盧生海

（甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，甘肅蘭州 730000）

1 引言

現(xiàn)階段，我國在瀝青路面厚度以及彎沉等重要指標(biāo)檢測過程中開始應(yīng)用雷達(dá)檢測技術(shù)等自動化無損檢測技術(shù)，在提升檢測效率同時，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性也得到有效提升，在推動公路工程建設(shè)水平提升方面具有重要意義。介質(zhì)中電磁波傳播理論是雷達(dá)檢測技術(shù)的主要應(yīng)用原理，該技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，通過脈沖設(shè)備向檢測區(qū)域地下發(fā)射電測波，依據(jù)電磁波傳播理論，其在在同性介質(zhì)中會通過電場以及磁場相互交替變化的方式依照相應(yīng)的速度前進(jìn)，在遭遇不同性介質(zhì)后，電磁波會產(chǎn)生反射、折射現(xiàn)象，隨后技術(shù)人員利用專業(yè)設(shè)備接受發(fā)射回來的電磁波即可實現(xiàn)對介質(zhì)厚層進(jìn)行精準(zhǔn)探測。

2 工程概述

為驗證瀝青路面彎沉檢測中FWD 法應(yīng)用價值，本文將結(jié)合案例進(jìn)行具體說明。案例工程為某地區(qū)高速公路，其道路全長為76 km，路面采用瀝青混凝土材料。由于該工程建設(shè)時間較早，受制于當(dāng)時經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，相關(guān)管理部門為降低成本投入采用較低的工程標(biāo)準(zhǔn)要求。近年來，受超載現(xiàn)象嚴(yán)重影響，路面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的破壞，龜裂、坑槽等道路病害嚴(yán)重威脅行車安全性。本文研究中將結(jié)合此工程，分別利用FWD 以及貝克曼梁彎沉比對路面進(jìn)行對比檢測，進(jìn)而探究FWD技術(shù)可行性

3 檢測方案設(shè)計

3.1 檢測設(shè)備

研究者為完成本次對比試驗，選取貝克曼梁彎沉儀以及FED 設(shè)備為本次對比試驗提供硬件支持。其中FWD 測試需要落錘彎沉儀、傳感器設(shè)備貝克曼梁及標(biāo)準(zhǔn)承重車設(shè)備。落錘彎沉儀50kN 荷載的8000 型儀器，用于產(chǎn)生測試所需的脈沖荷載。傳感器設(shè)備會自動對路面彎沉參數(shù)進(jìn)行接受并記錄；貝克曼梁以及承重車設(shè)備要求采用前后臂比例為2:1的5.4m長桿設(shè)備以及重后軸余輪胎接地壓強(qiáng)分別為1000kN以及0.7MPa的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備[1]。

3.2 FWD彎沉檢測

本次試驗開展過程中，技術(shù)人員依據(jù)試驗要求，將FWD 承載板設(shè)置在行車道中心位置。同時設(shè)定儀器檢測頻率為1 點/50m。彎沉檢測開展過程中設(shè)計落錘三次，第一次落錘目標(biāo)為確定承載板穩(wěn)定性，取后兩次落錘平均值作為彎沉值檢測結(jié)果。

3.3 彎沉比對試驗

為驗證FWD 技術(shù)可行性，技術(shù)人員在案例工程中選取具備代表意義的結(jié)構(gòu)路段，并依照20m 間隔設(shè)置測點，為確保FWD 以及貝克曼梁測點穩(wěn)定，技術(shù)人員在檢測開始前對各測點進(jìn)行標(biāo)記作業(yè)。除此以外，技術(shù)人員在工作中為避免彎沉測試值在溫度變化影響下出現(xiàn)偏差，技術(shù)人員在FWD 技術(shù)檢測后立即進(jìn)行貝克曼梁完成檢測。在實際進(jìn)行試驗過程中，承重車后軸輪隙中心應(yīng)控制在FWD 承載板位置，同時嚴(yán)格遵照《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》開展貝克曼梁彎沉檢測[2]。

4 檢測結(jié)果分析

4.1 瀝青路面彎沉值比對

考慮到實際檢測過程中獲取的檢測數(shù)據(jù)在儀器、人為等主客觀因素影響下存在出現(xiàn)誤差的可能性，因此，技術(shù)人員在工作中對所有檢測結(jié)果進(jìn)行梳理并剔除其中異常值，隨后對其余合理檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析。

