貝克曼梁法，而隨著科技的發(fā)展，出現(xiàn)了更加先進的檢測方法--落錘式彎沉儀法。落錘式彎沉儀,簡稱FWD，是目前國際上最先進的路面強度無破損檢測設(shè)備之一，未來其將取代陳舊落后的常規(guī)檢測手段以滿足工程建設(shè)的需求。本文通過落錘式彎沉儀與傳統(tǒng)檢測設(shè)備的對比，較系統(tǒng)全面地介紹了該設(shè)備的工作原理及其在公路路面檢測中的實際應(yīng)用。

2 落錘式彎沉儀的工作原理

落錘式彎沉儀通過計算機系統(tǒng)控制下的液壓系統(tǒng)啟動落錘裝置，使一定質(zhì)量的落錘從一定高度自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，從而對路面施加脈沖荷載，導致路面表面產(chǎn)生瞬時變形，分布于距測點不同距離的傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號傳輸至計算機，即測定在動態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動態(tài)彎沉及彎沉盆。測試數(shù)據(jù)可用于反算路基路面各結(jié)構(gòu)層材料的動態(tài)彈性模量，從而比較科學地評價路面的承載能力。

3 與常規(guī)檢測手段的比較

3.1 常規(guī)檢測方法——貝克曼梁法

我國現(xiàn)行的路面彎沉常規(guī)檢測手段采用的是貝克曼梁法，基本原理是杠桿原理。在規(guī)定的標準軸載作用下，路基或路面表面車輪輪隙位置處產(chǎn)生的垂直變形值稱為回彈彎沉。利用載重汽車加載，人工讀取百分表的讀數(shù)，用貝克曼梁可以測量路基或路面表面的回彈彎沉值。貝克曼梁法檢測回彈彎沉存在以下主要問題：

①以人工操作為主，工作強度大，效率低，可靠性差；

②支點變形，影響檢測結(jié)果，對支點變形的修正很難測準；

③僅測得靜態(tài)汽車荷載作用下路基路面單點（最大）回彈彎沉值；

④沒有反映路面結(jié)構(gòu)在行車荷載作用下的動力特性和整個彎沉盆形狀；

⑤不適用于對路網(wǎng)進行大范圍長期跟蹤觀測。

3.2高效檢測方法--落錘式彎沉儀（FWD）法

①數(shù)據(jù)采集傳輸通過高精度傳感器完成，路面結(jié)構(gòu)不同，彎沉盆半徑亦不同。路基或柔性基層瀝青路面?zhèn)鞲衅鞣植荚诰嗪奢d中心2.5米范圍內(nèi)即可。目前，我國高等級公路大多采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，彎沉影響半徑已達3～5米，傳感器分布范圍應(yīng)布置在距荷載中心3～4米范圍內(nèi)，以量測路面彎沉盆形狀；

②FWD主要的技術(shù)特點是測速快（每測點約40多秒），精度高（分辯率為1微米），并較好地模擬了實地行車荷載對路面的動力作用，能根據(jù)上一錘荷載和壓強數(shù)值自動調(diào)整下一錘的荷載，向設(shè)定荷載逼近，從而能準確地測定較完整的彎沉盆信息。

③操作方式為計算機控制下的自動量測，所有測試數(shù)據(jù)均可顯示在屏幕上或打印出來或存儲在軟盤上?？奢敵鲎饔煤奢d、彎沉（盆）、路表溫度及測點間距等?？纱蛴澇疗骄?、標準差、變異系數(shù)及代表彎沉值等數(shù)據(jù)。

4落錘式彎沉儀與貝克曼梁的比對試驗

落錘式彎沉儀（FWD）所測的彎沉為動態(tài)總彎沉，與貝克曼梁所測的靜態(tài)回彈彎沉不同?？赏ㄟ^比對試驗得到兩者之間的相關(guān)關(guān)系，并據(jù)此將落錘式彎沉儀測定的動態(tài)彎沉換算成貝克曼梁測定的靜態(tài)回彈彎沉值。

4.1路段的選擇

選擇結(jié)構(gòu)類型完全相同的路段，針對不同地區(qū)選擇某種路面結(jié)構(gòu)的代表性路段，進行兩種測定方法的對比試驗。選擇對比路段的長度理論上應(yīng)是越長越好，但在實際應(yīng)用中，每種相同結(jié)構(gòu)、每次對比試驗不應(yīng)少于30個測試點，彎沉值應(yīng)有一定的變化幅度。

