落錘式彎沉儀在公路工程檢測中的應用

摘要：經濟發展促進我國交通體系完善，交通便捷程度直接影響著我國各地區的聯系度，所以我國也在不斷擴大公路建設程度。然而在實際公路施工建設中檢測整項工程是否達到達到治療要求的重要指標之一就是路面彎沉。目前，落錘式彎沉儀屬于國際路面彎沉檢測中最為先進的設備，利用FWD檢測彎沉盆數據可以有效反算出路面結構層模量，從而對公路路面情況進行真實反饋。本文通過實際案例分析某高速公路施工項目中落錘式彎沉儀的應用情況、檢測技術、落錘式彎沉儀工作原理、實驗方法、在公路工程中彎沉儀的檢測程序，對落錘式彎沉儀在公路工程檢測中的應用進行全面的分析，提高我國公路建設的質量和水平，提升公路工程建設運用先進設備和技術的能力。

關鍵詞：彎沉儀;公路工程;檢測

中圖分類號：U415.5

前言：公路工程檢測是保證公路建設水平的重要方法，也是控制建設質量的重要環節，進行工程檢測的主要目的是運用檢測結果將公路工程的質量控制在標準范圍內，也是在為工程實踐提供重要的理論依據。彎沉值的大小與路面承載力有重要關系，路面的彎沉值具有恢復性，主要包括兩大方面回彈、塑形，按照國內外通用的標準來說，大部分公路的路面使用回彈彎沉值作為其承載力的檢驗標準，回彈彎沉值越大，路面承載力越小，為保證工程檢測結果的正確性，我國目前大部分地區都會使用落錘式彎沉儀，隨著科技水平的提高將動態檢測設備運用到公路工程檢測中，可以提高檢測的精確性及效率，實際應用效果較好。

1. 工程概況

本工程為高速公路施工項目，其中在某路段底層使用29cm的石灰土，在施工中分兩次進行填充，分別鋪筑19cm和10cm的厚度。在施工過程中為保證施工質量和石灰土的厚度，并且考慮到施工規定的時間要求，在鋪設第一次19cm厚度石灰土時，因其路面結構中的空氣空隙較大，無法滿足規定法要求，所以在鋪設第二層時，要在第一層基礎上對表層石灰土厚度進行再次壓實。公路建設完成后要對施工路段進行檢驗，大型貨車裝載量較大，與之相對應，總重量也在上升，會對路面造成一定影響，所以需要對路段的質量進行檢測，在公路建設中使用落錘式彎沉儀，這樣可以增加測量數據的準確性，在檢測過程中能夠減少時間成本。

2.彎沉檢測技術

公路建設工程完成后要對施工路段進行質量檢驗，檢驗合格后方可投入使用，彎沉值是路面使用前必須要有的檢查步驟，公路運輸中每天會有許多貨車經過路面，貨車質量和重量較大，與之相對應的貨車總重量也在上升，經過路面時會造成一定影響，在長期反復碾壓中，路面中的空氣密度逐漸減小，壓實度上升，路面結構會發生變化，這也是彎沉值產生的原因。彎沉檢測技術主要包括靜力、穩態動力、脈沖動力，目前運用的主要是脈沖動力檢測方法，也就是用落錘式彎沉儀進行檢測，在公路工程中應用落錘式彎沉檢測技術，可以將檢測數據分析的更全面，獲得的數據能夠真實的反應落錘式彎沉儀的使用過程，縮短檢測時間在工程完工后，盡快的通過檢測投入使用，減少工程檢測成本^[1]。

