回彈彎沉檢測(cè)在路基路面檢測(cè)中的應(yīng)用

蔡佳利

摘要 文章闡述了路基路面回彈彎沉檢測(cè)方法的應(yīng)用原則及常用檢測(cè)方法，主要包括貝克曼梁法、自動(dòng)彎沉儀以及靜態(tài)動(dòng)力彎沉儀，并通過施工案例，從測(cè)試設(shè)備與儀器的使用、測(cè)驗(yàn)方法與步驟兩個(gè)方面分析了回彈彎沉檢測(cè)在公路路基路面檢測(cè)中的具體應(yīng)用，為今后回彈彎沉檢測(cè)在路基路面檢測(cè)中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 公路工程;路基路面;回彈檢測(cè);檢測(cè)技術(shù)

中圖分類號(hào) U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）07-0154-03

0 引言

公路建設(shè)由最初的設(shè)計(jì)方案到竣工都會(huì)涉及諸多環(huán)節(jié)，其中每一項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)督與管理。路基路面作為道路的重要分項(xiàng)工程，對(duì)其進(jìn)行有效檢測(cè)是施工中的重點(diǎn)工作?；貜棌澇恋臋z測(cè)是衡量路基路面質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，舊版規(guī)范將彎沉值作為重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，新版規(guī)范將其作為驗(yàn)收指標(biāo)，通過彎沉值對(duì)比確定路基路面質(zhì)量、功能是否符合標(biāo)準(zhǔn)。該文對(duì)路基路面回彈彎沉檢測(cè)的原則、方法、數(shù)據(jù)結(jié)果評(píng)價(jià)等進(jìn)行了研究。

1 回彈彎沉的概念及基本檢測(cè)原則

1.1 回彈彎沉的概念

路基、路面在特定荷載條件下將出現(xiàn)垂直變形現(xiàn)象，經(jīng)卸載后所能恢復(fù)的變形則稱之為回彈彎沉量，該指標(biāo)可以用于衡量路基、路面在剛度和強(qiáng)度兩方面的實(shí)際表現(xiàn)。在瀝青路面工程檢測(cè)指標(biāo)中，回彈彎沉量的應(yīng)用較廣，可以作為路基剛度的設(shè)計(jì)指標(biāo)，對(duì)整體道路設(shè)計(jì)水平以及施工質(zhì)量均具有明顯的影響?；貜棌澇林挡粌H作為剛度和強(qiáng)度的“反饋通道”，還與路面的使用狀態(tài)密切相關(guān)。

1.2 回彈彎沉檢測(cè)的基本原則

（1）質(zhì)量優(yōu)先原則?；貜棌澇翙z測(cè)在路基路面檢測(cè)要充分顯出應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，就必須遵循質(zhì)量優(yōu)先的原則，保證路基、路面均具有較高的強(qiáng)度和剛度。因此，在彎沉檢測(cè)過程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活控制這一技術(shù)，例如方法的優(yōu)化、參數(shù)的改進(jìn)等。

（2）規(guī)范化原則。各項(xiàng)檢測(cè)行為均要符合規(guī)范，確保最終所得的數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確性，以反映道路的真實(shí)質(zhì)量情況。保證檢測(cè)全程各項(xiàng)數(shù)據(jù)的公正透明，不可隨意篡改數(shù)據(jù)。

（3）科學(xué)管理原則。在公路路基路面的質(zhì)量檢測(cè)工作中，回彈彎沉檢測(cè)為關(guān)鍵的一環(huán)，彎沉值對(duì)工程質(zhì)量具有重要意義，彎沉值過大表明該路段路基路面整體承載力不足，彎沉值過小意味著工程強(qiáng)度和整體承載能力強(qiáng)，但有可能造成浪費(fèi)，因此采取科學(xué)管理措施非常必要。工作人員應(yīng)遵循行業(yè)規(guī)范，按特定的流程操作，管控各項(xiàng)行為，順利完成檢測(cè)。

1.3 公路路基路面檢測(cè)中回彈彎沉檢測(cè)原理

在實(shí)際檢測(cè)中，檢測(cè)人員需將檢測(cè)點(diǎn)選定在汽車車輪在路面行駛中的輪跡線上，并且做好標(biāo)記。首先將貝克曼梁指針讀取設(shè)備歸零，該項(xiàng)設(shè)備在實(shí)際使用中可以單側(cè)測(cè)定也可雙向測(cè)定[1]。其中，影響回彈彎沉檢測(cè)值準(zhǔn)確性的三個(gè)重要因素就是試驗(yàn)測(cè)量車輪、胎壓以及荷載持續(xù)時(shí)間，在實(shí)際測(cè)定前和測(cè)定過程中須校準(zhǔn)觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，同時(shí)對(duì)校讀數(shù)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。為了克服彎沉檢測(cè)過程中數(shù)據(jù)的離散性，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理后分析。彎沉測(cè)定值統(tǒng)計(jì)分析公式如下：

