路基路面試驗檢測技術

劉萬紅

【摘 要】國內外普遍采用回彈彎沉值來表示路基路面的承載能力,回彈彎沉值越大,承載能力越小,反之則越大。通常所說的回彈彎沉值是指標準后軸載雙輪組輪隙中心處的最大回彈彎沉值。

【關鍵詞】路基路面;回彈彎沉;檢測方法

中圖分類號:U41 文獻標識碼:A 文章編號:1009-8283(2010)07-0310-01

1 概 述

國內外普遍采用回彈彎沉值來表示路基路面的承載能力,回彈彎沉值越大,承載能力越小,反之則越大。通常所說的回彈彎沉值是指標準后軸載雙輪組輪隙中心處的最大回彈彎沉值。在路表測試的回彈彎沉值可以反映路基、路面的綜合承載能力。回彈彎沉值在我國已廣泛使用且有很多的經驗及研究成果,它不僅用于路面結構的設計中(設計回彈彎沉);用于施工控制及施工驗收中(竣工驗收彎沉值);同時還用在舊路補強設計中,是公路工程的一個基本參數,所以正確的測試具有重要的意義。

2 彎沉值的幾個概念

2.1 彎沉

彎沉是指在規定的標準軸載作用下,路基或路面表面輪隙位置產生的總垂直變形(總彎沉)或垂直回彈變形值(回彈彎沉),以0.01mm為單位。

2.2 設計彎沉值

根據設計年限內一個車道上預測通過的累計當量軸次、公路等級。面層和基層類型而確定的路面彎沉設計值。

2.3 竣工驗收彎沉值

竣工驗收彎沉值是檢驗路面是否達到設計要求的指標之一,當路面厚度計算以設計彎沉值為控制指標時,則驗收彎沉值應小于或等于設計彎沉值;當厚度計算以層底拉應力為控制指標時,應根據拉應力計算所得的結構厚度,重新計算路面彎沉值,該彎沉值即為竣工驗收彎沉值。

2.4 彎沉值的測試方法

彎沉值的測試方法較多,目前用的最多的是貝克曼梁法,在我國已有成熟的經驗,但由于其測試速度等因素的限制,各國都對快速連續或動態測定進行了研究,現在用得比較普遍的有法國洛克魯瓦式自動彎沉儀,丹麥等國家發明并幾經改進形成的落錘式彎沉儀(FWD),美國的振動彎沉儀等。

3 貝克曼梁法

3.1 試驗目的和適用范圍

(1)本方法適用于測定各類路基、路面的回彈彎沉,用以評定其整體承載能力,可供路面結構設計使用。

(2)本方法測定的路基、柔性路面的回彈彎沉值可供交工和竣工驗收使用。

(3)本方法測定的路面回彈彎沉可為公路養護管理部門制定養路修路計劃提供依據。

(4)瀝青路面的彎沉以標準溫度20℃時為準,在其他溫度(超過20土2℃范圍)測試時,對厚度大于5cm的瀝青路面,彎沉值應予溫度修正。

3.2 儀具與材料

(1)測試車:雙軸:后軸雙側4輪的載重車,其標準軸荷載、輪胎尺寸、輪胎間隙及輪胎氣壓等主要參數應符合要求。測試車可根據需要按公路等級選擇,高速公路,一級及二級公路應采用后軸100kN的BZZ-100;其他等級公路也可采用后軸60kN的BZZ-60。(2)路面彎沉儀:由貝克曼梁、百分表及表架組成,貝克曼梁由鋁合金制成,上有水準泡,其前臂(接觸路面)與后臂(裝百分表)長度比為2:1。彎沉儀長度有兩種:一種長3.6m,前后臂分別為2.4m和1.2m;另一種加長的彎沉儀長5.4m,前后臂分別為3.6m和1.8m。當在半剛性基層瀝青路面或水泥混凝土路面上測定時,宜采用長度為5.4m的貝克曼梁彎沉儀、并采用BZZ-100標準車;彎沉值采用百分表量得,也可用自動記錄裝置進行測量。(3)接觸式路面溫度計:端部為平頭,分度不大于1℃。(4)其它:皮尺、口哨、白油漆或粉筆、指揮旗等。

