黃炎輝

福建省中建中信技術(shù)檢測(cè)有限公司

1 引言

長期以來，我國高度重視交通建設(shè)，不斷完善交通基礎(chǔ)設(shè)施，公路作為我國交通體系的核心構(gòu)成，近年來取得了重大成就。由于交通設(shè)施的完善，各區(qū)域間的聯(lián)系進(jìn)一步加強(qiáng)，同時(shí)也有力推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在公路工程施工驗(yàn)收過程中，回彈彎沉值是評(píng)價(jià)路基路面施工質(zhì)量的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。因此，回彈彎沉檢測(cè)在公路工程中被廣泛應(yīng)用，發(fā)揮了重要作用?；诖?，有必要對(duì)回彈彎沉檢測(cè)在公路路基路面檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析，以期為相關(guān)工作提供一點(diǎn)參考。

2 回彈彎沉檢測(cè)概述

2.1 回彈彎沉值

所謂的回彈彎沉值指代的是在一定荷載作用下，工程路面路基發(fā)生的垂直變形現(xiàn)象，待卸載后路基路面可以恢復(fù)的部分，在實(shí)際計(jì)算過程中通常以mm 為單位。根據(jù)路基路面回彈彎沉值可以客觀、準(zhǔn)確地對(duì)路基路面彈性模量、承載力進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)也能反映公路建成投入使用后的狀態(tài)。一般來說，若回彈彎沉值較大，則路基路面發(fā)生結(jié)構(gòu)塑性變形的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)增加，公路的抗疲勞性能就會(huì)降低。若交通流量過大，則公路就會(huì)超負(fù)荷運(yùn)行。若路基路面回彈彎沉值較小，則可以適應(yīng)更大的交通流量。

2.2 回彈彎沉檢測(cè)的適用范圍

通?；貜棌澇翙z測(cè)多用于公路工程中的路基路面，根據(jù)路基路面回彈彎沉值可以評(píng)估公路的承載能力，在工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)具有較高的參考價(jià)值。此外，在工程施工驗(yàn)收以及竣工驗(yàn)收環(huán)節(jié)也可以作為評(píng)估施工質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。公路工程建成投入使用后也可以為公路養(yǎng)護(hù)部門的工作提供必要的依據(jù)。

2.3 回彈彎沉檢測(cè)的基本原則

開展回彈彎沉檢測(cè)時(shí)需要遵循三大基本原則：（1）程序公正，即檢測(cè)流程要符合國家相關(guān)規(guī)定、檢測(cè)過程要公開透明、檢測(cè)結(jié)果要科學(xué)合理，這樣才能取得預(yù)期的效果；（2）質(zhì)量優(yōu)先，即整個(gè)檢測(cè)過程要保證質(zhì)量，回彈彎沉值作為評(píng)估路基路面結(jié)構(gòu)剛度以及強(qiáng)度的重要指標(biāo)，可以反映工程施工質(zhì)量，因此檢測(cè)必須遵循質(zhì)量優(yōu)先的基本原則[1]；（3）管理科學(xué)原則，在回彈彎沉檢測(cè)過程中遵循管理科學(xué)原則，可以有效保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而為項(xiàng)目決策提供更為可靠的依據(jù)。

3 路基路面檢測(cè)中回彈彎沉檢測(cè)方法的運(yùn)用

針對(duì)公路工程項(xiàng)目而言，施工質(zhì)量一直都是重點(diǎn)問題，直接影響著項(xiàng)目后期運(yùn)行效果。在公路路基路面回彈彎沉檢測(cè)中，比較常用的方法主要有兩種，即貝克曼梁檢測(cè)法與落錘式彎沉儀檢測(cè)法，兩種方法各有優(yōu)劣，在公路工程中都應(yīng)用比較廣泛，且效果較好。下面具體談?wù)勥@兩種方法在實(shí)際檢測(cè)過程中的注意要點(diǎn)。

3.1 貝克曼梁檢測(cè)法

3.1.1 準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

目前我國的公路建設(shè)主要以瀝青路面為主，因此本文主要以瀝青路面為例，研究貝克曼梁檢測(cè)法在公路路基路面回彈彎沉檢測(cè)中的應(yīng)用。貝克曼梁檢測(cè)需輔助性檢測(cè)工具，如加載車，其選取參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1。

