“白+黑”路面彎沉測試方法對比研究
——以省道S272線部分水泥混凝土路面為例

卜中平

珠海交通工程技術有限公司，廣東 珠海 519000

1 工程概況

省道S272線部分采用水泥混凝土路面，其中白蕉高速出口至尖峰大橋橋頭段（含橋頭環(huán)島），公路等級為一級公路，設計速度為60km/h。省道S272線彎沉檢測范圍為 K173+650～ K176+800、K176+800～ K182+724.733（不含硬路肩）左幅、右幅檢測頻率采用每車道50m一個測點，共1000個測點。其中，起點自白蕉高速出口處平交口往北50m處，起點樁號為K173+650，終點位于現(xiàn)狀尖峰大橋橋頭環(huán)形交叉圓盤中心處，終點樁號為K182+724.733，K173+650～K176+800采用雙向六車道，長3.15km，K176+800～K182+724.733采用雙向八車道，長5.924km，路線全長9.075km。

2 彎沉檢測影響因素

（1）結構層變化。結構層的主要表現(xiàn)形式包括厚度、壓實度、含水率、CBR值等。其中，結構層厚度增加，彎沉值減?。唤Y構層密度增加，彎沉值減??；結構層含水量率會間接對彎沉測定值產生影響；結構層CBR值與彎沉值存在某種關聯(lián)。

（2）環(huán)境因素。地質、季節(jié)、現(xiàn)場溫濕狀況都會對彎沉檢測造成一定的影響。在凍土地區(qū)，受環(huán)境因素的干擾，彎沉測定值將受到影響。檢測數(shù)據(jù)證明在測定瀝青路面彎沉時，若路表溫度高于20℃時測定的彎沉值會偏大。

（3）參數(shù)設置。施加荷載的大小、輪胎間距、胎壓、測頭高度等也是影響彎沉檢測的主要因素。彎沉值的降低有可能是軸載不夠、胎壓較小、輪胎觸地面積小、輪寬或雙輪間距較大導致的。

（4）人為因素。駕駛者的操作方式會在一定程度上影響彎沉測定值，例如行車速度、行車穩(wěn)定性等。

3 路面彎沉的變化規(guī)律

造成路面彎沉的因素有很多，例如路基材料性質、壓實質量、氣候條件、現(xiàn)場溫濕度、儀器性能、操作方法等，多種多樣的因素都會造成路表彎沉。瀝青路面的彎沉表現(xiàn)具有階段性的變化規(guī)律，具體特征如下：

（1）第1～2年為路面竣工后的第一階段。此時，半剛性基層材料隨著齡期強度增強，車輛荷載的反復碾壓，逐漸壓實，路表彎沉具有逐步減小的變化特點，通常，在路面竣工后約第2年，該值幾乎會減小至最小的狀態(tài)。

（2）第2～4年為路面竣工后的第二階段。此時，路表彎沉具有持續(xù)增加的變化特點，究其原因，與半剛性基層的強度增速放緩有關，其逐步趨于穩(wěn)定。此外，車輛荷載、溫度、路面材料特性等均是關鍵的因素，存在于結構內部的微觀缺陷將在應力集中區(qū)域發(fā)生顯著的變化，顯現(xiàn)出小范圍的損壞，隨時間的延長而擴大，導致路面剛度明顯降低。

（3）第3～4年為路面竣工后的第三階段。經(jīng)過前期的一系列變化，此時路面已經(jīng)達到極限破壞狀態(tài)。隨著時間的推移，路面的各種因素充分暴露，缺陷周邊蓄積的高密度能量也將通過缺陷的“載體作用”而逐步向周邊轉移，此時系統(tǒng)的能量趨于穩(wěn)定，結構內部的損傷在經(jīng)過持續(xù)積累后也幾乎不會出現(xiàn)更為嚴重的變化。

4 彎沉檢測方法類型

4.1 貝克曼梁檢測法

縱觀我國的公路彎沉檢測工作，貝克曼梁檢測法是一種應用較為廣泛的方法。從工藝原理的角度來看，貝克曼梁是利用杠桿測定路基路面的回彈彎沉，其規(guī)格一般有3.6m和5.4m兩種規(guī)格，其前臂與后臂的長度比為2∶1。瀝青路面表面彎沉的檢測主要使用貝克曼梁、百分表和溫度計等儀器，適配胎壓為（0.70±0.05）MPa的標準車，在此條件下組織試驗。