通過實地測試結(jié)果可得出結(jié)論，換算關(guān)系式隨路面結(jié)構(gòu)形式變化而變化，但是不同關(guān)系式之間存在較好的線性關(guān)系，此關(guān)系可表示為y=ax+b。依據(jù)對照試驗結(jié)果可知，技術(shù)人員所選取的8段不同結(jié)構(gòu)形式路面中，存在常數(shù)a、b 相近情況的路段共有5個，其數(shù)值分別在0.0613-0.0854 以及10.877-18.433區(qū)間范圍內(nèi)，其路面結(jié)構(gòu)形式也呈現(xiàn)出較為顯著的相近情況；所選取的8 個試驗段中，存在與其他結(jié)構(gòu)形式差異較大的路段一個，其常數(shù)a、b也呈現(xiàn)出較為顯著的差異性；相較于其他結(jié)構(gòu)關(guān)系式，結(jié)構(gòu)2 與結(jié)構(gòu)3 表現(xiàn)出較為顯著的差異性，具體如其b 常數(shù)，分別為1.2346 以及4.5453。通過對上述情況進(jìn)行深入分析可知，瀝青分層厚度是導(dǎo)致此情況的主要因素。

我國頒布的《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》中將相關(guān)系數(shù)設(shè)定為0.95，而本次對照試驗中實測相關(guān)系數(shù)明顯低于0.95，導(dǎo)致此問題出現(xiàn)的主要原因在于路面施工質(zhì)量差異較大，同時結(jié)構(gòu)強(qiáng)度衰減幅度相對較高。

由此可知，F(xiàn)WD 以及貝克曼梁彎沉值換算會受到路面結(jié)構(gòu)施工所有材料以及厚度影響，同時技術(shù)人員在實際進(jìn)行換算過程中還應(yīng)對路面使用狀況以及使工作會亮等因素進(jìn)行綜合考量。由此，在針對施工質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)存在較大差異的同一公路進(jìn)行檢測時，不應(yīng)采用相同換算方式，以實現(xiàn)規(guī)模出現(xiàn)較大誤差的情況。

4.2 全線路面彎沉檢測結(jié)果分析

技術(shù)人員在實際工作過程中針對工程全線瀝青路面進(jìn)行FWD 彎沉檢測，并依照關(guān)系式將其轉(zhuǎn)化為貝克曼梁彎沉值。依照我國現(xiàn)行的《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》，要求計算單幅1km 路段的代表彎沉值。技術(shù)人員在對各路段左右兩幅代表彎沉值進(jìn)行計算與統(tǒng)計后得出以下兩個結(jié)論：第一，雖然同一路段路面彎沉值相近，但是受路面運營多年，超載情況較為嚴(yán)重影響，使得路面結(jié)構(gòu)承載力受到較大幅度的削弱，進(jìn)而路面結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)生較大幅度的變換；第二，依據(jù)實測結(jié)果可知，本次試驗中涉及的各路段間彎沉值及其差異相對較大，其代表值明顯高于設(shè)計彎沉值。這就使得在瀝青路面施工質(zhì)量控制不嚴(yán)格情況影響下，即使路面存在相近的結(jié)構(gòu)形式，其強(qiáng)度衰減不均問題依舊出現(xiàn)。

4.3 路面結(jié)構(gòu)理論彎沉分析

技術(shù)人員在實際進(jìn)行測試過程中，依照彈性層莊連續(xù)體系理論進(jìn)行更深層次的研究，最終結(jié)果顯示，在雙圓均布荷載作用影響下，承重車輪隙中心部位路表彎沉值與實測路面厚度及模量計算所得路表彎沉值相近。為進(jìn)一步驗證FWD 彎沉檢測結(jié)構(gòu)以及計算值之間的差異，技術(shù)人員在案例工程中選取具備代表性的k40+000-k41+000 以及k51+000-k57+000 左右兩幅路段進(jìn)行現(xiàn)場抽樣進(jìn)行FWD 彎沉檢測。

技術(shù)人員對測試路段彎沉值進(jìn)行計算可知兩路段計算彎沉值分別為34.8mm 以及131mm，而實測彎沉值分別為36.3mm 以及132.3mm，計算值以及實測值之間差異幅度分別為4.1%以及1.0%。由此結(jié)果可得出測試路段瀝青路面結(jié)構(gòu)彎沉值實測值以及計算值相近，符合彈性層狀連續(xù)系統(tǒng)理論，依據(jù)結(jié)果可印證采用FWD 彎沉檢測技術(shù)具備應(yīng)用價值，且可以利用其對瀝青路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行評定。

5 總結(jié)

綜上所述，瀝青路面厚度以及彎沉值是檢驗公路工程質(zhì)量以及使用價值的重要指標(biāo)，同時也是確保公路運行安全性的重要保障。本文所研究案例利用FWD 技術(shù)對路面彎沉值進(jìn)行測定，從最終結(jié)果顯示，該技術(shù)可以有效實現(xiàn)評定路面彎沉值的目標(biāo)，且結(jié)果較為精確，具備應(yīng)用價值。