4.2對比試驗步驟

①采用與實際使用相同且符合要求的落錘式彎沉儀及貝克曼梁彎沉儀測定車。調(diào)整落錘式彎沉儀重錘的質(zhì)量及沖擊高度，使沖擊荷載達到50±2.5KN（BZZ-100的設(shè)計標準軸載）或30±2.5KN（BZZ-60的設(shè)計標準軸載）的要求。

②用油漆標記對比路段的起點位置。

③在行車車道的輪跡帶上布置測點，測點間距宜為20～25m。先用貝克曼梁定點測定回彈彎沉，待測定車開走后，再用粉筆以測點為圓心，畫一個半徑為15cm的圓，標明測點位置。

④將落錘式彎沉儀的承載板對準圓圈，位置偏差不超過30mm，進行錘擊測定。兩種儀器對同一點彎沉測試的時間間隔不應(yīng)超過10min。

4.3試驗結(jié)果分析

根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行線性回歸分析，得出兩者間相關(guān)關(guān)系及相關(guān)系數(shù)?；貧w方程式為LB=a+bLFWD ,式中LFWD--落錘式彎沉儀測定的彎沉值，0.01mm；

LB--貝克曼梁測定的彎沉值, 0.01mm。

回歸方程式的相關(guān)系數(shù)R應(yīng)不小于0.90。

FWD與貝克曼梁的測試結(jié)果應(yīng)具有良好的對應(yīng)關(guān)系，F(xiàn)WD測得的彎沉值越大，貝克曼梁測得的彎沉值也越大，反之亦然，兩種檢測結(jié)果也很接近。但FWD的測試精度要遠高于貝克曼梁。兩種方法存在良好的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)R可達到90%以上。如果對比試驗結(jié)果相關(guān)性較差，應(yīng)對結(jié)果進行分析比較，以確定合理檢測方案。

從通過比對試驗得出的相關(guān)關(guān)系式，相關(guān)系數(shù)和換算的回彈彎沉來看，在同一條路或同一地區(qū)，路面結(jié)構(gòu)、材料、土基等條件相同時，測定的彎沉值之間有良好的相關(guān)關(guān)系。在不同地區(qū)求取相關(guān)關(guān)系時，應(yīng)該根據(jù)不同地區(qū)及不同路面結(jié)構(gòu)、材料、土基等條件，建立不同的回歸方程式。

5在工程檢測中的實際應(yīng)用

利用FWD能夠快速、準確地檢測和評價路面各結(jié)構(gòu)層或路基的強度，在施工過程中通過逐層檢測和結(jié)構(gòu)層的模量反算可及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，并迅速采取處理措施，從而在根本上控制工程質(zhì)量。

利用FWD可以對新（改）建公路的路基、路面綜合承載能力進行檢測和評定，為工程的交（竣）工驗收提供數(shù)據(jù)資料和評定質(zhì)量等級的依據(jù)。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗評定標準》對已竣工的路面進行彎沉檢測，采集全線路面彎沉（盆）信息資料，根據(jù)路面彎沉資料，分標段對路基路面的綜合承載能力、施工質(zhì)量進行評定。

6結(jié)論

通過本文分析，可以得出如下結(jié)論：

① FWD與貝克曼梁的測試結(jié)果具有良好的相關(guān)性，工程檢測中可任選一種方法，在正常情況下，不必每次測試都進行對比試驗。

② 由于FWD測試消除了人為讀表誤差、氣壓隨氣溫變化產(chǎn)生誤差等多種因素的影響，加之位移傳感器精度高，故其測試結(jié)果具有較高的精度，其測試數(shù)據(jù)可用于路面結(jié)構(gòu)的模量反算，以此用于對各層質(zhì)量進行分析。

參考文獻

[1] 中華人民共和國行業(yè)標準．公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程（JTG E60-2008）．北京：人民交通出版社，2008

作者簡介：楊延華，男，漢族。籍貫：陜西漢中。本科，研究方向：公路與橋梁施工、檢測技術(shù)。1997年7月至今 在江蘇省交通廳工程質(zhì)量監(jiān)督站檢測中心從事技術(shù)工作，參與全省交通重點建設(shè)項目工程質(zhì)量檢測工作。