淺析路基路面彎沉的檢測(cè)技術(shù)

曾麗娟

【摘 要】路基路面檢測(cè)是公路建設(shè)和管理中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)性技術(shù)，在檢驗(yàn)和控制工程質(zhì)量非常重要：結(jié)合文獻(xiàn)資料，主要介紹了路基路面彎沉檢測(cè)中現(xiàn)行的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行比較，對(duì)今后路基路面彎沉檢測(cè)提供了參考作用。

【關(guān)鍵詞】路基；路面彎沉；檢測(cè)技術(shù)

彎沉是反映路基路面結(jié)構(gòu)性能的重要指標(biāo)，也直接反映道路的應(yīng)用性能，比如道路的使用壽命，安全性、舒適性等。因而很有必要進(jìn)行路基路面彎沉檢測(cè)，提高道路這方面性能，更好的滿足其應(yīng)用要求。目前在進(jìn)行道路彎沉檢測(cè)領(lǐng)域，常用的方法包括自動(dòng)彎沉測(cè)定儀法、激光彎沉測(cè)定儀、落錘式彎沉儀等。根據(jù)實(shí)際的使用結(jié)果表明，落錘式彎沉測(cè)試系統(tǒng)的特點(diǎn)表現(xiàn)為測(cè)量速度快，且精度高，應(yīng)用便利，目前此方法被多個(gè)國家大量應(yīng)用。它是測(cè)定路基路面彎沉值的一種高效自動(dòng)化設(shè)備，可通過此設(shè)備高效的進(jìn)行路基路面的強(qiáng)度測(cè)量，在道路施工質(zhì)量控制領(lǐng)域也有一定應(yīng)用價(jià)值。

1.公路路基路面彎沉檢測(cè)技術(shù)

1.1貝克曼梁法測(cè)路基路面彎沉

（1）工作原理：這種技術(shù)利用載重汽車對(duì)路面進(jìn)行加載，利用百分表記錄回彈彎沉。對(duì)各種類型的路基路面回彈彎沉都可以方便測(cè)量，并評(píng)定其整體的承載性，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域也可應(yīng)用。

（2）試驗(yàn)方法：要求測(cè)試車應(yīng)采用后軸重10t標(biāo)準(zhǔn)車，輪胎充氣壓力要求是0.7±0.05Mpa。將測(cè)定梁的端頭插入后軸雙輪輪隙中心前方3-5cm處的測(cè)點(diǎn)上，在梁后三分之一處利用支點(diǎn)支承于底座上，然后利用梁末端的百分表對(duì)頭部的升降幅度進(jìn)行測(cè)量。在車速為5km/h條件下，對(duì)百分表的讀數(shù)最大值進(jìn)行記錄，而在駛離后，進(jìn)行同樣的記錄。兩次百分表讀數(shù)差值乘以二就可以記作為回彈彎沉值。

（3）操作要點(diǎn)：通過這種方法測(cè)量得到的為靜態(tài)彎沉，也就是相應(yīng)的車輛行駛速度滿足規(guī)定要求的條件下測(cè)量得到的單點(diǎn)最大彎沉值應(yīng)進(jìn)行修正。還需要修正彎沉儀的支點(diǎn)變形和溫度修正，而將彎沉值過大的點(diǎn)去掉，以便滿足測(cè)量結(jié)果的精度要求。

（4）注意事項(xiàng)：①在我國現(xiàn)階段，一般測(cè)試的是回彈彎沉而不是路面的總彎沉；②瀝青路面平均溫度在20℃±2℃以內(nèi)可不修正，對(duì)于瀝青層厚度大于5cm的瀝青路面彎沉值應(yīng)予溫度修正，修正不正確會(huì)對(duì)整個(gè)彎沉的測(cè)量產(chǎn)生非常大的影響。③測(cè)試前必須對(duì)彎沉裝置是否偏位以及路面的載重進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量；④一般會(huì)選擇5.4m彎沉儀（前臂長3.6m，后壁長1.8m），這樣能夠避免沉降對(duì)于整個(gè)工程帶來的影響。

1.2落錘式彎沉儀法檢測(cè)路基路面彎沉

（1）工作原理：這類設(shè)備屬于固定采樣，動(dòng)態(tài)彎沉類。利用計(jì)算機(jī)控制下的液壓系統(tǒng)進(jìn)行提升和釋放一重錘，在測(cè)量時(shí)對(duì)路面施加一脈沖荷載，在此模擬車輛行駛過程中，荷載對(duì)路面的作用。通過起落架上的位移傳感器測(cè)量離加載板距離處的了路面彎沉值。而所得數(shù)據(jù)可為分析路面結(jié)構(gòu)和承載性能提供了支持和依據(jù)。

（2）試驗(yàn)方法：將測(cè)定車開到測(cè)定地點(diǎn)，然后對(duì)計(jì)算機(jī)控制下液壓系統(tǒng)的落錘裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲蛊鋸脑O(shè)計(jì)的高度自由落下一定質(zhì)量的落錘，然后沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面而引發(fā)一定的彎沉，然后利用不同位置處的傳感器對(duì)路面的變形情況進(jìn)行測(cè)量，記錄所得結(jié)果且發(fā)送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，確定出測(cè)點(diǎn)彎沉及彎沉盆。這種方法的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為測(cè)量速度快，且精度高，可很好的滿足實(shí)時(shí)性要求。目前落錘式彎沉儀測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用比例不斷提高，并用來反算路面的回彈模量，可將結(jié)果轉(zhuǎn)換至回彈彎沉值。