3.落錘式彎沉儀工作原理

落錘式彎沉儀使用中要將落錘裝置與液壓系統相結合，連接計算機，就可實現設備的運轉。在公路建設工程的驗收階段，會對彎沉值進行檢驗，通過計算機控制實現設備的自動化運轉，檢測人員使用提錘裝置時，提升至一定高度后在相應的平臺上落下，由此產生沖擊負荷，這一系列連續的動作反復進行就形成了動態荷載。一般的公路工程的路面承載量為15-50kN之間，所以在實際使用落錘式彎沉儀時必須要對路面承載過程進行模擬計算，這樣測量結果能更具說服力。我國各地區的地勢不同，所以建設公路時路面的深度也會不同。以本工程為例，采用的路基支撐材料不同，路面結構較為復雜，深度無限的路基結構層，而且公路建設周圍的河流、土壤，對其也有較大的影響，汽車荷載的重量、受力不均。對不同的公路測定時，檢測點周圍需要安裝感應裝置，保證每個檢測點之間的距離有一段間隔，當路面經過重型車輛時產生彎沉值，傳感器會根據設備傳出的信號，生成相關檢測記錄，與計算機之間形成特定聯系，直接將結果傳輸到計算機上，檢測人員可以在計算機屏幕前清楚的看見各項檢測數據，獲得檢測的動態指標。該檢測方式可以實現對路面負荷情況模擬，除了檢測還可以對路面的承載能力進行綜合判斷^[2-3]。

1. 對比試驗

4.1選擇合適的路段

對于測試的路段，相關人員在選擇時要符合實際公路情況，能夠代表本地區的路況，通過詳細的比對，將動彎沉換轉換為回彈彎沉值，測量人員選擇了一段距離為500m-800m的路段，彎沉值也相應的進行了改變。

4.2實驗步驟

（1）在實驗中采用相同并滿足要求的彎沉儀測定車，對相應沖擊荷載，落錘式彎沉儀要有與之匹配的測定車能夠滿足雙輪載荷要求，對測試路段做好特殊標記。

（2）回彈彎沉有嚴格的規定標準，采用定點測量，開走彎沉測定車，在測定點以15cm為半徑畫一個圓，將測試路段位置標明。

（3）將承載板與圓圈對應，并且要將誤差控制在20mm以內，測量同一彎沉點的時間間隔的測定時間控制在20min。

4.3對比實驗結果

表1為本路段的測量結果，表2為某地區兩地改建公路之間的實驗數據表。

假設x、y之間線性要求為y=Ax+B，x、y二者之間有良好的線性關系，通過回歸計算，A、B值與系數R確定出來。

（y-E_y）/S_y=R（（x-E_x）/S_x）???? （公式1）

R=（E_xy-E_XE_Y）/（S_XS_Y）???????????? （公式2）

通過整理公式1得出：

（公式3）

（公式4）

Xi、Yi和（Xi*Yi）的平均值—分別為Ex、Ey、Exy，將Ex、Ey、Exy、Sx、Sy隨機變量的特征值在帶入公式前算出，結合公式（2）、（3）、（4）將A、B、R的值算出。

本公路工程中彎沉儀的檢測程序

在公路工程檢測階段使用落錘式彎沉儀可以提高檢測的工作效率，并且對工程質量的監管具有重要作用。落錘式彎沉儀的檢測步驟相對簡單，能夠在短時間內獲得檢測結果，這也是我國公路測量使用彎沉儀設備的主要原因。彎沉儀的使用步驟如下：

5.1準備工作

在進行測量工作之前，需要對主要的測試路段進行選擇，將本段的路況提前做好分析，為檢測工作減少阻力。落錘式彎沉儀需要拖車檢測，檢測人員要提前進入測試路段，將設備放于一定高度，并且鎖定位置，各傳感器在連接后，檢查裝置的測試桿到達行駛車輛底部距離，一般二者之間距離小于14cm，在設備運轉前檢查彈簧的位置，傳感器裝置是否完好，保證彈簧和傳感器裝置在檢測中能夠很好的控制彈力，通過對不同路面進行彎沉檢測，可獲得大量的數據作為參考資料，檢測人員就可以通過彎沉檢測數據進行分析和研究，建立符合本地區的彎沉及壓實度數值，隨著路面建設的升級，彎沉指標也會在實踐過程中不斷改進，使用落錘式彎沉儀可以為本地區的路面建設提供理論依據，讓道路建設更加科學化、合理化，這也是在為后續工作打好基礎。將需要的檢測設備擺放好，各項準備工作都做好后，將設備通電試運行，保證設備在使用中不會出現故障，并且設置在規定的參數內，即可進行下個階段的工序，保證檢測前能夠將測試過程的潛在影響因素控制在有效范圍內，準備工作也是整個檢測活動中，涉及內容較多的工作環節，需要各部門的人員配合，將檢測前的工作做好，為即將進行檢測的公路路段排除影響因素^[4-5]。

