公路路基路面檢測中回彈彎沉檢測方法及對比試驗探討

中圖分類號 U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）08-0134-03

0 引言

回彈彎沉檢測作為評估路基路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度的重要參數(shù)之一，其準(zhǔn)確性直接關(guān)系到公路的整體性能和長期使用效果?；貜棌澇翙z測通過模擬實(shí)際車輛荷載作用，測量路基或路面在標(biāo)準(zhǔn)軸載下的總垂直變形（回彈彎沉值），該值不僅反映了公路結(jié)構(gòu)的承載能力，還與路面的平整度、破損程度等密切相關(guān)。因此，準(zhǔn)確、高效地檢測回彈彎沉值對于評估公路工程質(zhì)量、預(yù)測路面損壞趨勢以及制定科學(xué)的養(yǎng)護(hù)策略具有重要意義。

一 回彈彎沉檢測基礎(chǔ)理論

回彈彎沉是指路基或路面在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)車的荷載作用下，輪隙位置產(chǎn)生的垂直變形中，卸載后能恢復(fù)的那部分變形值，單位通常為 0 . 0 1 m m 。這一指標(biāo)直接反映了路基路面結(jié)構(gòu)的整體剛度和強(qiáng)度，以及與路面使用狀態(tài)的內(nèi)在聯(lián)系。

回彈彎沉值的大小能夠直觀反映路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱，對于評價路面的承載能力和抗疲勞性能具有重要意義。通過回彈彎沉檢測，可以了解路面結(jié)構(gòu)在不同條件下的變形特性，為公路的設(shè)計、施工及養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。定期進(jìn)行回彈彎沉檢測，可以及時發(fā)現(xiàn)路面的潛在問題，如結(jié)構(gòu)損傷、材料老化等，從而采取有效措施進(jìn)行修復(fù)和保養(yǎng)。

1.1 回彈彎沉的影響因素分析

材料性質(zhì)：路面各層材料的力學(xué)性能（如彈性模量、泊松比等）對回彈彎沉有顯著影響。材料的剛度越大，回彈彎沉值越小；反之，則越大。

結(jié)構(gòu)層厚度：路面結(jié)構(gòu)層的厚度也是影響回彈彎沉的重要因素。厚度越大，路面結(jié)構(gòu)的整體剛度越大，回彈彎沉值越小。

氣候條件：溫度、濕度等氣候條件的變化會影響路面材料的性能，從而影響回彈彎沉值。例如，在高溫條件下，路面材料的模量降低，回彈彎沉值可能增大。

交通荷載：交通荷載的大小、頻率及類型對路面結(jié)構(gòu)的變形有顯著影響。重載、高頻的交通荷載會加速路面結(jié)構(gòu)的損傷和變形，導(dǎo)致回彈彎沉值增大。

施工工藝：施工質(zhì)量的好壞直接影響路面結(jié)構(gòu)的整體性能和回彈彎沉值。如壓實(shí)度不足、層間結(jié)合不良等問題都會導(dǎo)致回彈彎沉值增大。

1.2回彈彎沉檢測的基本原理

回彈彎沉檢測的基本原理是通過模擬實(shí)際車輛荷載作用，對路基或路面施加一定的垂直壓力，然后測量卸載后路面恢復(fù)變形的能力（即回彈彎沉值）。這一過程主要基于材料力學(xué)的彈性變形和塑性變形理論。在檢測過程中，通常使用標(biāo)準(zhǔn)軸載的車輛或?qū)Ｓ脵z測設(shè)備對路面進(jìn)行加載和卸載操作，并利用高精度傳感器記錄加載前后的路面變形情況。通過對這些數(shù)據(jù)的分析和處理，可以得到路面的回彈彎沉值及其相關(guān)性能指標(biāo)。

2 回彈彎沉檢測方法

2.1 貝克曼梁法

貝克曼梁法是一種廣泛應(yīng)用于公路路基路面檢測中的回彈彎沉檢測方法。該方法通過載重汽車對路面進(jìn)行加載，利用貝克曼梁和百分表等儀器記錄卸載后路面的回彈變形量，即回彈彎沉值。貝克曼梁法能夠較好地反映出路面的總體強(qiáng)度和承載能力，是評定路面整體性能的重要手段之一。

（1）檢測步驟與操作要點(diǎn)

