淺談路基路面落錘式彎沉儀測定彎沉檢驗方法

□ 劉　飛　安徽阜陽市建設工程質量檢測站

淺談路基路面落錘式彎沉儀測定彎沉檢驗方法

□ 劉飛安徽阜陽市建設工程質量檢測站

本文介紹落錘式彎沉儀適用范圍、組成及測定步驟，并將其測定的動態彎沉轉換至回彈彎沉值的方法步驟，用于評定道路承載能。

路基路面；彎沉檢測；落錘式彎沉儀（FWD）；檢驗方法

1.概述

近年來，彎沉檢測設備及其相應的檢測技術得到了迅速的發展。采用落錘式彎沉儀（FWD）測定路面的動態彎沉并用來反算路面的回彈模量， 作為目前世界上較先進的路面強度無損檢測設備之一得到了廣泛的應用，其代替傳統的貝克曼梁法法已越來越得到人們的認可，并已列入《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60-2008））指定彎沉檢測設備之一。這對更深一步的開發使用FWD、充分發揮FWD的優點、準確地評價路面的結構狀況具有重要的現實意義。

2.關于路面彎沉值以及彎沉的變化規律

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）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。（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。當胳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。

2.2彎沉的變化規律

路表彎沉的變化，是一個多方面因素綜合作用的復雜過程。路基路面各層的材料性質、結構組成類型、壓實狀況、壓實程度、溫濕度環境、氣候條件、交通組成、檢測時的環境條件以及所使用的儀器設備及檢測人員的檢測水平等均對彎沉的大小產生很大影響。瀝青路面的表面彎沉變化過程分為三個階段。路面竣工后的前1—2年為第一階段。在這一階段，由于車輛荷載的重復碾壓，漸趨壓實，加上半剛性基層材料隨著齡期強度增長，從而導致路表彎沉將逐漸減小，大約在路面竣工后的第2年達到最小值。路面竣工后的第2年到第4年為第二階段。在這一階段，表現為路表彎沉的不斷增長。這是因為，一方面半剛性基層的強度增長已十分緩慢，并逐漸趨于相對穩定狀態；另一方面，由于車輛荷載的重復作用以及水、溫度狀況的變化，加之路面混合料本身因拌和不均勻，而導致強度不均勻性等因素的影響，結構內部的微觀缺陷將因局部范圍的應力集中而擴展，并逐漸出現小范圍的局部破壞，從而導致路面結構整體剛度的下降，使得路表彎沉急劇增大。路面竣工3-4年后直至達到極限破壞狀態為彎沉變化的第三階段。在這一階段，路面由于各種復雜因素產生的局部強度不足的問題已充分暴露，內部缺陷附近局部區域積蓄的高密度能量也已通過缺陷的擴展而轉移，并自動實現了整個系統的能量平衡，從而使得結構內部損傷的進一步發展得到抑制。

3.適用范圍

本方法適用于測定在落錘式彎沉儀標準質量的重錘落下的一定高度發生的沖擊荷載作用下，路基或路面表面所產生的瞬時變形，即測定在動態荷載作用下產生的動態彎沉及彎沉盆。并可由此反算路基路面各層材料的動態彈性模量，作為設計參數使用。所測結果以轉換至回彈彎沉值后可用于評定道路承載能力，也可用于調查水泥混凝土路面接縫的傳力效果，探查路面板下的空洞等。

4.儀器與材料

4.1荷載發生裝置

重錘的質量及落高根據使用目的與道路等級選擇，荷載由傳感器測定。重錘質量量為200kg±10kg，可采用50kN±2.5kN的沖擊荷載。承載板為十字對稱分開4部分且底部固定有橡膠片，直徑為300mm。

4.2彎沉檢測裝置

由一組高精度位移傳感器組成，自承載板中心開始，沿道路縱向隔開布置7個在0—250cm范圍內，0、30、60、90四點，其他根據需要決定。

4.3運算及控制裝置

能在沖擊荷載作用的瞬間，記錄沖擊荷載及各個傳感器所在位置測點的動態變形。

4.4牽引裝置

牽引FWD并安裝運算及控制裝置的車輛。

5.方法與步驟

5.1準備工作

（1）調整重錘的質量及落高，使重錘的質量及產生的沖擊荷載符合50kN±2.5kN。（2）在測試路段的路基或路面各層表布置測點。（3）檢查FWD的車況及使用性能符合要求后，將其牽引至測定地點，將儀器打開，進入工作狀態。牽引行駛速度不大于50km/h。

5.2測試步驟

（1）承載板中心位置對準測點，承載板自動落下，放下彎沉裝置的各個傳感器。（2）啟動落錘裝置，落錘瞬間即自由落下，沖擊作用于承載板上，再立即自動提升至原來位置固定。同時，各個傳感器檢測結構層表面變形，記錄峰值，即路面彎沉，每一測點測定3次，除去第一個測定值，取后兩次測定值的平均值作為計算依據。（3）提起傳感器及承載板，牽引至下一個測點，重復上述步驟，進行測定。

6.FWD與貝克曼梁彎沉儀對比試驗

6.1路段選擇

選擇結構類型完全相同的路段，針對不同路面結構的代表性路段，進行兩種方法的對比試驗，以便將落錘式彎沉儀測定的動態彎沉換算成貝克曼梁測定的回彈彎沉值。選擇對比路段長度300~500m，彎沉值應有一定的變化幅度。

6.2對比試驗步驟

（1）采用與實際使用相同且符合要求的FWD及貝克曼梁彎沉儀測定車。其沖擊荷載與貝克曼梁彎沉儀測定車的后軸雙輪荷載相同。（2）標記對比路段的起點位置，先測定貝克曼梁定點測定回彈彎沉。標記測點位置，再將FWD的承載板對準標記點，位置偏差不超過30mm，測定其彎沉值，時間間隔不得超過10min。（3）通過對比試驗得出回歸方程式LB=a+bLFWD，LFWD、LB分別為落錘式彎沉儀、貝克曼梁彎測定的彎沉值，其相關系數不應小于0.95。

7.結束語

近幾年來，我國公路建設發展很快，傳統的路面強度檢測與評價方法已明顯不適應高等級公路建設與管理的實際需要。FWD是一種新興的現代無損檢測設備，由于其具有比其他檢測技術明顯的優勢，隨著我國公路事業的發展，FWD的應用越來越廣泛，對FWD的應用探討也越來越多。

［1］許小潔.關于公路路基路面彎沉檢測方法的探討［J］.建筑工程技術與設計，2014（5）.

［2］陳偉華.淺談降低路基彎沉值的控制措施［J］.廣東科技，2013，22（12）.

［3］馬莉.路基彎沉超過交工驗收限值的原因分析［J］.青海交通科技，2012（6）.

［4］《公路路基路面現場測試規程》（JTG E60-2008）