淺談公路路基路面檢測中回彈彎沉檢測方法的運用

羅圣

（攀枝花公路建設有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

1 回彈彎沉檢測的內涵及原則

所謂回彈彎沉就是在一定載荷下，由于豎向重力而產生了形變，再經過卸荷之后，可以得到恢復的部分。路面的回彈彎沉可以充分反映出路基路面結構的整體剛度、強度，還能夠判斷已投入使用公路的路基路面服役情況，用來判斷道路的承載力和抗疲勞性[1]。如果回彈彎沉值大，說明道路的承載力較弱，如果回彈彎沉值小，說明道路的承載力較強，一般以0.01mm 為基本單位。在運用回彈彎沉檢測方法進行工作時，要遵守如下原則。

（1）操作規范原則，所有參與檢測的工作人員必須在嚴格遵守規定和規范的前提下，對檢測過程進行有條不紊的規劃和設計。他們需要確保每個步驟都按照規定的順序進行，從而最大程度地提高檢測的準確性和可靠性。這種原則的實施可以減少誤差和錯誤，確保檢測過程的科學性和公正性。

（2）質量為先原則，這是公路檢驗工作的核心原則。公路的質量與其總體承載力密切相關，因此，在檢驗過程中，必須將質量放在首位。根據具體的條件和規范，檢驗人員需要對新建公路工程或已投入使用的公路進行承載力測定，以確保其滿足設計要求和安全標準。這一原則的實施可以提高公路的使用質量，延長其使用壽命，并確保公眾的安全。

（3）公開透明原則，參與公路路基路面檢測的相關工作人員必須嚴格遵守合約條款和預先設定的計劃，確保整個流程和測試結果的公開和透明化。他們需要在相關人員的監督下完成測試工作，以提高測試結果的完整性和精確度。這一原則的實施可以增強公眾對測試結果的信任和認可，同時也有助于發現和糾正任何潛在的問題或錯誤。

2 回彈彎沉檢測法的應用范圍

回彈彎沉的檢測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構設計和施工控制、施工驗收之中，還可以用于老舊道路的補強設計中。

2.1 在公路結構設計中的應用

在公路設計過程中，關于工程質量的測量內容有很多，而其中一個關鍵的環節就是垂直變形與回彈值的測量，常用的檢測方法就是回彈彎沉檢測。此外，還可以利用回彈彎沉檢測，為公路設計提供參考，舉例來說，某地修建一個四車道一級道路，當地每年的交通量平均增速為10%，預計通車的主要車型為東風牌、解放牌等車型，因此，在公路設計階段就可對其進行回彈彎沉的數值的計算，根據結果優化結構設計，以符合其當地的行車需求。計算的結果能夠體現出其總體構造的剛性與強度，經過計算得到的回彈彎沉值即為公路設計的塑性要求。所以在設計道路工程的時候，就可以利用回彈彎沉檢測及相關計算，判斷道路的性能，根據計算結果為公路設計提供參考，從而達到提高道路質量的目的。

2.2 在施工控制及施工驗收中的應用

在公路工程的建設中，需要對施工質量進行定期的檢查，回彈彎沉檢測法就可以用來評估施工質量，利用相關檢測對構筑的道路強度和剛性有一個大致的認識，如果是符合設計要求的，就可以繼續下一步的施工，如果不符合設計要求，就要責令其進行返工和重修，從而提升道路的質量。在整個項目完成后，還要對道路進行回彈彎沉的測試，這樣才能對道路的整體質量有一個全面的了解，同時也是開發商向承包人支付項目款項的一個重要的參考。在建設過程中會在不同階段多次進行回彈彎沉檢測，這樣能夠最大程度保證整體質量，確保工程施工達到了設計標準，從而提升了道路的安全性，保證使用性能。

圖1顯示內力的獲得是對各種基本變形進一步分析的基礎。如果是強度分析，則需要計算應力。不同于彈性力學基于幾個基本假設利用嚴密的邏輯推導計算公式，材料力學往往借助于簡化分析。在軸向拉壓、扭轉和彎曲中最重要的一個假設就是平截面假設。這一假設顧名思義，表示橫截面在桿件變形過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，只是距離發生變化，橫截面上各處沿軸向的變形均勻分布；在扭轉中橫截面保持為平面且繞軸線發生相對轉動，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生相對轉動，兩橫截面之間的縱向纖維的長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用