某一位置單點(diǎn)回彈彎沉測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果：

（1）

特定路基路段各測(cè)試位置測(cè)定結(jié)果均值：

（2）

特定路基路段彎沉代表值：

（3）

對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差值：

（4）

相應(yīng)彎沉計(jì)算值：

L0=Lr×K1×K2×K3 （5）

式中，n——特定路基路面檢測(cè)位置數(shù)量;

Zx——相關(guān)系數(shù)值;

K1、K2、K3——季節(jié)以及溫度和濕度的影響系數(shù)值。

如若彎沉檢測(cè)測(cè)定結(jié)果Lr低于上限值則說明該路基路面綜合承載能力達(dá)到相關(guān)指定要求。

2 公路路基路面回彈彎沉檢測(cè)方法

2.1 貝克曼梁法

貝克曼梁法可檢測(cè)不同類型路基路面，彎沉值反映了路面總體強(qiáng)度，這一方法測(cè)試靜態(tài)彎沉，結(jié)果代表彈性彎沉值，可對(duì)公路整體承重能力進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)[2]。具體方法為：采用載重車輛，在后軸雙輪輪隙前約為12 cm放置測(cè)定裝置，然后采用支點(diǎn)將測(cè)定梁1/3的梁身放于底座，百分表設(shè)在另外一端，對(duì)梁端升降數(shù)值進(jìn)行測(cè)定。車輛行駛時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)記錄;車輛離開路面，準(zhǔn)確記錄百分表讀數(shù)，對(duì)兩次數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，差值便是回彈彎沉數(shù)值。

2.2 自動(dòng)彎沉儀

自動(dòng)彎沉儀是參考貝克曼梁法，借助車輛前后軸間底盤位置設(shè)置相應(yīng)的彎沉值測(cè)定梁[3]。檢測(cè)過程為：測(cè)量時(shí)將車輛前后軸間測(cè)定梁移至前方，隨車輛移動(dòng)而移動(dòng)，可以自動(dòng)檢測(cè)與記錄彎沉數(shù)值;對(duì)車輛行駛測(cè)定時(shí)，測(cè)定梁會(huì)移至下一點(diǎn)繼續(xù)測(cè)量，計(jì)算機(jī)將最終數(shù)值處理好并進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.3 穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀

穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀主要利用動(dòng)荷載發(fā)生器給予路基路面相同頻率動(dòng)荷載，以荷載軸線為基礎(chǔ)設(shè)置傳感器，測(cè)得動(dòng)彎沉盆曲線圖。檢測(cè)路基路面時(shí)，涉及的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力彎沉儀分為輕型和重型兩種，輕型動(dòng)荷載數(shù)值約為6 kN，重型動(dòng)荷載數(shù)值約為155 kN。該方法與前兩種方法的不同之處在于其準(zhǔn)確率、測(cè)量的速率都非常高，缺點(diǎn)是施加動(dòng)荷載較小，難以準(zhǔn)確體現(xiàn)車輛行車輪載值。

3 回彈彎沉檢測(cè)的準(zhǔn)備工作

（1）試驗(yàn)前需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)車做全面的檢查，例如剎車是否靈敏、胎壓是否控制在許可區(qū)間內(nèi)。相關(guān)檢測(cè)裝置應(yīng)有序進(jìn)入車槽內(nèi)，裝載完成后測(cè)定試驗(yàn)車后軸的重量，將其與設(shè)計(jì)值展開對(duì)比分析，保證投入使用的車輛在軸重方面具有合理性。

（2）按如下方法確定輪胎的接地面積：在現(xiàn)場配置千斤頂，利用該裝置將汽車的后軸頂起，并于輪胎下方鋪設(shè)復(fù)寫紙，再緩慢下放千斤頂，此時(shí)輪胎印痕將顯現(xiàn)在方格紙上，采取數(shù)方格的方法確定輪胎的接地面積，此外也可利用求積儀測(cè)定。

