摘要：本文分析了水泥路面結(jié)構(gòu)承載能力的影響因素，討論了接縫和板底脫空對(duì)水泥路面結(jié)構(gòu)承載能力的影響，介紹FWD、路面雷達(dá)等現(xiàn)代無(wú)損測(cè)試技術(shù)對(duì)路面結(jié)構(gòu)承載能力的應(yīng)用，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)水泥路面的承載能力，對(duì)舊公路進(jìn)行評(píng)估和改造具有重要意義。

關(guān)鍵詞：舊路評(píng)價(jià)；水泥路面；承載能力；檢測(cè)方法

一、引言

改革開放30年以來(lái)，我國(guó)公路得到高速發(fā)展，修筑了大量公路，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而，由于早期技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏低和交通荷載重型化的原因，許多早期修筑的水泥路面出現(xiàn)了破損，影響公路的承載能力。因此，了解舊水泥混凝土路面承載力的影響因素，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)舊水泥路面的承載能力，對(duì)舊公路的評(píng)估和改造具有重要意義。

二、舊水泥路面承載能力的影響因素

路面結(jié)構(gòu)承載能力是路面結(jié)構(gòu)抵抗外部荷載及環(huán)境作用，保持自身狀況完好的能力。通常采用彎沉值來(lái)評(píng)定路面結(jié)構(gòu)的承載能力。影響水泥路面承載力的主要因素是接縫在大量重復(fù)荷載作用下逐漸喪失傳荷能力和板底脫空影響對(duì)路面結(jié)構(gòu)的承載能力。

混凝土板在不同的溫度變化下產(chǎn)生的收縮和膨脹，這些變形受到板與基礎(chǔ)之間的摩阻力、粘結(jié)力以及板的自重和車輪荷載等的約束，致使板內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力，造成板的拱脹或斷裂等破壞。為了預(yù)防這種破壞，水泥混凝土路面在縱向和橫向兩個(gè)方向均設(shè)置接縫，但接縫的傳荷能力隨著車輛荷載作用次數(shù)的增加會(huì)逐漸衰減，因此接縫傳荷能力直接影響板內(nèi)的應(yīng)力，尤其對(duì)板邊、板角的影響更大，所以接縫傳荷能力的衰減是引起路面板結(jié)構(gòu)性能降低的主要因素之一。

板底脫空的原因主要有三個(gè)方面：設(shè)計(jì)原因、施工質(zhì)量原因和養(yǎng)護(hù)管理水平。板下基礎(chǔ)在車輛荷載的重復(fù)作用下產(chǎn)生一定的塑性變形，使混凝土路面板底與基層之間出現(xiàn)空隙，即出現(xiàn)了板下局部脫空。同時(shí)溫度的變化引起板向上或向下翹曲，加速了板與基礎(chǔ)之間的分離，形成板底脫空。脫空的出現(xiàn)又為水的侵入創(chuàng)造了條件，當(dāng)路面接縫或裂縫養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，雨水從破損處侵入基層，滲入的水在板下形成積水。積水與基層材料中的細(xì)料形成泥漿并沿面板接縫縫隙處噴濺出來(lái)，形成卿泥，卿泥的出現(xiàn)進(jìn)一步加劇了板底的脫空。這樣周而復(fù)始、惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致路面損壞。因此，確定脫空板塊并判定與評(píng)價(jià)脫空嚴(yán)重程度對(duì)路面的承載能力非常重要。

三、水泥路面承載能力的檢測(cè)方法

目前公路承載能力檢測(cè)主要采用彎沉儀測(cè)定路面結(jié)構(gòu)的彎沉，通過(guò)彎沉值（轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)強(qiáng)度系數(shù)）大小判定路面的實(shí)際承載能力。我國(guó)公路部門通常采用貝克曼梁彎沉儀來(lái)測(cè)定路面結(jié)構(gòu)彎沉。

采用任何一種測(cè)試方法所測(cè)得的路表彎沉都受到路面結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)層剛度和厚度、路基土類型和狀態(tài)、溫度和濕度及交通水平等諸多因素的影響，但選擇先進(jìn)、合適的測(cè)試方法非常重要。對(duì)于脫空嚴(yán)重的路段應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，利用以快捷、準(zhǔn)確的現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)如FWD、路面雷達(dá)對(duì)脫空等進(jìn)行全面的評(píng)定。因此，本文建議采用落錘式彎沉儀、雷達(dá)等無(wú)損檢測(cè)設(shè)備對(duì)舊路進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)定路面的脫空狀況和接縫傳荷能力。