試驗前準(zhǔn)備工作：檢查并保持測定用標(biāo)準(zhǔn)車的車況及剎車性能良好，輪胎內(nèi)胎符合規(guī)定充氣壓力。向汽車車槽中裝載（鐵塊或集料），并用地中衡稱量后軸總質(zhì)量，使其符合要求的軸重規(guī)定，且在汽車行駛及測定過程中軸重不得變化。測定輪胎接地面積，采用在平整光滑的硬質(zhì)路面上用千斤頂將汽車后軸頂起，并在輪胎下方鋪上新復(fù)寫紙的方法，測算輪胎接地面積至 的精度。檢查彎沉儀百分表測量靈敏情況。記錄瀝青路面修建或改建時的材料、結(jié)構(gòu)、厚度、施工及養(yǎng)護(hù)等情況。

測試步驟：在測試路段布置測點(diǎn)，測點(diǎn)應(yīng)位于路面行車車道的輪跡帶上，并用白油漆或粉筆畫上標(biāo)記。將試驗車后輪輪隙對準(zhǔn)測點(diǎn)后約 3 ～ 5 c m 的位置。將彎沉儀插入汽車后輪之間的縫隙處，與汽車方向一致，確保梁臂不碰到輪胎。彎沉儀測頭置于測點(diǎn)上（輪隙中心前方 3 ～ 5 c m 處），并安裝百分表于彎沉儀的測定桿上，調(diào)零百分表。當(dāng)汽車低速向前行駛時，觀察并記錄百分表的最大讀數(shù)（初讀數(shù) 。待汽車駛出彎沉影響半徑（約3 m 以上）后，記錄百分表的終讀數(shù)。計算兩次讀數(shù)之差，即為該測點(diǎn)的回彈彎沉值。

（2）優(yōu)缺點(diǎn)分析

優(yōu)點(diǎn)：貝克曼梁法所需設(shè)備相對簡單，易于攜帶和操作，適合各種條件下的現(xiàn)場檢測。由于設(shè)備簡單，不需要復(fù)雜的維護(hù)和校準(zhǔn)，因此檢測成本相對較低。通過直接測量路面的回彈變形量，可以直觀地反映出路面的承載能力和強(qiáng)度。

缺點(diǎn)：檢測精度受人為因素影響較大，在操作過程中，需要依賴操作人員的經(jīng)驗和技能，因此檢測結(jié)果的精度可能受到人為因素的影響。每次只能測量一個測點(diǎn)的回彈彎沉值，對于大規(guī)模的路面檢測來說，需要較長的時間和人力投入。貝克曼梁法屬于靜態(tài)檢測方法，無法模擬實(shí)際車輛行駛過程中路面結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)。

2.2 自動彎沉儀法

自動彎沉儀法利用杠桿原理及現(xiàn)代傳感器技術(shù)，通過承載車對路面施加標(biāo)準(zhǔn)軸載，同時測量路面在加載和卸載過程中的變形情況，從而得到路面的回彈彎沉值。該方法能夠連續(xù)、自動地記錄路面變形數(shù)據(jù)，提高了檢測效率和精度。

自動彎沉儀主要由承載車、測量機(jī)架、控制系統(tǒng)、位移傳感器、溫度傳感器、距離傳感器以及數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)等部分組成。承載車為單后軸、單側(cè)雙輪組的載重車，其軸載、輪胎氣壓等參數(shù)需符合要求。測量機(jī)架安裝于承載車上，通過位移傳感器實(shí)時監(jiān)測路面變形情況?？刂葡到y(tǒng)負(fù)責(zé)控制整個檢測過程，包括測試速度、數(shù)據(jù)采集等。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，最終得到路面的回彈彎沉值[1]。

（1）檢測流程與數(shù)據(jù)處理檢查承載車的車況、制動性能、輪載及輪胎氣壓；

檢查測量機(jī)架的易損部件情況；打開設(shè)備電源進(jìn)行檢查，確?？刂泼姘骞δ苕I、指示燈、顯示器等正常；進(jìn)行位移傳感器的標(biāo)定并記錄標(biāo)定數(shù)據(jù)。在測試路段前設(shè)置測試狀態(tài)參數(shù)，包括測試速度（一般控制在 3 . 5 k m / h 以內(nèi)）、數(shù)據(jù)采集頻率等。緩慢加速承載車至設(shè)定速度，開始測試。同時，記錄路表溫度等數(shù)據(jù)。測試過程中，自動彎沉儀會連續(xù)采集路面變形數(shù)據(jù)。測試結(jié)束后，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。主要包括對彎沉值進(jìn)行溫度修正（因溫度對路面材料性能有影響）、橫坡修正（當(dāng)橫坡超過一定值時）、測試速度修正（當(dāng)測試速度超過設(shè)定值時）等。最終計算得到測試路段的彎沉平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及代表值。