然而，現(xiàn)場的自然環(huán)境、參與人員的工作方法等均為關鍵的影響因素，會對貝克曼梁檢測法的正常應用帶來影響，且檢測所涵蓋的內容較為豐富，測量數(shù)據(jù)的準確度偏低，難以從根本上反映路面的結構狀態(tài)。但部分影響因素具有可控性，因此若在彎沉檢測工作中采取全面的管理措施，則依然可以發(fā)揮出貝克曼梁檢測法的應用優(yōu)勢，得到較為準確且全面的數(shù)據(jù)。

4.2 自動彎沉儀法

基于杠桿原理，衍生出了自動彎沉儀法，其中自動彎沉儀的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)可對檢測數(shù)據(jù)進行實時采集，原因在于該儀器通常適配在與標準車一致的測試車輛上，檢測過程中，隨著測試車輛的行駛，可同時進行數(shù)據(jù)采集，自動彎沉儀檢測方法具有檢測頻率高、自動化程度高等特點，應用廣泛。另外，自動彎沉儀法還能夠實現(xiàn)與前述所提的貝克曼梁彎沉儀法的結合，即在兩項方法的檢測數(shù)據(jù)間建立關系，以便更為全面地判斷瀝青路面的結構特點。

4.3 落錘式彎沉儀法

落錘式彎沉儀也稱之為脈沖動力彎沉儀。具體檢測原理為通過引入計算機系統(tǒng)，由其完成檢測數(shù)據(jù)處理，基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)推出路基路面材料的動態(tài)模量，將所得結果作為路面設計參數(shù)。從運行機制的角度來看，落錘式彎沉儀的運行模式包含內置式和外部牽引式兩種，但均以液壓裝置為主動動力源，將特定重量的重錘提升至特定的高度，釋放后使其自由落體，通過重物對路表面產生沖擊作用，從中測定在荷載作用下的動態(tài)彎沉值，整理分析相關的數(shù)據(jù)。概言之，落錘式彎沉儀法可以用于檢查接縫的荷載傳遞效果，也可以根據(jù)結果揭示水泥混凝土板下的空洞狀況，因此具有多重檢測優(yōu)勢。

5 彎沉檢測方法對比

5.1 試驗路段

以實際案例為例，取兩段展開試驗，其中一段為K173+650～K176+800，該段特點在于過往交通流量中以重載車輛為主，一段為K176+800～K182+724.733。采用落錘式彎沉儀和貝克曼梁彎沉儀對試驗段的彎沉值進行檢測。

5.2 對比試驗流程

（1）使落錘式彎沉儀施加的沖擊荷載應與貝克曼梁彎沉儀中標準車的后軸雙輪軸載一致，并適配滿足試驗要求的標準車。

（2）準確標記試驗路段的起點和終點，精準界定試驗范圍。

（3）在貝克曼梁彎沉儀檢測工作中，待測試車輛駛離測點后，在測點的半徑15cm內做好標記。

（4）在落錘式彎沉儀檢測工作中，確定前述所提的半徑15cm范圍，將承載板與該“圓圈”對齊，確保誤差在30mm以下，且需合理協(xié)調測試時間，兩種方法在相同測點的測試時間差需在10min以內。

5.3 對比試驗結果分析

試驗段檢測中，分別采用落錘式彎沉儀法和貝克曼梁彎沉儀法，根據(jù)兩者的數(shù)據(jù)展開對比分析，確定回歸方程。具體的檢測結果如表1、表2所示。

表1 K173+650～K176+800段彎沉測量結果

表2 K176+800～K182+724.733段彎沉測量結果

由上可知：（1）在路面檢測中，落錘式彎沉儀的應用效果更佳，能夠以較為精準的方式模擬行車荷載，可以發(fā)揮出測量效率高、自動化水平高等多重應用優(yōu)勢。（2）使用落錘式彎沉儀時需做到仔細檢查，減少失誤，可以有效減少在檢測過程中出現(xiàn)的掉線情況，提高準確性，從而將彎沉檢測技術提升至全新的層面，給瀝青路面質量控制工作的開展提供可靠的技術支撐。

6 結束語

綜上所述，計算機技術的應用水平正逐步提高，彰顯出自動化、高精度的特性，給瀝青路面彎沉檢測技術的升級提供了重要幫助，相繼有更優(yōu)質的儀器被應用于瀝青路面的彎沉檢測工作中。但在實際操作時，需加強協(xié)調與控制，盡可能排除自然因素和人為因素給測量工作所帶來的不良影響，根據(jù)以上對比實驗，表明落錘式彎沉儀在瀝青路面彎沉檢測中的應用更加簡便、準確。