淺談公路路基路面檢測(cè)中回彈彎沉檢測(cè)方法的運(yùn)用

羅圣

（攀枝花公路建設(shè)有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

1 回彈彎沉檢測(cè)的內(nèi)涵及原則

所謂回彈彎沉就是在一定載荷下，由于豎向重力而產(chǎn)生了形變，再經(jīng)過(guò)卸荷之后，可以得到恢復(fù)的部分。路面的回彈彎沉可以充分反映出路基路面結(jié)構(gòu)的整體剛度、強(qiáng)度，還能夠判斷已投入使用公路的路基路面服役情況，用來(lái)判斷道路的承載力和抗疲勞性[1]。如果回彈彎沉值大，說(shuō)明道路的承載力較弱，如果回彈彎沉值小，說(shuō)明道路的承載力較強(qiáng)，一般以0.01mm 為基本單位。在運(yùn)用回彈彎沉檢測(cè)方法進(jìn)行工作時(shí)，要遵守如下原則。

（1）操作規(guī)范原則，所有參與檢測(cè)的工作人員必須在嚴(yán)格遵守規(guī)定和規(guī)范的前提下，對(duì)檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行有條不紊的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。他們需要確保每個(gè)步驟都按照規(guī)定的順序進(jìn)行，從而最大程度地提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。這種原則的實(shí)施可以減少誤差和錯(cuò)誤，確保檢測(cè)過(guò)程的科學(xué)性和公正性。

（2）質(zhì)量為先原則，這是公路檢驗(yàn)工作的核心原則。公路的質(zhì)量與其總體承載力密切相關(guān)，因此，在檢驗(yàn)過(guò)程中，必須將質(zhì)量放在首位。根據(jù)具體的條件和規(guī)范，檢驗(yàn)人員需要對(duì)新建公路工程或已投入使用的公路進(jìn)行承載力測(cè)定，以確保其滿足設(shè)計(jì)要求和安全標(biāo)準(zhǔn)。這一原則的實(shí)施可以提高公路的使用質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命，并確保公眾的安全。

（3）公開(kāi)透明原則，參與公路路基路面檢測(cè)的相關(guān)工作人員必須嚴(yán)格遵守合約條款和預(yù)先設(shè)定的計(jì)劃，確保整個(gè)流程和測(cè)試結(jié)果的公開(kāi)和透明化。他們需要在相關(guān)人員的監(jiān)督下完成測(cè)試工作，以提高測(cè)試結(jié)果的完整性和精確度。這一原則的實(shí)施可以增強(qiáng)公眾對(duì)測(cè)試結(jié)果的信任和認(rèn)可，同時(shí)也有助于發(fā)現(xiàn)和糾正任何潛在的問(wèn)題或錯(cuò)誤。

2 回彈彎沉檢測(cè)法的應(yīng)用范圍

回彈彎沉的檢測(cè)方法可以判定路基路面的承載力，該方法不但可用于新建公路工程路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工控制、施工驗(yàn)收之中，還可以用于老舊道路的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)中。

2.1 在公路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在公路設(shè)計(jì)過(guò)程中，關(guān)于工程質(zhì)量的測(cè)量?jī)?nèi)容有很多，而其中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是垂直變形與回彈值的測(cè)量，常用的檢測(cè)方法就是回彈彎沉檢測(cè)。此外，還可以利用回彈彎沉檢測(cè)，為公路設(shè)計(jì)提供參考，舉例來(lái)說(shuō)，某地修建一個(gè)四車道一級(jí)道路，當(dāng)?shù)孛磕甑慕煌科骄鏊贋?0%，預(yù)計(jì)通車的主要車型為東風(fēng)牌、解放牌等車型，因此，在公路設(shè)計(jì)階段就可對(duì)其進(jìn)行回彈彎沉的數(shù)值的計(jì)算，根據(jù)結(jié)果優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以符合其當(dāng)?shù)氐男熊囆枨?。?jì)算的結(jié)果能夠體現(xiàn)出其總體構(gòu)造的剛性與強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到的回彈彎沉值即為公路設(shè)計(jì)的塑性要求。所以在設(shè)計(jì)道路工程的時(shí)候，就可以利用回彈彎沉檢測(cè)及相關(guān)計(jì)算，判斷道路的性能，根據(jù)計(jì)算結(jié)果為公路設(shè)計(jì)提供參考，從而達(dá)到提高道路質(zhì)量的目的。