根據(jù)路表溫度對彎沉值進(jìn)行修正，以消除溫度對檢測結(jié)果的影響。當(dāng)測試路段存在橫坡時，需根據(jù)橫坡大小對彎沉值進(jìn)行修正。測試速度在設(shè)定范圍內(nèi)，超過時需進(jìn)行相關(guān)性試驗并對彎沉值進(jìn)行換算[2]。

（2）相較于傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢

自動彎沉儀能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、自動地采集和處理數(shù)據(jù)，大大提高了檢測效率。采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方法，能夠更準(zhǔn)確地測量路面的回彈彎沉值。適用于不同等級、不同類型的公路路面檢測，且能夠適應(yīng)不同氣候條件下的檢測需求。減少了人工干預(yù)和誤差來源，操作人員只需進(jìn)行簡單的設(shè)置和監(jiān)控即可。能夠?qū)崟r處理和分析采集到的數(shù)據(jù)，提供全面的檢測結(jié)果和分析報告。

2.3 落錘彎沉儀法

落錘彎沉儀法（FallingWeightDeflectometer，F(xiàn)WD）是一種基于動態(tài)檢測原理的路面彎沉測試方法。其工作原理是在計算機(jī)控制下，將一定質(zhì)量的重錘由液壓傳動裝置提升至一定高度后自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，從而對路面施加脈沖荷載。這一脈沖荷載模擬了車輛行駛時對路面的動態(tài)沖擊作用，導(dǎo)致路面表面產(chǎn)生瞬時變形。分布于距測點(diǎn)不同距離的傳感器檢測結(jié)構(gòu)層表面的變形，并將信號傳輸至計算機(jī)進(jìn)行處理，從而測定在動態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動態(tài)彎沉及彎沉盆。

（1）檢測效率與精度評估

落錘彎沉儀能夠快速連續(xù)地進(jìn)行測試，每點(diǎn)測試速度通常小于20秒/點(diǎn)（三錘），啟用快速測量軟件后可進(jìn)一步縮短至15秒／點(diǎn)。這種高效率使得在大規(guī)模路面檢測中能夠顯著節(jié)省時間。測試數(shù)據(jù)的讀取和記錄由控制系統(tǒng)自動完成，減少了人為因素的影響，提高了檢測效率。

落錘彎沉儀在精度和穩(wěn)定性方面優(yōu)于傳統(tǒng)方法，如貝克曼梁法。其荷載測量精度可達(dá) 1 % ，彎沉精度可達(dá) 2 % 能夠提供更為準(zhǔn)確和穩(wěn)定的測試結(jié)果。能夠測定動態(tài)彎沉值，并可反算路面的回彈模量，這是傳統(tǒng)靜態(tài)檢測方法所不具備的。

（2）適用范圍與限制條件

落錘彎沉儀主要用于路面養(yǎng)護(hù)管理方面，特別適用于高等級公路、城市道路等需要高精度、高效率檢測的路面。對于不同路面結(jié)構(gòu)（如路基、柔性基層瀝青路面、半剛性基層瀝青路面等），落錘彎沉儀均能提供有效的檢測。手持式落錘彎沉儀還適用于場地狹窄地段（如路橋過渡段、路肩等）的檢測。

落錘彎沉儀的成本相對較高，可能限制了其在某些項目中的應(yīng)用。由于其操作相對復(fù)雜，需要專業(yè)的操作人員進(jìn)行操作和維護(hù)，增加了使用難度和成本。落錘彎沉儀的使用受到環(huán)境溫度、濕度、地面硬度和平整度等條件的限制。例如，使用環(huán)境溫度應(yīng)在 之間，避免在極端高溫或低溫環(huán)境下使用；相對濕度不超過 80 % ；地面硬度等級需為C30及以上；地面平整度需在1%以內(nèi)[3]。

在采用回彈彎沉檢測技術(shù)時，需格外注意幾點(diǎn)以確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性：（1）檢測儀器的校準(zhǔn)狀態(tài)良好，這是獲取可靠數(shù)據(jù)的前提。

