落錘式彎沉儀在公路檢測中的運(yùn)用研究

李文娟，劉亞軍

（天水市交通運(yùn)輸局，天水市交通建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，甘肅 天水 741000）

在開展公路工程施工作業(yè)期間，實(shí)施路面驗(yàn)收評價的基本依據(jù)為路面的彎沉值，科學(xué)合理地檢驗(yàn)路面彎沉值有利于明確基本的路網(wǎng)養(yǎng)護(hù)方案和改造計(jì)劃以及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)，對于以往傳統(tǒng)的路面彎沉值檢測來講，是以貝克曼梁法為主，但是，該項(xiàng)方式有著一定的弊端存在，具體表現(xiàn)為檢測速度較為緩慢，普遍受到主觀因素的影響，處理階段較為復(fù)雜，獲取的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，不利于彎沉值檢測整體效果的體現(xiàn)，面臨著極大程度的風(fēng)險(xiǎn)，自從引進(jìn)了落錘式彎沉儀后，可以有效彌補(bǔ)之前方式的缺陷，在獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)基本目標(biāo)。

1 落錘式彎沉儀的運(yùn)行原理

通過相關(guān)分析來看，落錘式彎沉儀的工作原理表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)，在實(shí)施實(shí)驗(yàn)檢測作業(yè)期間，借助計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)將重錘釋放，使重錘全面作用在彈簧或者是橡膠墊中，利用和路面緊挨的承載板把重錘產(chǎn)生的沖擊力逐漸傳遞到路面中，基于計(jì)算機(jī)控制現(xiàn)狀下重錘將半正弦脈沖荷載施加到路面中，公路路表形成瞬時變形，基于落錘式彎沉儀的優(yōu)勢處于效應(yīng)傳感器中檢驗(yàn)變形情況，從而獲取動態(tài)荷載作用下形成的動態(tài)彎沉現(xiàn)象，其中落錘式彎沉儀屬于公路工程動態(tài)性彎沉中非常重要的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)檢測設(shè)備，因?yàn)槁溴N半正弦荷載沖擊和公路行測荷載相同，因此可以對公路行測荷載進(jìn)行有效的模擬，調(diào)整加載級別，有關(guān)的檢測數(shù)據(jù)都是利用計(jì)算機(jī)收集數(shù)據(jù)，采集和處理效率極高，能夠確保測試的準(zhǔn)確性，比較適合廣泛應(yīng)用在公路工程大規(guī)模完成實(shí)驗(yàn)檢測環(huán)節(jié)中。另外，應(yīng)用落錘式彎沉儀能夠綜合性地評價多層路面結(jié)構(gòu)相互組成的路面彎沉現(xiàn)象，通過探究表明，落錘式彎沉的技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）具備實(shí)驗(yàn)檢測效率高優(yōu)勢。在公路檢測應(yīng)用落錘式彎沉儀期間，高效性是一項(xiàng)基本的特征表現(xiàn)，應(yīng)用該項(xiàng)檢測技術(shù)期間高效性表現(xiàn)為數(shù)據(jù)檢測的實(shí)時性方面以及檢測作業(yè)的推進(jìn)速度，結(jié)合落錘彎沉儀檢測工序流程來看，整體上分為四項(xiàng)步驟，分別是設(shè)備安裝、搭建平臺設(shè)置、傳感器檢測作業(yè)等，與此同時，從人員作業(yè)強(qiáng)度和技術(shù)要點(diǎn)加以分析，技術(shù)應(yīng)用中的人工作業(yè)強(qiáng)度比較小，人工作業(yè)技能要求特別低，所以將落錘式彎沉儀廣泛應(yīng)用到公路檢測期間有著極高的推廣價值，而且出現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)誤差的概率也是非常低的。一般情況下，彎沉儀單點(diǎn)測試時間在30s以內(nèi)，因此，可以有效提升公路工程實(shí)驗(yàn)檢測效率。

（2）荷載控制準(zhǔn)確率較高，在落錘式彎沉儀應(yīng)用目標(biāo)和在目標(biāo)高度以及長設(shè)定高度實(shí)施試驗(yàn)控制作業(yè)有利于確?？刂茖?shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性特別高，落錘式彎沉儀荷載發(fā)生器產(chǎn)生的波形標(biāo)準(zhǔn)因?yàn)閼?yīng)用了性能良好的傳感器和精度高的儀表，所以能夠進(jìn)一步控制公路工程實(shí)驗(yàn)檢測的精度。

（4）數(shù)據(jù)處理效率較高，速度快，因?yàn)槁溴N式彎沉儀有著專門的數(shù)據(jù)處理軟件，借助該項(xiàng)軟件可以統(tǒng)一管理各項(xiàng)數(shù)據(jù)，降低誤差出現(xiàn)概率，將整體功能全面體現(xiàn)出來，為后期公路工程路面結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)提供良好的參數(shù)以及指標(biāo)。

