路基路面檢測(cè)中回彈彎沉檢測(cè)方法的注意事項(xiàng)研究

張曉靜

（石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北石家莊 050000）

1 路基路面常用檢測(cè)方法

彎沉是公路工程設(shè)計(jì)及質(zhì)量評(píng)定中的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路基或路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形（總彎沉）或垂直回彈變形值（回彈彎沉），實(shí)測(cè)回彈彎沉值能用于衡量路基、路面具有的承載力。計(jì)算彎沉值與路基、路面在設(shè)計(jì)過程中確定的強(qiáng)度密切相關(guān)，當(dāng)計(jì)算彎沉值相對(duì)較小時(shí)，表明路基、路面強(qiáng)度很高。對(duì)彎沉值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)能檢驗(yàn)路基施工質(zhì)量能否達(dá)到要求。為對(duì)路面整體性能予以綜合評(píng)價(jià)，必須確定路面具有的承載力。路面彎沉強(qiáng)度可采用專門的測(cè)定儀檢測(cè)，即彎沉儀[1]。

1.1 路面彎沉儀

即貝克曼梁。當(dāng)路面受到車輛荷載持續(xù)作用后必定產(chǎn)生一定程度的變形，而車輛離開之后，這一變形將有所恢復(fù)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)汽車從試驗(yàn)道路中通過后車輪處沿垂直方向產(chǎn)生的變形或發(fā)生變形后對(duì)應(yīng)的回彈值進(jìn)行測(cè)量，能確定路面剛度及承載力。總彎沉是指直接測(cè)得的變形，回彈彎沉是指變形發(fā)生后產(chǎn)生的回彈量。

測(cè)量設(shè)備包括標(biāo)準(zhǔn)汽車與路面彎沉儀。其中，標(biāo)準(zhǔn)汽車是指雙軸，且后軸是4輪的標(biāo)準(zhǔn)軸重汽車，由其后軸為路面提供載荷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變形測(cè)量。在高速公路，以及一級(jí)和二級(jí)公路中，主要使用10t 標(biāo)準(zhǔn)汽車，而其他公路則使用6t 標(biāo)準(zhǔn)汽車。路面彎沉儀主要用于對(duì)路面彎沉值進(jìn)行測(cè)量，主要有3.6m 長(zhǎng)與5.4m 長(zhǎng)兩種類型，這兩種類型均采用鋁合金材質(zhì)，根據(jù)杠桿原理使地面因車輪荷載產(chǎn)生的壓縮變形均勻傳遞至外部，然后利用百分表對(duì)變形量進(jìn)行測(cè)量。在彎沉儀上一般配有水準(zhǔn)泡，在測(cè)量過程中可利用水準(zhǔn)泡使彎沉儀保持水平，以免影響測(cè)量精度[2]。

對(duì)某處的彎沉值進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需將標(biāo)準(zhǔn)車開到待測(cè)段落的起點(diǎn)，使其一側(cè)后輪將待測(cè)部位壓住，然后將路面彎沉儀放到兩個(gè)后輪之間的空隙，啟動(dòng)車輛使其勻速直線行駛，觀察行駛期間彎沉儀的百分表，讀取初始值，行駛后將車輛移走，對(duì)回彈之后的百分表示數(shù)進(jìn)行讀取。當(dāng)利用長(zhǎng)度為3.6m 的彎沉儀進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)修正前支點(diǎn)產(chǎn)生的下沉。

1.2 落錘式彎沉儀

可用于測(cè)定動(dòng)態(tài)彎沉。其主要設(shè)備包括荷載發(fā)生裝置、彎沉檢測(cè)裝置、運(yùn)算與控制裝置和牽引裝置。其中，荷載發(fā)生裝置需要以使用目的為依據(jù)，并結(jié)合道路的技術(shù)等級(jí)確定落錘及其高度，同時(shí)還需配備承載板；彎沉檢測(cè)裝置主要由位移傳感器構(gòu)成，其數(shù)量一般不少于7個(gè)；運(yùn)算和控制裝置用于在沖擊荷載產(chǎn)生時(shí)對(duì)沖擊荷載與傳感器測(cè)得的動(dòng)態(tài)變形進(jìn)行記錄；而牽引裝置用于對(duì)彎沉儀及裝有運(yùn)算和控制系統(tǒng)的車輛進(jìn)行牽引。