表1 加載車的參數(shù)要求

準(zhǔn)備階段應(yīng)測(cè)定加載車胎壓，用地磅衡稱量加載車軸重，測(cè)定輪胎接地面積，并做好記錄。

3.1.2 變形修正

在實(shí)際檢測(cè)過程中，彎沉儀的支座部位通常會(huì)發(fā)生變形問題。因此在開始檢測(cè)之前，首先需要對(duì)彎沉儀支座部位進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)是否存在變形問題，或者可以選擇直接在測(cè)定用彎沉儀的后面支座處再安裝1臺(tái)檢驗(yàn)彎沉儀。待汽車開始出發(fā)后，同時(shí)讀取兩臺(tái)彎沉儀的數(shù)據(jù)。如果檢驗(yàn)用彎沉儀百分表有讀數(shù)，即應(yīng)進(jìn)行支點(diǎn)變形修正。一般來說，對(duì)同結(jié)構(gòu)層進(jìn)行測(cè)定，至少要選取5個(gè)不同位置進(jìn)行檢測(cè)，取平均值，以此作為各次檢測(cè)結(jié)果的修正值。需要注意的是，若選用的彎沉儀長度在5.4m，則在實(shí)際檢測(cè)過程中可不需要對(duì)彎沉儀支座部分進(jìn)行變形修正。

3.1.3 溫度以及計(jì)算結(jié)果修正

在實(shí)際檢測(cè)過程中，溫度對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的影響較大，一般情況下，對(duì)瀝青路面檢測(cè)時(shí)溫度宜在20±2℃，若路面厚度超過5cm，需要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。計(jì)算路面回彈彎沉值的公式為：

式中：

LT——在瀝青面層平均溫度在T 時(shí)的回彈彎沉值（0.01mm）；

L1——車輪中心臨近貝克曼梁測(cè)頭時(shí)百分表的最大讀數(shù)（0.01mm）；

L2——加載車駛出彎沉影響半徑后待百分表穩(wěn)定后的終讀數(shù)（0.01mm）。若需要對(duì)彎沉儀支點(diǎn)變形進(jìn)行修正，則根據(jù)公式：

計(jì)算出路面不同點(diǎn)的回彈彎沉值。

式中：

L3——加載車臨近貝克曼梁測(cè)頭時(shí)檢驗(yàn)用貝克曼梁的最大讀數(shù)（0.01mm）；

L4——加載車駛出彎沉影響半徑后檢驗(yàn)用貝克曼梁的終讀數(shù)（0.01mm）。

一般來說，僅當(dāng)變形問題出現(xiàn)在彎沉儀支座部位時(shí)采用上式進(jìn)行計(jì)算，不包括變形問題出現(xiàn)在百分表架部位[2]。此外，若瀝青路面厚度超過5cm，則在回彈彎沉檢測(cè)時(shí)還需要進(jìn)行溫度修正，具體流程如下：首先需要根據(jù)公式：

計(jì)算出瀝青層的平均溫度。

式中：

T——瀝青面層平均溫度；

T25——根據(jù)圖1決定的路表下25mm處的溫度；

Tm——圖1決定的瀝青面層中間深度的溫度；

Te——表示圖1決定的瀝青面層底面處的溫度。

T0為測(cè)定時(shí)路表溫度與測(cè)定前5d 日平均氣溫的平均值之和，日平均氣溫為日最高氣溫和最低氣溫的平均值。其次根據(jù)公式：

計(jì)算路面回彈彎沉值。

式中：

L20——進(jìn)行20℃換算的路面回彈彎沉值（0.01mm）；

K——溫度修正系數(shù)。

3.1.4 最后計(jì)算結(jié)果篩選

根據(jù)公式：

計(jì)算被檢測(cè)路段代表回彈彎沉值。

式中：

Lr——被檢測(cè)路段代表回彈彎沉值；

L——被檢測(cè)路段各檢測(cè)點(diǎn)回彈彎沉值平均值；

S——被檢測(cè)路段經(jīng)過修正后各檢測(cè)點(diǎn)回彈彎沉值的標(biāo)準(zhǔn)差；

Za——與保證率相關(guān)的系數(shù)，一般二級(jí)以下公路取1.5；二級(jí)公路取1.645；高等級(jí)公路取2.0。

計(jì)算出路面回彈彎沉值后，必須對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行科學(xué)評(píng)估才能確定此次檢測(cè)結(jié)果是否可以使用。一般情況下，評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果需要注意，若需要計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差與平均值，則應(yīng)當(dāng)放棄大于-X±kS的彎沉比值；如果廢棄比值偏大，則應(yīng)當(dāng)對(duì)被測(cè)試路段周邊的邊界進(jìn)行有限的局部處理；如果檢測(cè)過程中采用的是兩臺(tái)彎沉儀同時(shí)測(cè)定兩個(gè)車輪軌跡帶的彎沉值，則在計(jì)算時(shí)不能計(jì)算兩個(gè)車輪軌跡帶的平均值，應(yīng)當(dāng)選取兩個(gè)獨(dú)立測(cè)試點(diǎn)。