2 采取的檢測方式以及基本的流程

公路工程檢測作業(yè)的開展對后期工程穩(wěn)定實(shí)施以及工程養(yǎng)護(hù)制度的創(chuàng)建有著極高的作用，在公路檢測期間，應(yīng)用落錘式彎沉儀時因?yàn)樽鳂I(yè)流程比較少，操作便利，因此得到了檢測人員和研究人員的廣泛重視，本文主要分析了落錘式彎沉儀在公路檢測中的作業(yè)流程，具體涉及三方面，分別是前期準(zhǔn)備、測試、作業(yè)、數(shù)據(jù)分析等，結(jié)合這幾項(xiàng)內(nèi)容以及操作中需要注意的要點(diǎn)展開了分析。

2.1 準(zhǔn)備工作

（1）結(jié)合工程實(shí)際開展情況明確重錘的落高，嚴(yán)格控制整體質(zhì)量，以此保障重錘落下產(chǎn)生的沖擊荷載與標(biāo)準(zhǔn)要求相一致。

（2）從測試路線上布置測點(diǎn)，嚴(yán)格依照工程基本要求選取測點(diǎn)的位置和距離，當(dāng)在路面表面進(jìn)行檢測期間，測點(diǎn)的位置可以設(shè)置于行車輪跡帶中，測試期間還可以借助距離傳感器進(jìn)行定位。

（3）重點(diǎn)檢驗(yàn)落錘式彎沉儀設(shè)備，檢查以手動操作檢驗(yàn)方式為主，明確各項(xiàng)指標(biāo)，使其和規(guī)定要求相符合，以此發(fā)揮出設(shè)備的整體功能以及使用性能。

（4）把落錘式彎沉儀牽引到測試點(diǎn)。開啟設(shè)備，使其處于穩(wěn)定的工作運(yùn)行狀態(tài)，在進(jìn)行彎沉儀牽引期間必須嚴(yán)格控制速度，保持合理性。

2.2 基本的測試流程

（1）放置承載板中心點(diǎn)的位置必須與測點(diǎn)相一致，自動落下承載板，然后放下彎沉裝置中的各項(xiàng)傳感器。

（2）遵循落高的要求合理提升重錘，符合標(biāo)準(zhǔn)高度以后啟動落錘裝置，讓落錘根據(jù)自由下落的方式對承載板形成沖擊荷載，提高重錘到原有的位置嚴(yán)格固定，在沖擊荷載作用下結(jié)構(gòu)層表面將會產(chǎn)生一定的變形現(xiàn)象，利用高效傳感器能夠有效檢驗(yàn)變形問題，通過記錄系統(tǒng)將檢驗(yàn)的位移數(shù)據(jù)信號反饋于計(jì)算機(jī)內(nèi)位移內(nèi)的數(shù)據(jù)，峰值表現(xiàn)為路面彎沉，進(jìn)行三次以上的重復(fù)測定即可，將第一個測定值去除，取出后面幾項(xiàng)測定值的平均值，或者是取出第三次落錘的測定值，使其作為基本的計(jì)算依據(jù)。

（3）完成測試工作后提起傳感器和承載板，把彎沉儀器移動到下一個測點(diǎn)中，重復(fù)以上論述的幾個步驟即可就能夠完成另一點(diǎn)彎沉的測定。

（4）在公路檢測作業(yè)中落實(shí)期間包含的點(diǎn)位檢測要點(diǎn)非常多，這就需要作業(yè)期間做好公路工程路面彎沉數(shù)據(jù)的評定工作，結(jié)合整體檢測數(shù)據(jù)綜合性分析，并且在具體檢測作業(yè)開展期間為了將技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)出來，從而獲取準(zhǔn)確的結(jié)果，可以采取貝克曼梁彎沉儀同期測試對比方式對比分析落錘式彎沉儀檢測方法，在應(yīng)用貝克曼梁灣成衣檢測技術(shù)期間，相關(guān)人員必須落實(shí)貝克曼梁彎沉儀測定車后輪雙軸荷載，與落錘式彎沉儀重錘沖擊力保持一致性，明確了基本的荷載參數(shù)后，標(biāo)定前期落錘式彎沉儀測定領(lǐng)域，之后借助貝克曼梁檢測法檢測同一點(diǎn)位，為了避免點(diǎn)位誤差而引起的不良現(xiàn)象，就需要加大兩者的控制力度，與此同時，為了保障兩項(xiàng)測定數(shù)據(jù)外在環(huán)境和地面現(xiàn)狀的一致性，兩項(xiàng)檢測在實(shí)際作業(yè)中時間間隔必須控制在10min左右，以此確保兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)檢測項(xiàng)目有著良好的相關(guān)性。