在測(cè)試地點(diǎn)，采用由計(jì)算機(jī)操控的液壓裝置使落錘自由下落，落錘產(chǎn)生的沖擊力由承載板施加給路面，促使路面產(chǎn)生一定彎沉，此時(shí)由分布在彎沉檢測(cè)裝置的若干傳感器對(duì)路表產(chǎn)生的變形進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果通過記錄系統(tǒng)傳輸至計(jì)算機(jī)，以測(cè)得路面彎沉[3]。

在實(shí)際操作過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①對(duì)落錘下落高度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，測(cè)試時(shí)使用的重錘，其重量及高度都需要結(jié)合相關(guān)技術(shù)要求適當(dāng)調(diào)整，承載板直徑通常為300mm；②測(cè)點(diǎn)位置及其間隔距離都要按照檢測(cè)技術(shù)要求確定，如果是在路表面進(jìn)行測(cè)定，則需將測(cè)點(diǎn)布置于輪跡帶處；③傳感器的數(shù)量必須達(dá)到7個(gè)以上，同時(shí)其布置范圍的長(zhǎng)度不能超過250m；④開機(jī)前對(duì)設(shè)備及其連接情況進(jìn)行認(rèn)真檢查，經(jīng)檢查確認(rèn)無誤后才能開機(jī)預(yù)熱；⑤每個(gè)測(cè)點(diǎn)的重復(fù)檢測(cè)次數(shù)應(yīng)達(dá)到3次以上，并將平均值作為最終的測(cè)定結(jié)果。

1.3 全自動(dòng)彎沉儀

其主要設(shè)備包括承載車、測(cè)量機(jī)架與數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。其中，承載車采用單軸，其后軸軸載按100±1kN控制，胎壓按0.70±0.05MPa控制；測(cè)量機(jī)架采用兩倍車速對(duì)測(cè)定梁進(jìn)行拖動(dòng)；數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)主要包括計(jì)算機(jī)、位移傳感器、溫度傳感器與距離傳感器，其中，位移傳感器的分辨率為0.01mm，有效量程小于3mm，設(shè)備需在0～60℃的溫度條件下工作，距離標(biāo)定誤差不得超過1%。

該彎沉儀的工作原理與貝克曼梁完全相同，均為杠桿原理。但這兩種方法的加載方式有所不同，貝克曼梁為前進(jìn)卸荷，主要對(duì)路面回彈彎沉進(jìn)行檢測(cè)，而該方法則為前進(jìn)加載，主要對(duì)路面總彎沉進(jìn)行檢測(cè)。該彎沉儀的測(cè)定車按照一定速度勻速行駛，裝于測(cè)定車底部的機(jī)架將測(cè)頭對(duì)準(zhǔn)測(cè)定車后輪前端，當(dāng)測(cè)定車從測(cè)點(diǎn)中通過后，測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的豎向位移由位移傳感器采集記錄，此后由測(cè)量機(jī)架將測(cè)定梁拖至下一個(gè)測(cè)點(diǎn)，以不斷向前進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)[4]。

采用該彎沉儀進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)，需注意以下幾方面要點(diǎn)：對(duì)測(cè)試車的軸載進(jìn)行檢測(cè)，確定其后軸軸載能否達(dá)到要求；對(duì)測(cè)試車的胎壓進(jìn)行檢測(cè)，確定能否達(dá)到要求；將檢查合格的測(cè)試車開到待測(cè)段落之前20mm 左右的位置停車，先進(jìn)行預(yù)熱，并檢查確定各個(gè)部件能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)；預(yù)熱與檢查工作均完成后，測(cè)試車的駕駛員開動(dòng)測(cè)試車，使車速平穩(wěn)增加至要求的速度，并沿測(cè)試車道勻速行駛；在測(cè)試結(jié)束后，立即進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，確認(rèn)數(shù)據(jù)內(nèi)容是否正確和完整；此外，對(duì)彎沉值進(jìn)行必要的橫坡修正。

2 回彈彎沉檢測(cè)注意事項(xiàng)——以貝克曼梁法為例

2.1 試驗(yàn)?zāi)康募斑m用范圍

（1）該方法可用于對(duì)多種路基路面類型進(jìn)行回彈彎沉檢測(cè)，進(jìn)而根據(jù)回彈彎沉結(jié)果對(duì)路基路面整體承載力進(jìn)行綜合評(píng)定，最終為路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供可靠參考依據(jù)。