（3）主要設(shè)備：此設(shè)備可劃分為拖車式和內(nèi)置式兩種類型，拖車式表現(xiàn)為方便維修與存放，內(nèi)置式則體積小，且靈敏性高，以下對(duì)各部分進(jìn)行介紹。①荷載發(fā)生裝置：主要的組成有落錘和扇形直徑300mm的4分式承載板。②彎沉檢測(cè)裝置：其中設(shè)置了7個(gè)高精度的傳感器。③運(yùn)算和牽引裝置：主要對(duì)車輛進(jìn)行控制和牽引，且計(jì)算測(cè)量結(jié)果。

（4）使用技術(shù)要點(diǎn)：①在彎沉測(cè)量過程中，通過對(duì)錘重和落高進(jìn)行調(diào)整，可調(diào)整沖擊荷載的大小。我國路面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為BZZ-100，落錘質(zhì)量設(shè)置為200kg±10kg，根據(jù)承載板直徑為30cm，確定出路面受的壓強(qiáng)恰為0.7mpa。②檢測(cè)過程中拖車式落錘彎沉儀牽引速度最大可達(dá)到80km/h，根據(jù)我國實(shí)際情況，選擇50km/h較合適。內(nèi)置式落錘彎沉儀最高時(shí)速高于100km/h，每小時(shí)可測(cè)65點(diǎn)。③傳感器總共為7個(gè)，其中承載板中心設(shè)置了1個(gè)，其余6個(gè)設(shè)置在傳感器支架上。彎沉影響半徑主要和路面結(jié)構(gòu)存在一定關(guān)系，應(yīng)控制路基（柔性基層和瀝青路面）傳感器距荷載中心的距離不超過2.5米。進(jìn)行對(duì)路面彎沉盆形狀的量測(cè)。④每一測(cè)點(diǎn)重復(fù)測(cè)定次數(shù)需高于3次，將第一個(gè)測(cè)定值去掉，選擇之后幾次測(cè)定值的平均值進(jìn)行計(jì)算，一般第一個(gè)測(cè)定值波動(dòng)性很大。

（5）注意事項(xiàng)：落錘式彎沉儀測(cè)量得到的為動(dòng)態(tài)總彎沉，為滿足應(yīng)用要求，可對(duì)其換算而得到貝克曼梁的靜態(tài)回彈彎沉值。在此計(jì)算過程中可通過彈性層狀體系理論來計(jì)算，并基于所得的彎沉盆數(shù)據(jù)反算路面各層材料的彈性模量。

1.3激光自動(dòng)彎沉儀法檢測(cè)路基路面彎沉

（1）工作原理：此類設(shè)備為行駛采樣靜態(tài)彎沉測(cè)量儀器，其原理與貝克曼梁的原理基本上一致，也就是基于杠桿原理來通過杠桿的位移來測(cè)量路面的變形。

（2）試驗(yàn)方法：激光自動(dòng)彎沉儀采用位移傳感器替換百分表進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，同時(shí)改變了前后測(cè)臂的長度比例。激光自動(dòng)彎沉儀在進(jìn)行路面彎沉檢測(cè)過程中，先將測(cè)量架放于路面，穩(wěn)定之后汽車以5km/h的速度經(jīng)過測(cè)量路面，并將測(cè)量臂的測(cè)頭對(duì)準(zhǔn)測(cè)試車左右后輪的輪隙。汽車行駛過程中，測(cè)頭所在位置的荷載在不斷的增大，相應(yīng)的彎沉值同步增大，同時(shí)測(cè)頭也會(huì)向下移動(dòng)，將此變化相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，在測(cè)頭越過后軸中心線15cm時(shí)，停止數(shù)據(jù)采集，然后帶入數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)將此路段彎沉檢測(cè)過程的彎沉曲線和彎沉盆峰值輸出。

（3）主要設(shè)備：自動(dòng)彎沉儀測(cè)定車：由測(cè)試汽車、測(cè)量機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)組成，其中測(cè)量機(jī)構(gòu)設(shè)置在汽車底盤下面。常用的測(cè)試車輛技術(shù)參數(shù)包括：軸距6.57m，測(cè)臂長度2.2m，后軸荷載100kn，測(cè)定輪對(duì)路面壓強(qiáng)0.7mpa，最小測(cè)試步距4-10m，測(cè)試精度0.01mm，測(cè)試速度 2.7km/h。

（4）使用技術(shù)要點(diǎn)：①這種儀器在測(cè)量過程中長距離移動(dòng)時(shí)，需要拆下其中對(duì)晃動(dòng)敏感性高的組件，在移送到位置后安裝。②操作計(jì)算機(jī)，根據(jù)需求輸入相關(guān)信息和命令。③為確保a/d轉(zhuǎn)換板和位置傳感器測(cè)量精度要求，需要標(biāo)定儀器。④在測(cè)量過程中所得的數(shù)據(jù)通過文本進(jìn)行存儲(chǔ)，且基于相關(guān)軟件進(jìn)行計(jì)算處理格式分節(jié)點(diǎn)、彎沉值及彎沉盆等數(shù)據(jù)。

（5）注意事項(xiàng)：自動(dòng)彎沉儀測(cè)定到的為總彎沉，貝克曼梁所測(cè)定的回彈彎沉存在一定差異?？稍诖罅康膶?duì)比試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定出兩者的關(guān)系式進(jìn)行換算得到回彈彎沉，從而更好的進(jìn)行路基路面強(qiáng)度評(píng)定。

2.結(jié)語

在道路質(zhì)量評(píng)價(jià)領(lǐng)域，彎沉檢測(cè)技術(shù)有廣泛的應(yīng)用，這種技術(shù)的效率和精度在不斷的提高，一些聯(lián)合計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化檢測(cè)儀器也不斷的被研發(fā)出來。根據(jù)目前的情況看，隨著彎沉檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)不斷的擴(kuò)大，因而我國需要建立完善彎沉檢測(cè)技術(shù)規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更好的滿足應(yīng)用要求。

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