由于長期的使用和破壞，以及受了外力的影響，老舊公路的強度和剛度、承載能力被不斷的削弱，在投入使用一段時間后，將不能再滿足人們對公路的使用要求，這時就必須對道路進行修復和加固補強，這時就可以運用回彈彎沉檢測方法。如果回彈彎沉的值比較大，則說明承載力明顯不足，必須進行大規模的修復，如果回彈彎沉的檢測量比較小時，則可以進行小型的修復。隨著時間的推移，人們對道路的使用狀況和載荷承載能力的要求也在發生著改變。近年來，汽車持有量不斷增加，對道路的強度和剛性提出了更高的要求。因此，以往修建的公路所適應的標準，和如今的交通量已經不再匹配，這就有必要對道路展開補強設計，從而提升道路的品質。

3 公路路基路面回彈彎沉試驗方法

目前，公路回彈彎沉檢測常選用貝克曼梁法，它可以有效評價道路工程的總體承載力。在檢測一個瀝青混凝土公路時，一般以常溫20℃作為路面溫度，但若鋪筑的瀝青層超過5cm，則需對彎沉值進行溫度校正。貝克曼梁法測格采用杠桿原理，選用連桿彎沉儀對彎沉值進行測量，測試的具體方法如下。

3.1 準備工作

要準備好相關設備儀器。標準車輛：所選車輛為雙軸、后軸雙側的四輪車，包括輪胎尺寸、標準軸力等指標均要符合相關規范標準。結合實際情況、道路等級對載重車輛進行選擇，例如BZZ-100 型具有100kN 后橋的試驗車輛可以在高速公路、一級和二級公路上使用；BZZ-60 型具有60kN 后橋的試驗車輛，則用在其他級別的公路工程中。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中，如果是測量半剛性基層的瀝青公路或混凝土道路的測量，可選擇長度5.4m 的貝克曼梁。此外還要準備接觸式溫度計、卷尺等小型儀器。在使用標準汽車之前，必須先檢查它的各項特性，特別是制動部分，并確保它的內胎與充氣氣壓一致。將載重材料裝放在車箱中，選擇一個地秤稱出后輪軸的總重量，在汽車的運轉和測量過程中，軸荷載不能有變化。

3.2 試驗方法

（1）在平坦光滑的硬質道路上，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寫紙。然后慢慢地將千斤頂放下，這時車輪會在復寫紙上留下軌跡，形成小格子的形狀。通過這種方式，可以準確地測量出車輪的接地區域，精度可以達到0.1cm2，為后續的測量和分析提供準確的數據基礎。

（2）在測量瀝青路面時，需要對大氣溫度、路表溫度進行測量。為了獲得準確的數據，可使用接觸式溫度計進行測量。此外，還需要對鋪裝層材料、鋪裝層結構和鋪裝層厚度等各參數進行詳細的記錄。這些參數對于了解路面的性能和使用狀況至關重要。

（3）在試驗段內，將測點布置在公路上行車軌跡上，并利用涂料等作標記，以便后續的測量和分析。同時，按照試驗要求設定試驗段的間距，確保測量的準確性和可靠性。

（4）在測試車輛的后輪間隙在測量點后方的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。在測點上安裝彎沉儀測頭，并在彎沉儀測桿上安裝百分表，以便實時監測路面變形情況。

（5）在測量過程中，安排專人引導汽車沿著形變部位前進，隨著路面的變化，百分表也會隨之變化。當表針轉到峰值時，迅速讀出數值（L1），這是路面形變部位的彎沉值。然后，車繼續前進，儀表表針將會反向回轉。待車離開彎沉作用范圍后，才能停車，指針也回轉平穩，此時讀出L2。在整個過程中，車速的移動速度保持在5km/h，以確保測量的準確性和可靠性。

3.3 彎沉儀支點校正

在進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時，選擇彎沉儀的長度為3.6m 是一個常見的選擇。然而，由于這種長度的彎沉儀容易發生支點變形的情況，因此需要進行支點校正。為了進行校正，可以在選取的彎沉儀后面安設另一臺彎沉儀。在試驗車行駛時，記錄兩個彎沉儀的讀數。這樣，可以通過用于檢驗的彎沉儀的讀數進行校正。為了提高測量的準確性，建議在同一的構造層上進行多次測量，最好在每一個部位上進行3～5 次測量，以求出平均數。這個平均數可以作為后續測量的校準值。值得注意的是，當彎沉儀的測長為2.5m 時，一般就不需要進行支點校正。這是因為2.5m 的彎沉儀相對較短，支點變形的可能性較小[3]。總之，在進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時，需要根據實際情況選擇合適的彎沉儀長度并進行支點校正。同時，為了提高測量準確性，需要進行多次測量并求出平均數。