（3）彎沉儀是檢測(cè)工作中的關(guān)鍵裝置，在使用前須檢查其靈敏度，同時(shí)關(guān)注前五天的氣候情況（重點(diǎn)考慮的是平均溫度），作出科學(xué)的部署，以便高效完成回彈彎沉檢測(cè)工作。

4 回彈彎沉檢測(cè)在公路路基路面檢測(cè)中的應(yīng)用

4.1 工程簡介

某公路建設(shè)項(xiàng)目為一級(jí)公路，設(shè)主車道、行車道、輔道。主車道的路面結(jié)構(gòu)類型為： 4 cm細(xì)粒式瀝青混合料+ 6 cm中粒式改性瀝青混合料+8 cm粗粒式瀝青混合料;輔道路面分為兩層，具體路面結(jié)構(gòu)類型為4 cm細(xì)粒式改性瀝青混合料+6 cm中粒式改性瀝青混合料。采用貝克曼梁法對(duì)路基路面彎沉進(jìn)行檢測(cè)。

4.2 測(cè)試設(shè)備與儀器

在公路路基路面的檢測(cè)環(huán)節(jié)，主要使用標(biāo)準(zhǔn)車，標(biāo)準(zhǔn)軸載相關(guān)參數(shù)見表1。

彎沉儀長度劃分為3.6 m與5.4 m兩種形式，其中3.6 m的彎沉儀前臂長2.4 m，后臂長1.2 m;5.4 m的彎沉儀前臂長3.6 m，后臂長1.8 m。公路路基路面檢測(cè)時(shí)，回彈彎沉對(duì)水泥混凝土、半剛性基層瀝青兩種路面進(jìn)行檢測(cè)，較常使用5.4 m的彎沉儀，標(biāo)準(zhǔn)車選擇BZZ-100。此外，還使用了接觸式路面溫度計(jì)，該設(shè)備端部為平頭，溫度要小于1 ℃。其他設(shè)備包括皮尺、白油漆、粉筆、口哨以及指揮旗等。

4.3 試驗(yàn)方法及步驟

4.3.1 前期準(zhǔn)備工作

（1）全方位檢查檢測(cè)車輛的具體情況，包含車身、剎車、其他主要衡量指標(biāo)是否處于良好運(yùn)行狀態(tài)，確保檢測(cè)車輛內(nèi)胎符合設(shè)計(jì)的充氣壓力。

（2）將鐵塊等具有較大重量的物品裝入需要測(cè)定的車輛內(nèi)部，對(duì)車輛前后軸承的總體質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量與記錄，必須和軸重標(biāo)準(zhǔn)保持完全一致，保證在檢測(cè)車輛行駛時(shí)軸重沒有發(fā)生任何變化。

（3）對(duì)測(cè)定車輛輪胎與地面接觸的面積進(jìn)行測(cè)量，選取比較平整的高硬度路面，可通過千斤頂拉起需要測(cè)定的車輛后軸部位，將復(fù)寫紙放置在輪胎下方，使千斤頂慢慢落下，此時(shí)輪胎印跡便會(huì)出現(xiàn)在復(fù)寫紙上;輪胎與地面接觸面積大小的計(jì)算可以借助求知儀、數(shù)方格等方法，確保面積數(shù)值精準(zhǔn)度。

（4）檢測(cè)彎沉儀以及百分表靈敏程度。

（5）測(cè)量工作在瀝青路面上完成，應(yīng)使用路表溫度計(jì)對(duì)當(dāng)天溫度、路表溫度進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)。

（6）對(duì)施工材料的使用、路面的結(jié)構(gòu)、厚度、具體施工環(huán)節(jié)、后續(xù)路基路面的維護(hù)與養(yǎng)護(hù)等情況進(jìn)行詳細(xì)且準(zhǔn)確的記錄。

4.3.2 測(cè)試步驟

（1）確定好測(cè)試路段，提前布置好測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)間要保持合理的距離，必須在路面行車道軌跡范圍之內(nèi)，采用白油漆等做好測(cè)點(diǎn)標(biāo)記。

（2）需要測(cè)定的車輛后輪輪隙要與測(cè)點(diǎn)的后方5 cm處保持水平位置。

（3）安裝彎沉儀時(shí)，其順序必須與需要測(cè)定的車輛前進(jìn)方向在同一水平線上，而且確保一致性，將彎沉儀放置在后輪間縫隙處，輪胎不能與測(cè)定梁接觸，將測(cè)定梁頂端放在測(cè)點(diǎn)位置。此外，還應(yīng)將百分表安裝在測(cè)定梁上，百分表數(shù)值設(shè)為零。一般情況下，為判斷檢測(cè)彎沉儀是否歸零，可通過輕擊方法。

