蘭振文

福建省建研工程檢測(cè)有限公司 福建福州350000

0 引言

高速公路路基質(zhì)量的好壞，不僅影響所處區(qū)域交通的正常運(yùn)行，而且還會(huì)影響道路的使用壽命?；貜棌澇林底鳛橐豁?xiàng)重要的檢測(cè)參數(shù)，在評(píng)價(jià)路基質(zhì)量時(shí)得到了廣泛的應(yīng)用?；貜棌澇林凳侵嘎坊蚵访嬖谝?guī)定荷載作用的情況下產(chǎn)生垂直變形，卸載后能夠恢復(fù)的那一部分變形?；貜棌澇恋拇笮∨c路基的實(shí)際使用狀況有很大的關(guān)系。如果回彈彎沉值過(guò)大[1]，則說(shuō)明結(jié)構(gòu)的剛性較差，抗疲勞的能力也不理想，不能承載很大的車流量。反之，當(dāng)回彈彎沉值較小時(shí)，其剛性越好，抗疲勞能力越強(qiáng)，適用于重型車輛。

目前，回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)中的貝克曼梁法作為常用的檢測(cè)方法[2-3]，其檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，能夠取得十分理想的檢測(cè)效果。然而，在進(jìn)行回彈彎沉試驗(yàn)時(shí)，隨著試驗(yàn)車輛數(shù)量的增加，已經(jīng)無(wú)法保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]，其原因在于原有的彎沉試驗(yàn)僅限于氣壓及軸載試驗(yàn)，難以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，在測(cè)量周圍溫度的時(shí)候，無(wú)法不斷地修正和改善，不能滿足獲取精確數(shù)據(jù)的要求，使最終測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生了較大的偏差[5]。為了解決這一問(wèn)題，本文提出基于回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)的公路路基檢測(cè)方法，為公路建設(shè)項(xiàng)目的維修和保養(yǎng)工作提供技術(shù)支撐。

1 工程概況

某國(guó)道干線縱二線公路與國(guó)道交叉，屬于標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)公路。該公路為雙向8車道，其主行車道寬度為28.5m左右，輔行車道寬度為9.5m左右，主車道和輔車道設(shè)計(jì)時(shí)速分別為60km/h和40km/h。該公路路段全長(zhǎng)為5.24km。在該公路路段內(nèi)存在長(zhǎng)度為62.2m左右的橋梁，同時(shí)在主線車道范圍內(nèi)存在6道由混凝土箱涵建造的涵洞。

2 公路路基回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)

2.1 檢測(cè)儀器選取

（1）測(cè)試車，型號(hào)為BZZ-100，該型號(hào)測(cè)試車標(biāo)準(zhǔn)軸距為100±1KN，雙輪荷載平衡，輪胎充氣壓力為0.7MPa左右，兩個(gè)車輪之間的寬度符合自由測(cè)試技術(shù)指標(biāo)；

（2）彎沉儀，型號(hào)為：JG-2000，生產(chǎn)廠家為：沭陽(yáng)縣市政工程儀器廠，該型號(hào)彎沉儀總長(zhǎng)度為3600mm，杠桿比為2∶1，支點(diǎn)至前側(cè)點(diǎn)距離為2400mm；

（3）平頭式溫度儀，型號(hào)為：NP2-BA35，生產(chǎn)廠家為：湖南興科達(dá)電氣有限公司；

（4）可配置自動(dòng)記錄裝置，型號(hào)為：MIK-R8000A，生產(chǎn)廠家為：杭州米科傳感技術(shù)有限公司。

2.2 檢測(cè)準(zhǔn)備與步驟

2.2.1 檢測(cè)準(zhǔn)備

利用回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)對(duì)公路路基進(jìn)行檢測(cè)，需充分做好試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作：