3 與常規(guī)檢測方式的比較分析

路面彎沉值屬于路面驗(yàn)收評價的一項(xiàng)基本參考依據(jù)，面對傳統(tǒng)路面彎沉值測定方式貝克曼梁法存在的各項(xiàng)弊端，如檢測速度緩慢、檢測環(huán)節(jié)普遍受到主觀因素影響等，而自從應(yīng)用了落錘式彎沉儀方式后，可以將貝克曼梁法的缺陷有效解決。在本文中，依照實(shí)際情況系統(tǒng)性探究了該項(xiàng)檢測方式的實(shí)際實(shí)施，結(jié)合包含的各項(xiàng)要點(diǎn)以及工程實(shí)施效果看出，落錘式彎沉儀檢測方式既可以確保準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，同時，產(chǎn)生的效果還是極高的，比較適合在大規(guī)模路面彎沉值檢測中進(jìn)行應(yīng)用。

3.1 常規(guī)檢測方式——貝克曼梁法

當(dāng)前階段，我國路面彎沉常規(guī)檢測方式為貝克曼梁法，該項(xiàng)方式的原理以杠桿原理為主，基于標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下路基或者是路面表面車輪輪隙位置形成的垂直變形被稱為回彈彎沉，根據(jù)載重汽車加載，人工讀取百分表的讀數(shù)，使用貝克曼梁有效的檢驗(yàn)路基或者是路面表面的回彈彎沉值，貝克曼梁法檢測回彈彎沉儀也有一些難點(diǎn)存在，主要涉及以下幾方面。

（1）該項(xiàng)方式以人工操作為主，面臨著極高的工作難度，可靠性穩(wěn)定性較差一些。

（2）對檢測數(shù)據(jù)有著直接的影響，難以改正支點(diǎn)變形數(shù)據(jù)，只可以獲取靜態(tài)汽車荷載作用下的路基路面單點(diǎn)回彈彎沉值，并沒有將路面結(jié)構(gòu)處于行車荷載作用下的動力特征和整個彎沉盆形狀清楚地體現(xiàn)出來，與此同時，也不適合長期觀察和追蹤路網(wǎng)。

3.2 高效檢測方式落錘式彎沉儀

（1）在收集數(shù)據(jù)期間，可以借助高精度的傳感器完成，因?yàn)槁访娼Y(jié)構(gòu)不一樣，因此彎沉盆半徑也是不相同的，路基或者是柔性基層瀝青路面?zhèn)鞲衅鞣謩e在距離荷載中心2.5的范圍內(nèi)即可，我國高等級公路一般是應(yīng)用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，影響半徑達(dá)到了5m左右，傳感器分布范圍應(yīng)當(dāng)部設(shè)在距離荷載中心4m左右內(nèi)，動態(tài)性的兩側(cè)路面彎沉盆形狀。

（2）落錘式彎沉儀技術(shù)測速快、精度高，可以將行車荷載對路面的動力作用清楚地模擬出來，依照垂荷載和壓強(qiáng)數(shù)值自動調(diào)整下一錘的荷載，朝著設(shè)定荷載靠近，以此精準(zhǔn)地檢驗(yàn)出完整的信息。

3.3 兩項(xiàng)方式的對比實(shí)驗(yàn)

落錘式彎沉儀測取的彎沉儀動態(tài)總彎沉和貝克曼梁測取得靜態(tài)回彈彎沉有著諸多的不同之處，可以采取對比實(shí)驗(yàn)的方式獲取兩者之間的聯(lián)系性，并且把落錘式彎沉儀測定的動態(tài)彎沉換算為貝克曼梁測定的靜態(tài)回彈彎沉值。

4 結(jié)語

從以上論述來看，在公路檢測對落錘式彎沉儀進(jìn)行應(yīng)用期間是普遍存在的一項(xiàng)公路工程檢測技術(shù)，在具體應(yīng)用過程中，有著工藝操作便利、檢測效率極高的作用，并且創(chuàng)建規(guī)范性的荷載平臺是一項(xiàng)基本的工作內(nèi)容，安裝傳感器、設(shè)定選取檢測點(diǎn)位這些都是非常重要的，一方面，在實(shí)際作業(yè)期間，為了提升檢測效率，將作業(yè)效果發(fā)揮出來，工程檢測人員還需要注重重復(fù)性檢測操作，比如，單點(diǎn)位檢測必須在3點(diǎn)以上，為了避免單一檢測作業(yè)造成的分析數(shù)據(jù)單一性，檢測人員可以將貝克曼梁檢測和落錘式彎沉儀檢測方式相互結(jié)合到一起綜合性對比，分析評估檢測方式，從而確保公路工程彎沉檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，在一定程度上推動公路工程安全開展。