2.2 在施工控制及施工驗(yàn)收中的應(yīng)用

在公路工程的建設(shè)中，需要對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行定期的檢查，回彈彎沉檢測(cè)法就可以用來(lái)評(píng)估施工質(zhì)量，利用相關(guān)檢測(cè)對(duì)構(gòu)筑的道路強(qiáng)度和剛性有一個(gè)大致的認(rèn)識(shí)，如果是符合設(shè)計(jì)要求的，就可以繼續(xù)下一步的施工，如果不符合設(shè)計(jì)要求，就要責(zé)令其進(jìn)行返工和重修，從而提升道路的質(zhì)量。在整個(gè)項(xiàng)目完成后，還要對(duì)道路進(jìn)行回彈彎沉的測(cè)試，這樣才能對(duì)道路的整體質(zhì)量有一個(gè)全面的了解，同時(shí)也是開(kāi)發(fā)商向承包人支付項(xiàng)目款項(xiàng)的一個(gè)重要的參考。在建設(shè)過(guò)程中會(huì)在不同階段多次進(jìn)行回彈彎沉檢測(cè)，這樣能夠最大程度保證整體質(zhì)量，確保工程施工達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而提升了道路的安全性，保證使用性能。

圖1顯示內(nèi)力的獲得是對(duì)各種基本變形進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。如果是強(qiáng)度分析，則需要計(jì)算應(yīng)力。不同于彈性力學(xué)基于幾個(gè)基本假設(shè)利用嚴(yán)密的邏輯推導(dǎo)計(jì)算公式，材料力學(xué)往往借助于簡(jiǎn)化分析。在軸向拉壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲中最重要的一個(gè)假設(shè)就是平截面假設(shè)。這一假設(shè)顧名思義，表示橫截面在桿件變形過(guò)程中始終保持為平面。不同的是：在軸線拉壓中橫截面保持平面，只是距離發(fā)生變化，橫截面上各處沿軸向的變形均勻分布；在扭轉(zhuǎn)中橫截面保持為平面且繞軸線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變形大小與到圓心的距離成正比；在純彎曲中橫截面保持為平面且繞中性軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩橫截面之間的縱向纖維的長(zhǎng)度變化沿梁的高度線性變化。

2.3 在老舊公路加固工程中的運(yùn)用

由于長(zhǎng)期的使用和破壞，以及受了外力的影響，老舊公路的強(qiáng)度和剛度、承載能力被不斷的削弱，在投入使用一段時(shí)間后，將不能再滿足人們對(duì)公路的使用要求，這時(shí)就必須對(duì)道路進(jìn)行修復(fù)和加固補(bǔ)強(qiáng)，這時(shí)就可以運(yùn)用回彈彎沉檢測(cè)方法。如果回彈彎沉的值比較大，則說(shuō)明承載力明顯不足，必須進(jìn)行大規(guī)模的修復(fù)，如果回彈彎沉的檢測(cè)量比較小時(shí)，則可以進(jìn)行小型的修復(fù)。隨著時(shí)間的推移，人們對(duì)道路的使用狀況和載荷承載能力的要求也在發(fā)生著改變。近年來(lái)，汽車持有量不斷增加，對(duì)道路的強(qiáng)度和剛性提出了更高的要求。因此，以往修建的公路所適應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，和如今的交通量已經(jīng)不再匹配，這就有必要對(duì)道路展開(kāi)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，從而提升道路的品質(zhì)。