5.2測試過程

在檢測前先安裝檢測需要的承載板、傳感器等傳輸儀器，承載板的位置對檢測結果有重要影響，將承載板的位置與檢測點保持一致，保證落錘式彎沉儀可以實現自由落體，并且與承載板的位置安放原則相同，放好傳感器即可開始檢測工作。將落錘裝置通電后啟動，相關人員根據高度調整逐漸升高落錘裝置的高度，這樣在裝置啟動后就可以實現動態運動的過程。落錘式彎沉儀的重錘在運動過程中會根據距離承載板的高度，產生不同的沖擊荷載力，經過幾次反復運動，彎沉儀的運動狀態將會趨于平穩，與此同時，檢測人員要及時將重錘固定，根據運動的次數準確的記錄檢測值，減少外界的干擾因素，將現場檢測的工作人員控制在5名以內，在檢測過程中避免被打擾，各檢測工作步驟有序進行，提升檢驗的速度^[6]。

5.3數據評估

落錘式彎沉儀檢測需要在不同位置進行測量，以此保證測量結果的準確性，這就要求檢驗人員在檢測過程中，盡可能全面的獲得數據。在檢測過程中要想符合標準，就要在檢測過程中按照標準要求使用設備，將檢測過程中的每個環節都做好銜接，保證檢測工作的順利進行，才能增強數據的全面性和合理性，道路檢測中可能出現與設計方案不同的情況或者存在的各種誤差，現場的檢測人員需對其進行分析、識別，進而根據問題對方案進行及時的調整，評估數據與之前預判偏差的大小，從而對未來的道路及路面結構、施工質量問題做出正確的判斷。開展作業均需要有數據作為理論依據，為每道工序提供技術依據，在保證質量的同時提高檢測效率。確定檢測數據有無誤差，并通過專業的手段將檢測誤差縮小在合理范圍內，將得到的數據進行保存，為后續工作的開展提供理論依據^[7-8]。

總結：隨著我國經濟發展，我國公路建設也要與經濟發展水平相適應，然而，目前我國一些地區的公路建設質量差，基礎設施不完善，這會直接影響公路發揮其正常功能。公路的質量問題對于道路工程建設來說，是重要的組成部分，合理的質量檢測方案可以為公路工程進行全面的檢查，也可以增加公路的質量安全及使用壽命。道路的質量還影響人們的出行方式的選擇，所以需要加強對公路建設質量的管理，落錘式彎沉儀是檢測公路工程安全性及質量的重要設備，所以在檢測過程中要正確使用設備，這樣才能提高檢測結果的準確性，這也為全國范圍內的公路質量檢測提供標準，提高落錘式彎沉儀在公路工程檢測中的應用水平。

參考文獻：

[1]童劍鋒，? 陳侶佶. 落錘式彎沉儀在公路工程檢測中的應用[J]. 建筑工程技術與設計， 2018， 000（033）：2415.

[2]董欣利. 公路基層施工質量檢測中落錘式彎沉儀的應用[J]. 交通世界， 2015.

[3]曹靖. 落錘式彎沉儀在公路檢測中的應用[J]. 交通世界（工程.技術）， 2015， 000（003）：118-119.

[4]陳光. 落錘式彎沉儀在道路施工質量控制中的應用研究[J]. 公路交通科技（應用技術版）， 2015， 000（003）：P.80-81.

[5]蘇正. 落錘式彎沉儀在公路檢測中的應用[J]. 引文版：工程技術， 2015， 000（038）：271-271.

[6]喬大放. 落錘式彎沉儀在公路檢測中的實踐與分析[J]. 建材與裝飾， 2018， No.511（02）：277.

[7]王偉. 落錘式彎沉儀在公路基層施工質量檢測中的應用[J]. 華東公路， 2018.

[8]李成. 落錘式彎沉儀與貝克曼梁彎沉檢測相關性研究[J]. 房地產導刊， 2017， 000（036）：84.

作者簡介：陳愛莉（1987-），女，甘肅會寧人，工程師，本科學歷，公路橋梁與渡河工程專業，主要從事試驗檢測、工程項目投標、工程設計、工程合同管理工作。