（2）采用該方法測(cè)得的結(jié)果可在交工及竣工驗(yàn)收過程中使用。

（3）采用該方法測(cè)得的結(jié)果可用于編制養(yǎng)護(hù)計(jì)劃。

（4）對(duì)于瀝青路面，其彎沉需將標(biāo)準(zhǔn)溫度條件下的結(jié)果作為基準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)溫度以外的情況下測(cè)得的結(jié)果，當(dāng)瀝青路面厚度超過5cm 時(shí)，需進(jìn)行必要的溫度修正。

2.2 檢測(cè)儀器及材料

（1）測(cè)試車。一般采用雙軸載重車，包含軸載、輪轂尺寸、間隙及胎壓等在內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)都應(yīng)滿足要求。

（2）彎沉儀。包括貝克曼梁、計(jì)量百分表與表架，其中，貝克曼梁采用鋁合金材質(zhì)，使用前利用水準(zhǔn)泡使其保持水平，且前、后臂的長(zhǎng)度比應(yīng)達(dá)到2∶1。對(duì)于彎沉儀長(zhǎng)度，主要有兩種，分別為3.6m 和5.4m，其中，長(zhǎng)度為3.6m 的彎沉儀，其前臂長(zhǎng)度為2.4m，后臂長(zhǎng)度為1.2m；長(zhǎng)度為5.4m 的彎沉儀，其前臂長(zhǎng)度為3.6m，后臂長(zhǎng)度為1.8m。在采用半剛性基層結(jié)構(gòu)的瀝青路面以及混凝土路面采用該彎沉儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，建議以5.4m 長(zhǎng)彎沉儀為宜，彎沉值結(jié)果由百分表測(cè)得，并借助自動(dòng)記錄裝置進(jìn)行記錄。

（3）路面溫度計(jì)。采用接觸式，其端部為平頭，分度在1℃以內(nèi)。

（4）皮尺、粉筆、口哨與白旗。

2.3 檢測(cè)方法及步驟

（1）對(duì)測(cè)試車車況進(jìn)行全面檢查，確定制動(dòng)性能及胎壓等情況能否達(dá)到要求。

（2）在檢測(cè)合格的測(cè)試車車槽中進(jìn)行裝載，采用鐵塊或集料，同時(shí)對(duì)測(cè)試車后軸總重進(jìn)行測(cè)量，以確定軸重能否達(dá)到要求，在測(cè)試車行駛過程中，其軸重不得發(fā)生變化。

（3）對(duì)測(cè)試車車輪的接地面積進(jìn)行測(cè)量，具體方法為：先用千斤頂頂起測(cè)試車的后軸，然后在后軸車輪正下方放一張全新復(fù)寫紙，接著將千斤頂緩慢落下，使車輪壓到復(fù)寫紙上，最后對(duì)輪胎印痕的面積進(jìn)行測(cè)算即可得出車輪接地面積。

（4）對(duì)彎沉儀所用百分表的靈敏度進(jìn)行檢測(cè)。

（5）對(duì)瀝青路面的彎沉進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需在檢測(cè)開始前使用溫度計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的氣溫與路面溫度進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)掌握前5d日均氣溫。

（6）對(duì)待測(cè)路面施工與養(yǎng)護(hù)狀況進(jìn)行記錄。

2.3.2 檢測(cè)步驟

5.2.1 The production and consumption of renewable energy

（1）在待測(cè)段落進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置，測(cè)點(diǎn)之間的距離根據(jù)檢測(cè)要求確定，一般將測(cè)點(diǎn)布置于輪跡帶處，同時(shí)用粉筆做好標(biāo)記。

（2）測(cè)試車經(jīng)檢查確認(rèn)合格后，開到指定位置，使其后輪的輪隙與測(cè)點(diǎn)完全對(duì)準(zhǔn)。

（3）在測(cè)試車后輪輪隙放置彎沉儀，方向與測(cè)試車行駛方向完全相同，注意梁壁不能與測(cè)試車的車輪接觸，并使彎沉儀的測(cè)頭處在測(cè)點(diǎn)，然后在測(cè)定桿上裝好百分表，將其調(diào)零后輕叩彎沉儀，確定百分表的回零能否保持穩(wěn)定。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)過程中，可采用單側(cè)測(cè)定方式，也可進(jìn)行雙側(cè)測(cè)定，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。