3.4 結果計算分析

（1）公路各測量點處的回彈彎沉值可以按照下列公式1 進行計算。

式中：T——道路溫度；LT——回彈彎沉；L1——百分表最大讀數；L2——試驗汽車離開彎沉力的影響范圍時百分表的讀數。

（2）瀝青路面回彈彎曲量可根據式2 進行計算。

式中：K——溫度校正系數；L20在常溫20℃下的瀝青公路路面回彈彎沉數值；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。

在進行彎沉儀支點變形修正過程中，路面測點的回填彎沉值可按照式（1）和式（2）進行計算得到，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出現了較為嚴重的變形，僅憑上述公式無法獲得準確的路面彎沉值。而且若瀝青路面面層超過5cm，路面溫度超過20℃時，還需對回彈彎沉值進行溫度修正[4]。

3.5 彎沉值的評定

彎沉值的評定標準是經過深思熟慮和精確計算得出的，通常是根據國家或行業的相關標準進行制定。在中國公路工程中，現行彎沉值的評定標準是根據《公路路基路面現場測試規程》（JTG 3450—2019）進行制定的，這確保了彎沉值評定的準確性和可靠性。

彎沉值的評定方法包括現場檢測和室內試驗兩種。現場檢測是指在公路上直接進行彎沉值的測定，這種方法能夠真實地反映公路路基路面的實際情況。而室內試驗則是通過模擬公路路基路面的工況條件進行試驗，這種方法可以在受控的條件下進行試驗，從而獲取更加準確的數據。評定結果的分析包括數據處理和結果判定兩個方面。數據處理是指對測定得到的數據進行處理和分析，以得出合理的彎沉值評定結果。這個過程包括對數據的篩選、整理、計算和比較，從而確保結果的準確性和可靠性。結果判定是指根據評定標準和評定方法，對評定結果進行判定，以確定公路路基路面的質量等級。這個過程需要嚴格遵循相關標準和程序，以確保判定結果的公正性和客觀性。彎沉值的評定是一項嚴謹而重要的工作，需要遵循國家或行業的相關標準進行制定和實施。通過科學、準確的評定方法和分析過程，可以得出可靠的彎沉值評定結果，從而為公路路基路面的設計和施工提供重要的參考依據。

4 回彈彎沉檢測方法應用中需要注意的事項

回彈彎沉檢測方法是一種廣泛應用于路基路面檢測中的技術，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、自動彎沉儀和落錘式彎沉儀是最常用的回彈彎沉檢測方式，這些方法均具有較高的準確性和可靠性。

首先，在進行回彈彎沉檢測時，需要選擇符合測試標準的車輛，確保其輪胎壓力、荷載等參數符合規定要求。此外，測試速度的控制也十分重要，測試過程中，測試車速應在規定范圍內保持穩定，以避免速度變化對檢測結果產生影響。

然后，溫度修正也是回彈彎沉檢測中需要注意的一個方面。對于瀝青路面彎沉的溫度修正系數K3，同樣需要按照現行相關規范規定的方法進行計算[5]。同時，季節和濕度對強度的影響作用也需要重新進行評價。在應用現設計規范中季節影響系數K1 和溫度影響系數K2 時，應根據實際情況進行考慮。

最后，對檢測出的彎沉值數據進行處理和分析也是非常重要的。各種條件下測出的彎沉值受多種因素影響，需要進行相應的修正后才能進行進一步的分析和評價。只有這樣，才能更準確地反映路基路面的綜合承載能力。

5 結語

總之，隨著經濟的迅速發展，我國的公路建設事業也有了長足的進步。為了提高項目的品質，需要做好各種測試工作，回彈彎沉測試就是一項比較常用的公路測試手段，目前多采用貝克曼梁測試法，此種檢測方法的準確性高、結果可靠。在開展回彈彎沉測試時，需要做好儀器的準備工作，保證所選擇的測試儀器的精度，并按照規范流程操作，確保測試結果的準確可靠，為公路檢測提供有效參考。