（1）檢查測(cè)試車車況，并向檢測(cè)車槽內(nèi)添加集料，保證其軸總質(zhì)量[6]；

（2）檢測(cè)測(cè)試車輪胎接地面積，使其精度達(dá)到0.1cm2；

（3）檢查彎沉儀、平頭式溫度儀和可配置自動(dòng)記錄裝置是否可正常使用；

（4）充分收集公路路面施工與養(yǎng)護(hù)等基礎(chǔ)信息，用以后續(xù)系數(shù)修正。

2.2.2 檢測(cè)步驟

利用回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)對(duì)公路路基進(jìn)行檢測(cè)，其步驟如下：

（1）在待測(cè)試路段設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，并利用油漆進(jìn)行標(biāo)記。

（2）將測(cè)試車后輪輪隙對(duì)準(zhǔn)第一個(gè)測(cè)量點(diǎn)，其偏差不得大于5cm。同時(shí)將彎沉儀插入測(cè)試車后輪縫隙位置，彎沉儀方向與測(cè)試車行進(jìn)方向保持一致[7]。再調(diào)整彎沉儀上的百分表，使其初始化數(shù)值為0。

（3）向測(cè)試車發(fā)出行進(jìn)指令，使測(cè)試車保持4.5km/h的速度勻速行駛，同時(shí)彎沉儀的百分表數(shù)值會(huì)隨著測(cè)試車的行進(jìn)而變化，讀取當(dāng)前百分表的最大數(shù)值L1并記錄后，測(cè)試車停止行進(jìn)，當(dāng)彎沉儀百分表回轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，讀取百分表最終讀數(shù)，標(biāo)記為L(zhǎng)2。在該過(guò)程中利用可配置自動(dòng)記錄裝置記錄上述數(shù)據(jù)。

3 公路路基彎沉值計(jì)算與系數(shù)修正

3.1 彎沉值檢測(cè)結(jié)果

分別在該公路主車道、輔車道和橋梁上選取3個(gè)測(cè)量點(diǎn)，使用本文方法檢測(cè)不同公路路基測(cè)量點(diǎn)的彎沉值，檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

表1 不同路基類型測(cè)量點(diǎn)回彈彎沉值檢測(cè)結(jié)果

分析表1可知，公路路基類型不同時(shí)，其設(shè)計(jì)的彎沉值也存在一定差異，而應(yīng)用本文方法對(duì)不同公路路基類型測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行回彈彎沉值檢測(cè)時(shí)，其主車道內(nèi)編碼為1和2的測(cè)量點(diǎn)回彈彎沉值高于其設(shè)計(jì)的彎沉值，說(shuō)明該兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置公路路基施工成果未符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)該位置結(jié)果進(jìn)行修正處理。而輔車道和橋梁的測(cè)量點(diǎn)回彈彎沉值均低于其設(shè)計(jì)值，說(shuō)明該公路路基運(yùn)營(yíng)中不容易出現(xiàn)彎沉現(xiàn)象。綜上結(jié)果：本文方法可有效檢測(cè)公路路基不同類型的回彈彎沉值，且從其檢測(cè)結(jié)果可看出檢測(cè)路段是否滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，為公路維護(hù)和施工提供有效的數(shù)據(jù)支持。

3.2 彎沉值計(jì)算

在測(cè)試車的軸載作用下，公路路基表面位置產(chǎn)生的豎向回彈變形就是其回彈彎沉值，其通過(guò)觀察彎沉儀上的百分表讀數(shù)即可得到，但貝克曼梁法在應(yīng)用彎沉儀獲取公路路基回彈彎沉值時(shí)，其是獨(dú)立測(cè)量點(diǎn)檢測(cè)方式，因此需統(tǒng)計(jì)多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)值，此時(shí)公路路基回彈彎沉值計(jì)算公式如下：

獨(dú)立測(cè)量點(diǎn)實(shí)際彎沉值計(jì)算公式如下：

式中：

La——獨(dú)立測(cè)量點(diǎn)實(shí)際彎沉值；

L1、L2——百分表最大數(shù)值和最終讀數(shù)。

計(jì)算公路路基每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的回彈彎沉平均值，表達(dá)公式如下：