（4）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員采用口哨發(fā)令，駕駛員開動(dòng)測(cè)試車使其緩慢勻速前進(jìn)，在此期間百分表伴隨路面變形不斷產(chǎn)生連續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。在表針到達(dá)最大值的位置后進(jìn)行讀數(shù)，記作L1。測(cè)試車?yán)^續(xù)向前行駛，百分表的表針將反向回轉(zhuǎn)，在測(cè)試車從彎沉影響區(qū)域駛出后，通過口哨發(fā)令，使測(cè)試車停止，在百分表的表針回轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定后進(jìn)行讀數(shù)，記作L2。測(cè)試車輛行駛過程中，車速需按照5km/h嚴(yán)格控制[5]。

2.3.3 支點(diǎn)變形及修正

（1）采用3.6m長(zhǎng)彎沉儀測(cè)定采用半剛性基層結(jié)構(gòu)的瀝青路面及混凝土路面實(shí)際彎沉?xí)r，彎沉儀支座部位可能產(chǎn)生一定程度的變形。基于此，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)過程中必須對(duì)支座是否產(chǎn)生變形進(jìn)行檢驗(yàn)。借助另外一臺(tái)可在檢驗(yàn)過程中使用的彎沉儀，將其安裝在正處檢測(cè)狀態(tài)的彎沉儀之后，將測(cè)點(diǎn)布置在支點(diǎn)的旁邊。在測(cè)試車開出以后，對(duì)兩臺(tái)彎沉儀實(shí)際讀數(shù)進(jìn)行測(cè)定，若在檢驗(yàn)時(shí)使用的彎沉儀，其百分表有一定讀數(shù)，則立即記錄，同時(shí)予以變形修正。如果在同一個(gè)結(jié)構(gòu)層次上進(jìn)行測(cè)定，則可以在不同位置連續(xù)測(cè)定五次，然后求取平均值，之后每次測(cè)定過程中都將其作為變形修正值。

（2）采用5.4m 長(zhǎng)彎沉儀測(cè)定采用半剛性基層結(jié)構(gòu)的瀝青路面及混凝土路面實(shí)際彎沉?xí)r，可無需對(duì)支點(diǎn)產(chǎn)生的變形予以修正。

2.3.4 結(jié)果計(jì)算與溫度修正

（1）對(duì)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際回彈彎沉值進(jìn)行計(jì)算。

（2）在對(duì)彎沉儀支點(diǎn)產(chǎn)生的變形實(shí)施修正時(shí)，對(duì)路面測(cè)點(diǎn)的實(shí)際回彈彎沉值進(jìn)行計(jì)算。

（3）如果瀝青路面的厚度超過5cm，同時(shí)路表未能處在20±2℃的范圍，則需要對(duì)實(shí)測(cè)回彈彎沉值予以必要的溫度修正，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 回彈彎沉溫度修正統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.4 結(jié)果評(píng)定

（1）對(duì)平均值與標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計(jì)算時(shí)，需舍棄吊彎沉特異值，并對(duì)彎沉值結(jié)果過大的測(cè)點(diǎn)，確定周圍界限，予以局部處理。采用兩臺(tái)彎沉儀實(shí)施彎沉值的實(shí)測(cè)時(shí)，需按照獨(dú)立測(cè)點(diǎn)進(jìn)行，不可直接采用平均值。

（2）當(dāng)彎沉的代表值小于或等設(shè)計(jì)提出的要求值時(shí)，視為合格；而當(dāng)彎沉的代表值大于設(shè)計(jì)提出的要求時(shí)，則視為不合格。如果彎沉測(cè)定在不利季節(jié)條件下進(jìn)行，則需要考慮一定影響系數(shù)。

3 結(jié)語

綜上所述，在公路路基路面檢測(cè)工作中，回彈彎沉檢測(cè)是一項(xiàng)重要內(nèi)容，其檢測(cè)結(jié)果除了能為施工過程中的質(zhì)量檢測(cè)提供依據(jù)，還能在竣工驗(yàn)收中使用，用于綜合評(píng)定路基路面的施工質(zhì)量。為保證檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，不僅需根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的檢測(cè)方法，而且在實(shí)際操作過程中應(yīng)注意各項(xiàng)要點(diǎn)，如支點(diǎn)變形修正與溫度修正等，確保所得到的結(jié)果可以真實(shí)反映路基路面實(shí)際情況，發(fā)揮預(yù)期參考借鑒價(jià)值。