3.2 落錘式彎沉儀檢測(cè)法

根據(jù)落錘式彎沉儀檢測(cè)法的應(yīng)用情況來看，該方法的應(yīng)用原理在于重錘在一定高度下落后，對(duì)路面路基產(chǎn)生的沖擊荷載作用，在動(dòng)態(tài)荷載的影響下，測(cè)量路基發(fā)生的彎沉盆、動(dòng)態(tài)彎沉。在此基礎(chǔ)上，通過反計(jì)算手段測(cè)量路基路面材料的動(dòng)態(tài)彈性模量，最終將測(cè)量結(jié)果設(shè)置為設(shè)計(jì)參數(shù)，該參數(shù)在評(píng)估公路承載性能時(shí)也可以使用。

（1）準(zhǔn)備環(huán)節(jié)。在實(shí)際檢測(cè)過程中，準(zhǔn)備環(huán)節(jié)注意以下幾方面：①對(duì)重錘的質(zhì)量以及下落高度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證重錘質(zhì)量以及重錘沖擊下產(chǎn)生的荷載符合相關(guān)規(guī)定；②在被檢測(cè)路段路面各層設(shè)置測(cè)試點(diǎn)，根據(jù)檢測(cè)的實(shí)際需求確定具體的位置以及間距，一般情況下測(cè)試點(diǎn)設(shè)置在行車軌跡帶上，測(cè)試點(diǎn)的定位一般采用距離傳感器確定[3]；③檢查落錘式彎沉儀的整體狀況以及各項(xiàng)性能，確保其車況以及各項(xiàng)性能良好，符合檢測(cè)要求，檢查車況時(shí)可以將操作方式更改為手動(dòng)操作模式；④根據(jù)測(cè)試點(diǎn)分布就為落錘式彎沉儀，正常啟動(dòng)彎沉儀，確保彎沉儀正常運(yùn)行，檢測(cè)時(shí)將彎沉儀的行駛速度控制在50km/h以下。

（2）檢測(cè)方法。首先，保持測(cè)試點(diǎn)和承載板的中心位置對(duì)應(yīng)，下落承載板，同時(shí)放下彎沉所有傳感器；其次，要將彎沉儀落錘裝置打開，因?yàn)樵谥劐N下落之后，會(huì)對(duì)承載板造成一定沖擊力，工作人員要注意隨后將承載板提升到原來位置并固定好。完成上述工作之后，使用傳感器開展測(cè)量工作。利用計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)路面變形信號(hào)進(jìn)行捕捉，獲取路面的彎沉盆與彎沉峰值，需要注意的是各個(gè)測(cè)試點(diǎn)需要測(cè)試3次以上，獲取檢測(cè)結(jié)果后去除首次檢測(cè)結(jié)果，計(jì)算其余幾次檢測(cè)結(jié)果平均值；最后，提升承載板以及彎沉儀傳感器，利用牽引車將彎沉儀牽引到下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。重復(fù)上述步驟直至完成所有測(cè)試作業(yè)。

總體來說，在工程項(xiàng)目測(cè)量活動(dòng)中，落錘式彎沉儀檢測(cè)法與貝克曼梁檢測(cè)法可以任選其一，但是因?yàn)槁溴N式彎沉儀檢測(cè)法消除了氣壓隨氣溫變化、人工讀表誤差等現(xiàn)象，因此測(cè)量結(jié)果的精確性更高，值得在項(xiàng)目測(cè)量工作中推廣。

4 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)于交通設(shè)施的要求越來越高，因此未來很長一段時(shí)間內(nèi)我國仍需加大在交通設(shè)施方面的投入。考慮到公路的施工質(zhì)量以及建成投入使用后的狀態(tài)，采用回彈彎沉檢測(cè)可以有效評(píng)估公路路基路面各項(xiàng)性能，尤其是落錘式彎沉儀檢測(cè)法，能夠?qū)π陆访媛坊约奥访婢C合承載能力進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，因此在施工質(zhì)量評(píng)定中具有重要意義。在實(shí)際檢測(cè)過程中，作業(yè)人員要嚴(yán)格遵循檢測(cè)程序，確保檢測(cè)結(jié)果的精度，以取得預(yù)期的效果。