3.3 試驗方法與步驟

1)試驗前準備工作

(1)檢查并保持測定用標準車的車況及剎車性能良好,輪胎內胎符合規定充氣壓力。(2)向汽車車槽中裝載(鐵塊或集料),并用地中衡稱量后軸總質量,符合要求的軸重規定,汽車行駛及測定過程中,軸重不得變化。(3)測定輪胎接地面積;在平整光滑的硬質路面上用千斤頂將汽車后軸頂起,在輪胎下方鋪一張新的復寫紙,輕輕落下千斤頂,即在方格紙上印上輪胎印痕,用求積儀或數方格的方法測算輪胎接地面積、精確至0.1cm2 。(4)檢查彎沉儀百分表測量靈敏情況。(5)當在瀝青路面上測定時,用路表溫度計測定試驗時氣溫及路表溫度(一天中氣溫不斷變化,應隨時測定),并通過氣象臺了解前5d的平均氣溫(日最高氣溫與最低氣溫的平均值)。(6)記錄瀝青路面修建或改建時材料、結構、厚度、施工及養護等情況。

2)測試步驟

(1)在測試路段布置測點,其距離隨測試需要而定,測點應在路面行車車道的輪跡帶上,并用白油漆或粉筆劃上標記。(2)將試驗車后輪輪隙對準測點后約3 ~ 5cm處的位置上。(3)將彎沉儀插入汽車后輪之間的縫隙處,與汽車方向一致,梁臂不得碰到輪胎,彎沉儀測頭置于測點上(輪隙中心前方3 ~ 5m處),并安裝百分表于彎沉儀的測定桿上,百分表調零,用手指輕輕叩打彎沉儀,檢查百分表是否穩定回零。彎沉儀可以是單側測定,也可以雙側同時測定。(4)測定者吹哨發令指揮汽車緩緩前進,百分表隨路面變形的增加而持續向前轉動。當表針轉動到最大值時,迅速讀取初讀數L1 。汽車仍在繼續前進,表針反向回轉:待汽車駛出彎沉影響半徑(3m以上)后,吹口哨或揮動紅旗指揮停車。待表針回轉穩定后讀取終讀數 L2 。汽車前進的速度宜為5km/h左右。

4 彎沉儀的支點變形修正

(1)當采用長度為3,6m的彎沉儀對半剛性基層瀝青路面、水泥混凝土路面等進行彎沉測定時,有可能引起彎沉儀支座處變形,因此測定時應檢驗支點有無變形。此時應用另一臺檢驗用的彎沉儀安裝在測定用的彎沉儀的后方,其測點架于測定用彎沉儀的支點旁。當汽車開出時,同時測定兩臺彎沉儀的彎沉讀數,如檢驗用彎沉儀百分表有讀數,即應該記錄并進行支點變形修正。當在同一結構層上測定時,可在不同的位置測定5次,求平均值,以后每次測定時以此作為修正值。

(2)當采用長5.4m的彎沉儀測定時,可不進行支點變形修正。

5 結果計算及溫度修正

1)計算測點的回彈彎沉值。2)進行彎沉儀支點變形修正時,計算路面測點的回彈彎沉值。3)瀝青面層厚度大于5cm且路面溫度超過(20土2)℃范圍時,回彈彎沉值應進行溫度修正,溫度修正有兩種方法。

(1)計算平均值和標準差時,應將超出L 土(2～3)s的彎沉特異值舍棄。對舍棄的彎沉值過大的點,應找出其周圍界限,進行局部處理。用兩臺彎沉儀同時進行左右輪彎沉值測定時,應按兩個獨立測點支座:不能采用左右兩點的平均值。

(2)彎沉代表值不大于設計要求的彎沉值時得滿分;大于時得零分。若在非不利季節測定時,應考慮季節影響系數。