3 公路路基路面回彈彎沉試驗(yàn)方法

目前，公路回彈彎沉檢測(cè)常選用貝克曼梁法，它可以有效評(píng)價(jià)道路工程的總體承載力。在檢測(cè)一個(gè)瀝青混凝土公路時(shí)，一般以常溫20℃作為路面溫度，但若鋪筑的瀝青層超過(guò)5cm，則需對(duì)彎沉值進(jìn)行溫度校正。貝克曼梁法測(cè)格采用杠桿原理，選用連桿彎沉儀對(duì)彎沉值進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試的具體方法如下。

3.1 準(zhǔn)備工作

要準(zhǔn)備好相關(guān)設(shè)備儀器。標(biāo)準(zhǔn)車輛：所選車輛為雙軸、后軸雙側(cè)的四輪車，包括輪胎尺寸、標(biāo)準(zhǔn)軸力等指標(biāo)均要符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合實(shí)際情況、道路等級(jí)對(duì)載重車輛進(jìn)行選擇，例如BZZ-100 型具有100kN 后橋的試驗(yàn)車輛可以在高速公路、一級(jí)和二級(jí)公路上使用；BZZ-60 型具有60kN 后橋的試驗(yàn)車輛，則用在其他級(jí)別的公路工程中。道路彎沉儀：主要由貝克曼梁、百分表和表架組成[2]。在貝克曼梁彎曲試驗(yàn)中，如果是測(cè)量半剛性基層的瀝青公路或混凝土道路的測(cè)量，可選擇長(zhǎng)度5.4m 的貝克曼梁。此外還要準(zhǔn)備接觸式溫度計(jì)、卷尺等小型儀器。在使用標(biāo)準(zhǔn)汽車之前，必須先檢查它的各項(xiàng)特性，特別是制動(dòng)部分，并確保它的內(nèi)胎與充氣氣壓一致。將載重材料裝放在車箱中，選擇一個(gè)地秤稱出后輪軸的總重量，在汽車的運(yùn)轉(zhuǎn)和測(cè)量過(guò)程中，軸荷載不能有變化。

3.2 試驗(yàn)方法

（1）在平坦光滑的硬質(zhì)道路上，使用千斤頂頂著車輛的后軸，并在車輪下面鋪上一塊新的復(fù)寫紙。然后慢慢地將千斤頂放下，這時(shí)車輪會(huì)在復(fù)寫紙上留下軌跡，形成小格子的形狀。通過(guò)這種方式，可以準(zhǔn)確地測(cè)量出車輪的接地區(qū)域，精度可以達(dá)到0.1cm2，為后續(xù)的測(cè)量和分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（2）在測(cè)量瀝青路面時(shí)，需要對(duì)大氣溫度、路表溫度進(jìn)行測(cè)量。為了獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，可使用接觸式溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量。此外，還需要對(duì)鋪裝層材料、鋪裝層結(jié)構(gòu)和鋪裝層厚度等各參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的記錄。這些參數(shù)對(duì)于了解路面的性能和使用狀況至關(guān)重要。

（3）在試驗(yàn)段內(nèi)，將測(cè)點(diǎn)布置在公路上行車軌跡上，并利用涂料等作標(biāo)記，以便后續(xù)的測(cè)量和分析。同時(shí)，按照試驗(yàn)要求設(shè)定試驗(yàn)段的間距，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

（4）在測(cè)試車輛的后輪間隙在測(cè)量點(diǎn)后方的3～5cm 處，將彎沉儀放入車輛的后輪間隙中，并與車輛方向一致，確保梁臂不與輪胎相接觸。在測(cè)點(diǎn)上安裝彎沉儀測(cè)頭，并在彎沉儀測(cè)桿上安裝百分表，以便實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)路面變形情況。