（2）檢測前的路面準(zhǔn)備工作不容忽視，需清除雜物，保持路面干燥，以減少外界因素對結(jié)果的干擾。

（3）操作時應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程執(zhí)行，避免人為誤差，特別是在放置與讀取回彈彎沉儀時，需細(xì)致入微，確保數(shù)據(jù)的精確性。檢測時應(yīng)考慮環(huán)境因素，如溫度、濕度等，對路面材料的性能有顯著影響，從而間接影響檢測結(jié)果。

（4）數(shù)據(jù)記錄與分析要詳盡，以便后續(xù)比對與評估，為道路維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

3 對比試驗

3.1 試驗對象概述

研究對象：某兩省交界處全長 的公路，包含國道平面交叉及鄉(xiāng)間道路，方向為東西走向。

（1）設(shè)計參數(shù)：額定行車速度： 路基寬度： 2 5 . 2 m 行車道寬度： 3 . 0 × 4 . 5 m ：硬路肩寬度： 3 . 0 × 3 . 5 m 土路肩寬度： 3 . 0 × 1 . 0 m 中間分隔帶： 1 . 5 m ，通鋪式，配防護(hù)欄。（2）路面結(jié)構(gòu)層：3.5cmAC-13C（SBS改性）；4 cm AC-16（SBS改性）；7 c m 瀝青碎石ATB-25；改性瀝青同步碎石下封層；3 2 c m4 . 5 % 水泥穩(wěn)定碎石基層；2 0 c m 二灰土底基層。（3）為了全面評估該公路的承載能力和結(jié)構(gòu)性能，選擇上述三種方法進(jìn)行回彈彎沉檢測。

3.2 試驗結(jié)果分析

測試結(jié)果統(tǒng)計見表1所示。

從數(shù)據(jù)分析來看，貝克曼梁法在路基和路面的檢測中合格率最高。自動彎沉儀法和落錘彎沉儀法的合格率略低，且在不同檢測位置的表現(xiàn)略有差異。選擇檢測方法時，可以根據(jù)具體需求和檢測條件綜合考慮。

4結(jié)論

該文針對某兩省交界處的公路路基路面進(jìn)行了回彈彎沉檢測，通過實(shí)施并對比三種不同的檢測方法（貝克曼梁法、自動彎沉儀法、落錘彎沉儀法），積累了豐富的數(shù)據(jù)資源，獲得了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗。以下為該研究主要發(fā)現(xiàn)與結(jié)論：

（1）在對比試驗中，發(fā)現(xiàn)該文提出的檢測方法（特別是落錘彎沉儀法）在測量精度上表現(xiàn)出色。落錘彎沉儀通過模擬車輛行駛時的動態(tài)沖擊作用，能夠更真實(shí)地反映路面在動態(tài)荷載下的響應(yīng)特性，其測量結(jié)果與實(shí)際情況更為接近。同時，自動彎沉儀法也因其自動化程度高、數(shù)據(jù)記錄準(zhǔn)確而具有較高的測量精度。

（2）貝克曼梁法作為傳統(tǒng)方法，雖在特定條件下仍具有應(yīng)用價值，但其在操作便捷性和測量精度上已逐漸顯露出局限性。自動彎沉儀法和落錘彎沉儀法則因其高效、精準(zhǔn)的特點(diǎn)，更適應(yīng)于現(xiàn)代公路檢測的需求。特別是落錘彎沉儀法，其動態(tài)檢測原理能夠更全面地反映路面的結(jié)構(gòu)性能，是未來公路檢測領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

文章不僅驗證了文中檢測方法的有效性，還為未來的公路質(zhì)量評估和養(yǎng)護(hù)決策提供了有力支持。在后續(xù)研究中，可以進(jìn)一步探索更多先進(jìn)的檢測技術(shù)和方法，如基于物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的智能檢測系統(tǒng)等，以不斷提高公路檢測的精度和效率。同時，還應(yīng)加強(qiáng)對檢測數(shù)據(jù)的深度挖掘和分析，為公路養(yǎng)護(hù)和管理提供更加科學(xué)的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]張東寧.公路路基路面檢測中回彈彎沉檢測方法及對比實(shí)驗[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2024（6）：115-117.

[2]蔣宣艷.公路路基路面檢測中回彈彎沉檢測方法的應(yīng)用[J].交通世界，2023（26）：70-72.

[3]劉文文.公路路基路面檢測中回彈彎沉檢測方法的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2023（3）：45-47.