（4）施工人員發(fā)出指令后，隨著車輛開始行駛百分比轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)L1。測(cè)定車輛仍在繼續(xù)前行，此時(shí)百分表便開始逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)定車輛彎沉值對(duì)曲率半徑帶來影響，便不會(huì)再行駛，待百分比穩(wěn)定后繼續(xù)讀取，同時(shí)將準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)L2，其間測(cè)定車輛車速應(yīng)保持在6 km/h左右。

4.4 在舊路補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

路面經(jīng)長時(shí)間使用后，受行車荷載和外界環(huán)境等因素的影響，公路的通行服務(wù)能力逐步下降，剛度和強(qiáng)度有降低的趨勢(shì)，而道路交通量日益增加，出現(xiàn)適應(yīng)性不足的局面。為了使路面在服役期保持其性能處于良好狀態(tài)，需要準(zhǔn)確掌握服役公路的實(shí)際情況，需要應(yīng)用回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行路基路面強(qiáng)度的測(cè)定，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果采取針對(duì)性的修補(bǔ)措施。經(jīng)實(shí)際檢測(cè)后，若回彈彎沉值偏大則需對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行大范圍的維修;若實(shí)測(cè)值偏小則在小范圍區(qū)域內(nèi)加以維修。

5 回彈彎沉檢測(cè)結(jié)果與溫度的修正

在進(jìn)行回彈彎沉測(cè)試過程中，百分表能根據(jù)路面變形程度的不斷增強(qiáng)而繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)表針指向最大數(shù)值時(shí)，讀出L1，待回彈彎沉儀器測(cè)頭處在測(cè)點(diǎn)上，指針穩(wěn)定后再次讀出數(shù)值為L2，采用LT=（L1?L2）×2計(jì)算最終彎沉值。

回彈彎沉儀在支撐點(diǎn)變形修復(fù)過程中，路面測(cè)點(diǎn)的彎沉數(shù)值可用公式進(jìn)行計(jì)算：L1=（L1?L2）×2+（L3?L4）×6，此種方式適合測(cè)點(diǎn)位置存在變形處;當(dāng)瀝青層厚度大于5 cm，路面溫度超過20 ℃時(shí)，需要對(duì)彎沉數(shù)值實(shí)行溫度修正。

6 提高路面檢測(cè)準(zhǔn)確性的措施

6.1 科學(xué)負(fù)責(zé)檢測(cè)

檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性受多方面影響，其中一個(gè)重要的因素就是人為因素。因此，測(cè)試前必須根據(jù)實(shí)際，試測(cè)確定檢測(cè)方法和測(cè)試頻率。始終保持科學(xué)負(fù)責(zé)的態(tài)度對(duì)待檢查數(shù)據(jù)，對(duì)檢測(cè)結(jié)果高度負(fù)責(zé)，以提高路基路面施工質(zhì)量。

6.2 規(guī)范數(shù)據(jù)整理

路基路面工程非常復(fù)雜，在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行排序。為了提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在路基路面工程檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用過程中，必須采用準(zhǔn)確的技術(shù)對(duì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，以標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。數(shù)據(jù)記錄員在記錄數(shù)據(jù)時(shí)，必須完整記錄工程的施工狀態(tài)、建筑材料的使用、試驗(yàn)和檢查的日期和方法、測(cè)量結(jié)果等。

6.3 加強(qiáng)監(jiān)管檢測(cè)人員

在路基路面工程的檢測(cè)和檢查過程中，不可人為對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行調(diào)控和控制，從而影響到檢查結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，建設(shè)單位和檢驗(yàn)單位要加強(qiáng)對(duì)檢測(cè)操作員的監(jiān)督管理。

7 結(jié)語

綜上所述，在公路路基路面的質(zhì)量檢測(cè)與控制工作中回彈彎沉值可用于反映公路的強(qiáng)度和服役狀態(tài)，以便為后續(xù)的工作提供參考依據(jù)。在工程實(shí)踐中，應(yīng)當(dāng)重視回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)，對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)高度負(fù)責(zé)，為道路設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、舊路修復(fù)設(shè)計(jì)等工作的開展提供支持，切實(shí)提高公路的整體建設(shè)水平，助力現(xiàn)代交通建設(shè)事業(yè)的發(fā)展。

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