（5）在測(cè)量過(guò)程中，安排專人引導(dǎo)汽車沿著形變部位前進(jìn)，隨著路面的變化，百分表也會(huì)隨之變化。當(dāng)表針轉(zhuǎn)到峰值時(shí)，迅速讀出數(shù)值（L1），這是路面形變部位的彎沉值。然后，車?yán)^續(xù)前進(jìn)，儀表表針將會(huì)反向回轉(zhuǎn)。待車離開(kāi)彎沉作用范圍后，才能停車，指針也回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，此時(shí)讀出L2。在整個(gè)過(guò)程中，車速的移動(dòng)速度保持在5km/h，以確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.3 彎沉儀支點(diǎn)校正

在進(jìn)行半剛性基層瀝青公路或水泥混凝土路面的回彈彎沉試驗(yàn)時(shí)，選擇彎沉儀的長(zhǎng)度為3.6m 是一個(gè)常見(jiàn)的選擇。然而，由于這種長(zhǎng)度的彎沉儀容易發(fā)生支點(diǎn)變形的情況，因此需要進(jìn)行支點(diǎn)校正。為了進(jìn)行校正，可以在選取的彎沉儀后面安設(shè)另一臺(tái)彎沉儀。在試驗(yàn)車行駛時(shí)，記錄兩個(gè)彎沉儀的讀數(shù)。這樣，可以通過(guò)用于檢驗(yàn)的彎沉儀的讀數(shù)進(jìn)行校正。為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，建議在同一的構(gòu)造層上進(jìn)行多次測(cè)量，最好在每一個(gè)部位上進(jìn)行3～5 次測(cè)量，以求出平均數(shù)。這個(gè)平均數(shù)可以作為后續(xù)測(cè)量的校準(zhǔn)值。值得注意的是，當(dāng)彎沉儀的測(cè)長(zhǎng)為2.5m 時(shí)，一般就不需要進(jìn)行支點(diǎn)校正。這是因?yàn)?.5m 的彎沉儀相對(duì)較短，支點(diǎn)變形的可能性較小[3]?？傊?，在進(jìn)行半剛性基層瀝青公路或水泥混凝土路面的回彈彎沉試驗(yàn)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的彎沉儀長(zhǎng)度并進(jìn)行支點(diǎn)校正。同時(shí)，為了提高測(cè)量準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行多次測(cè)量并求出平均數(shù)。

3.4 結(jié)果計(jì)算分析

（1）公路各測(cè)量點(diǎn)處的回彈彎沉值可以按照下列公式1 進(jìn)行計(jì)算。

式中：T——道路溫度；LT——回彈彎沉；L1——百分表最大讀數(shù)；L2——試驗(yàn)汽車離開(kāi)彎沉力的影響范圍時(shí)百分表的讀數(shù)。

（2）瀝青路面回彈彎曲量可根據(jù)式2 進(jìn)行計(jì)算。

式中：K——溫度校正系數(shù)；L20在常溫20℃下的瀝青公路路面回彈彎沉數(shù)值；T——路面平均溫度；LT——在路面的平均溫度下瀝青路面的回彈彎沉值。

在進(jìn)行彎沉儀支點(diǎn)變形修正過(guò)程中，路面測(cè)點(diǎn)的回填彎沉值可按照式（1）和式（2）進(jìn)行計(jì)算得到，但此種方法也只是適用于彎沉儀支座處的變形修正中。而百分表架處路面已經(jīng)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的變形，僅憑上述公式無(wú)法獲得準(zhǔn)確的路面彎沉值。而且若瀝青路面面層超過(guò)5cm，路面溫度超過(guò)20℃時(shí)，還需對(duì)回彈彎沉值進(jìn)行溫度修正[4]。

3.5 彎沉值的評(píng)定

彎沉值的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過(guò)深思熟慮和精確計(jì)算得出的，通常是根據(jù)國(guó)家或行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定。在中國(guó)公路工程中，現(xiàn)行彎沉值的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程》（JTG 3450—2019）進(jìn)行制定的，這確保了彎沉值評(píng)定的準(zhǔn)確性和可靠性。

