□ 劉　飛　安徽阜陽市建設(shè)工程質(zhì)量檢測站

淺談路基路面落錘式彎沉儀測定彎沉檢驗方法

□ 劉飛安徽阜陽市建設(shè)工程質(zhì)量檢測站

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

路基路面；彎沉檢測；落錘式彎沉儀（FWD）；檢驗方法

1.概述

近年來，彎沉檢測設(shè)備及其相應(yīng)的檢測技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。采用落錘式彎沉儀（FWD）測定路面的動態(tài)彎沉并用來反算路面的回彈模量， 作為目前世界上較先進的路面強度無損檢測設(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越得到人們的認可，并已列入《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60-2008））指定彎沉檢測設(shè)備之一。這對更深一步的開發(fā)使用FWD、充分發(fā)揮FWD的優(yōu)點、準確地評價路面的結(jié)構(gòu)狀況具有重要的現(xiàn)實意義。

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)定的標準軸載作用下，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)計彎沉值 根據(jù)設(shè)計年限內(nèi)一個車道上預(yù)測通過的累計當量軸次、公路等級。面層和基層類型而確定的路面彎沉設(shè)計值。（3）竣工驗收彎沉值 竣工驗收彎沉值是檢驗路面是否達到設(shè)計要求的指標之一。當胳面厚度計算以設(shè)計彎沉值為控制指標時，則驗收彎沉值應(yīng)小于或等于設(shè)計彎沉值；當厚度計算以層底拉應(yīng)力為控制指標時，應(yīng)根據(jù)拉應(yīng)力計算所得的結(jié)構(gòu)厚度，重新計算路面彎沉值，該彎沉值即為竣工驗收彎沉值。

2.2彎沉的變化規(guī)律

路表彎沉的變化，是一個多方面因素綜合作用的復(fù)雜過程。路基路面各層的材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)組成類型、壓實狀況、壓實程度、溫濕度環(huán)境、氣候條件、交通組成、檢測時的環(huán)境條件以及所使用的儀器設(shè)備及檢測人員的檢測水平等均對彎沉的大小產(chǎn)生很大影響。瀝青路面的表面彎沉變化過程分為三個階段。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，加上半剛性基層材料隨著齡期強度增長，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。這是因為，一方面半剛性基層的強度增長已十分緩慢，并逐漸趨于相對穩(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)生的局部強度不足的問題已充分暴露，內(nèi)部缺陷附近局部區(qū)域積蓄的高密度能量也已通過缺陷的擴展而轉(zhuǎn)移，并自動實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的能量平衡，從而使得結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷的進一步發(fā)展得到抑制。

3.適用范圍

本方法適用于測定在落錘式彎沉儀標準質(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)生的瞬時變形，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。并可由此反算路基路面各層材料的動態(tài)彈性模量，作為設(shè)計參數(shù)使用。所測結(jié)果以轉(zhuǎn)換至回彈彎沉值后可用于評定道路承載能力，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選擇，荷載由傳感器測定。重錘質(zhì)量量為200kg±10kg，可采用50kN±2.5kN的沖擊荷載。承載板為十字對稱分開4部分且底部固定有橡膠片，直徑為300mm。

4.2彎沉檢測裝置

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

4.3運算及控制裝置

能在沖擊荷載作用的瞬間，記錄沖擊荷載及各個傳感器所在位置測點的動態(tài)變形。

4.4牽引裝置

牽引FWD并安裝運算及控制裝置的車輛。

5.方法與步驟

5.1準備工作

（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）在測試路段的路基或路面各層表布置測點。（3）檢查FWD的車況及使用性能符合要求后，將其牽引至測定地點，將儀器打開，進入工作狀態(tài)。牽引行駛速度不大于50km/h。

5.2測試步驟

（1）承載板中心位置對準測點，承載板自動落下，放下彎沉裝置的各個傳感器。（2）啟動落錘裝置，落錘瞬間即自由落下，沖擊作用于承載板上，再立即自動提升至原來位置固定。同時，各個傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面變形，記錄峰值，即路面彎沉，每一測點測定3次，除去第一個測定值，取后兩次測定值的平均值作為計算依據(jù)。（3）提起傳感器及承載板，牽引至下一個測點，重復(fù)上述步驟，進行測定。

6.FWD與貝克曼梁彎沉儀對比試驗

6.1路段選擇

選擇結(jié)構(gòu)類型完全相同的路段，針對不同路面結(jié)構(gòu)的代表性路段，進行兩種方法的對比試驗，以便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回彈彎沉值。選擇對比路段長度300~500m，彎沉值應(yīng)有一定的變化幅度。

6.2對比試驗步驟

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

7.結(jié)束語

近幾年來，我國公路建設(shè)發(fā)展很快，傳統(tǒng)的路面強度檢測與評價方法已明顯不適應(yīng)高等級公路建設(shè)與管理的實際需要。FWD是一種新興的現(xiàn)代無損檢測設(shè)備，由于其具有比其他檢測技術(shù)明顯的優(yōu)勢，隨著我國公路事業(yè)的發(fā)展，F(xiàn)WD的應(yīng)用越來越廣泛，對FWD的應(yīng)用探討也越來越多。

［1］許小潔.關(guān)于公路路基路面彎沉檢測方法的探討［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計，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.路基彎沉超過交工驗收限值的原因分析［J］.青海交通科技，2012（6）.

［4］《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60-2008）