1、落錘式彎沉儀（FWD）

落錘式彎沉儀（FWD）由法國(guó)和瑞典最先研制成功，我國(guó)FWD的應(yīng)用研究是自上世紀(jì)80年代中后期開始。與傳統(tǒng)貝克曼梁彎沉儀相比，F(xiàn)WD具有測(cè)量精確、信息量大、使用方便、快速、安全、節(jié)省人力的特點(diǎn)，此外還擁有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

①有效解決了靜力加載問(wèn)題；

②較好的模擬了行車荷載作用，可快速方便的提供整個(gè)彎沉信息；

③荷載可調(diào)，可用于路面結(jié)構(gòu)的荷載響應(yīng)分析；

④數(shù)據(jù)采集參照系統(tǒng)穩(wěn)定，工作完全自動(dòng)化，是進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)狀況評(píng)定的有力工具；

⑤利用FWD動(dòng)態(tài)彎沉盆曲線變化趨勢(shì)可調(diào)查水泥混凝土路面接縫及傳力桿的傳荷效果。

FWD的工作原理可簡(jiǎn)化為如圖1所示：

圖1 落錘式彎沉儀檢測(cè)工作原理 圖2 探地雷達(dá)工作示意圖

2、探地雷達(dá)（GPR）

探地雷達(dá) （GPR）是一種用于確定地下介質(zhì)分布的光譜電磁設(shè)備。雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于路基路面檢測(cè)開始于20世紀(jì)90年代，近年來(lái)我國(guó)部分單位開始應(yīng)用探地雷達(dá)于路基、路面厚度和橋梁的破損檢測(cè)等方面。

探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種特高頻電磁波的發(fā)射與接收技術(shù)（見圖2）。雷達(dá)波由自身激振產(chǎn)生，直接向路基路面發(fā)射高頻電磁波，利用電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過(guò)介質(zhì)的電性質(zhì)（如介電常數(shù)Er）及幾何形態(tài)的變化差異，根據(jù)接收到的回波時(shí)間、幅度和波形等信息獲得路基路面的采樣信號(hào)，確定目標(biāo)體的空間結(jié)構(gòu)和位置，從而達(dá)到無(wú)損、快速、高精度、大面積的檢測(cè)要求。

四、評(píng)價(jià)方法

傳統(tǒng)的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)承載力采用貝克曼梁彎沉儀測(cè)定的彎沉值和鉆芯強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)。有了落錘式彎沉儀，則可利用測(cè)得的最大彎沉值和彎沉盆，通過(guò)對(duì)路面各層結(jié)構(gòu)模量的反算，應(yīng)用理論解分析評(píng)定路面的結(jié)構(gòu)承載能力。同時(shí)利用FWD和GPR評(píng)價(jià)路面接縫傳荷能力和板體脫空程度。

1、接縫傳荷能力

表征接縫傳荷能力的直接指標(biāo)應(yīng)是接縫兩側(cè)所承受的荷載之比值，國(guó)內(nèi)通常采用撓度法和應(yīng)變法兩種反映接縫傳荷能力的評(píng)價(jià)方法。

接縫兩側(cè)彎沉差指標(biāo)，即：不管是加荷邊還是未加荷邊，兩者的差即為評(píng)定傳荷能力的指標(biāo)。當(dāng)差值為0時(shí)為完全傳荷，差值越大傳荷能力越差。但即使彎沉差相同，彎沉值較小者縫邊受力狀況肯定好些。

2、脫空板的評(píng)價(jià)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，脫空板的評(píng)價(jià)采取對(duì)比綜合判定脫空程度：①采用落錘式彎沉儀在同一塊水泥混凝土板上測(cè)定多點(diǎn)彎沉值及彎沉盆，根據(jù)各點(diǎn)值之間的異常情況判定脫空位置及脫空范圍；②通過(guò)對(duì)混凝土路面板塊靜回彈彎沉測(cè)定，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)法即彎沉值超過(guò)0.2mm的，應(yīng)確定為板底脫空；③觀察雨后卿泥現(xiàn)象和錯(cuò)臺(tái)發(fā)展程度以及接縫傳荷能力等；④邊緣和角隅處錘擊聽音等經(jīng)驗(yàn)方法。

五、小結(jié)

本文分析了舊水泥路面結(jié)構(gòu)承載能力的影響因素，討論了接縫和板底脫空對(duì)水泥路面結(jié)構(gòu)承載能力的影響，利用現(xiàn)代無(wú)損測(cè)試技術(shù)對(duì)路面結(jié)構(gòu)承載能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)舊公路進(jìn)行評(píng)估和改造具有重要意義。

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