彎沉值的評(píng)定方法包括現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和室內(nèi)試驗(yàn)兩種。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)是指在公路上直接進(jìn)行彎沉值的測(cè)定，這種方法能夠真實(shí)地反映公路路基路面的實(shí)際情況。而室內(nèi)試驗(yàn)則是通過(guò)模擬公路路基路面的工況條件進(jìn)行試驗(yàn)，這種方法可以在受控的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，從而獲取更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。評(píng)定結(jié)果的分析包括數(shù)據(jù)處理和結(jié)果判定兩個(gè)方面。數(shù)據(jù)處理是指對(duì)測(cè)定得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以得出合理的彎沉值評(píng)定結(jié)果。這個(gè)過(guò)程包括對(duì)數(shù)據(jù)的篩選、整理、計(jì)算和比較，從而確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。結(jié)果判定是指根據(jù)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)定方法，對(duì)評(píng)定結(jié)果進(jìn)行判定，以確定公路路基路面的質(zhì)量等級(jí)。這個(gè)過(guò)程需要嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和程序，以確保判定結(jié)果的公正性和客觀性。彎沉值的評(píng)定是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)而重要的工作，需要遵循國(guó)家或行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制定和實(shí)施。通過(guò)科學(xué)、準(zhǔn)確的評(píng)定方法和分析過(guò)程，可以得出可靠的彎沉值評(píng)定結(jié)果，從而為公路路基路面的設(shè)計(jì)和施工提供重要的參考依據(jù)。

4 回彈彎沉檢測(cè)方法應(yīng)用中需要注意的事項(xiàng)

回彈彎沉檢測(cè)方法是一種廣泛應(yīng)用于路基路面檢測(cè)中的技術(shù)，其可以有效地反映路基和路面的綜合承載能力。目前，貝克曼梁法、自動(dòng)彎沉儀和落錘式彎沉儀是最常用的回彈彎沉檢測(cè)方式，這些方法均具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

首先，在進(jìn)行回彈彎沉檢測(cè)時(shí)，需要選擇符合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的車輛，確保其輪胎壓力、荷載等參數(shù)符合規(guī)定要求。此外，測(cè)試速度的控制也十分重要，測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試車速應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，以避免速度變化對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響。

然后，溫度修正也是回彈彎沉檢測(cè)中需要注意的一個(gè)方面。對(duì)于瀝青路面彎沉的溫度修正系數(shù)K3，同樣需要按照現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范規(guī)定的方法進(jìn)行計(jì)算[5]。同時(shí)，季節(jié)和濕度對(duì)強(qiáng)度的影響作用也需要重新進(jìn)行評(píng)價(jià)。在應(yīng)用現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范中季節(jié)影響系數(shù)K1 和溫度影響系數(shù)K2 時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行考慮。

最后，對(duì)檢測(cè)出的彎沉值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析也是非常重要的。各種條件下測(cè)出的彎沉值受多種因素影響，需要進(jìn)行相應(yīng)的修正后才能進(jìn)行進(jìn)一步的分析和評(píng)價(jià)。只有這樣，才能更準(zhǔn)確地反映路基路面的綜合承載能力。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)的公路建設(shè)事業(yè)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。為了提高項(xiàng)目的品質(zhì)，需要做好各種測(cè)試工作，回彈彎沉測(cè)試就是一項(xiàng)比較常用的公路測(cè)試手段，目前多采用貝克曼梁測(cè)試法，此種檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性高、結(jié)果可靠。在開(kāi)展回彈彎沉測(cè)試時(shí)，需要做好儀器的準(zhǔn)備工作，保證所選擇的測(cè)試儀器的精度，并按照規(guī)范流程操作，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確可靠，為公路檢測(cè)提供有效參考。