式中：

m——公路路基量測(cè)點(diǎn)數(shù)量，且i∈m。

以公式（2）計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，計(jì)算檢測(cè)的公路路段內(nèi)的代表彎沉值，表達(dá)公式如下：

式中：

Yβ、φ——分別表示保證率系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)值。

3.3 彎沉值系數(shù)修正

3.3.1 系數(shù)修正方法

當(dāng)檢測(cè)公路路基時(shí)，路面溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致其測(cè)量到的回彈彎沉值精度不足，為去除掉彎沉值過(guò)高的測(cè)量點(diǎn)數(shù)值，需對(duì)路面溫度和其實(shí)際彎沉值進(jìn)行修正，其過(guò)程為：

當(dāng)公路路基瀝青鋪層超過(guò)5cm時(shí)，路面溫度低于18攝氏度或者高于23攝氏度時(shí)，需修正路面溫度，其修正公式如下：

式中：

ω——修正后的路面溫度；

ωa——路面實(shí)際溫度；

θ——溫度修正系數(shù)。

公路路基瀝青鋪層的平均溫度計(jì)算公式如下：

式中：

T——公路路基瀝青鋪層的平均溫度；

T0——在一段時(shí)間內(nèi)路面瀝青平均溫度與氣溫溫度均值的總和；

δ、σ——均表示調(diào)整系數(shù)。

對(duì)于公路路基回彈彎沉值的修正，其計(jì)算公式如下：

式中：

R、Q——分別表示測(cè)量側(cè)當(dāng)量半徑和接地壓強(qiáng)；

λ——理論彎沉系數(shù)；

E0——公路路基回彈模量。

3.3.2 系數(shù)修正方法驗(yàn)證

驗(yàn)證本文方法對(duì)檢測(cè)的公路路基回彈彎沉值的系數(shù)修正能力，以10個(gè)測(cè)量點(diǎn)作為試驗(yàn)對(duì)象，檢測(cè)其回彈彎沉值后對(duì)其進(jìn)行修正處理，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

圖1 回彈彎沉值修正結(jié)果

分析圖1可知，每個(gè)公路路基測(cè)量點(diǎn)的回彈彎沉值均不同，而使用本文方法對(duì)其回彈彎沉值進(jìn)行修正后，修正值和實(shí)際值高度吻合，該結(jié)果說(shuō)明：本文方法不僅可有效檢測(cè)公路路基測(cè)量點(diǎn)的回彈彎沉值，還可對(duì)其進(jìn)行系數(shù)修正處理，使檢測(cè)結(jié)果更加靠近公路路基測(cè)量點(diǎn)的回彈彎沉值的實(shí)際值，其具備較為顯著的應(yīng)用效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

公路路基的強(qiáng)度直接關(guān)系到其使用壽命，而檢測(cè)公路路基的回彈彎沉值可有效掌握公路路基強(qiáng)度數(shù)據(jù)，為公路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、公路施工和驗(yàn)收等提供依據(jù)。本文提出基于回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)的公路路基檢測(cè)方法，介紹了檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)以及彎沉值計(jì)算與系數(shù)修正。但該方法依然存在一些缺陷，如該方法并未對(duì)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行校核處理，會(huì)導(dǎo)致其與彎沉儀測(cè)量的位置存在一些偏差，以及并未對(duì)檢測(cè)到的公路路基回彈彎沉數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，檢測(cè)到的回彈彎沉數(shù)據(jù)內(nèi)會(huì)存在無(wú)效數(shù)據(jù)或冗余數(shù)據(jù)，該情況會(huì)導(dǎo)致修正系數(shù)的時(shí)間較長(zhǎng)。面對(duì)上述問(wèn)題，未來(lái)需更多該領(lǐng)域?qū)W者展開分析與研究，以提升公路路基檢測(cè)的技術(shù)水平。