車載落錘式彎沉儀在公路無損檢測中的應用

陶薇

摘? 要：隨著計算機技術、自動化技術的迅速發(fā)展，在公路檢測方面涌現(xiàn)了大量新技術、新工藝，取得了突破性的進展。車載落錘式彎沉儀在公路無損檢測中的應用，可提高檢測速度、減少人力消耗，且更具經(jīng)濟性。該文在充分掌握落錘式彎沉儀工作原理的基礎上，結合具體案例，分別對路基、路面彎沉檢測進行了分析與探討，以期更好地推進我國無損檢測事業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：車載落錘式彎沉儀;工作原理;路基檢測;路面檢測

中圖分類號：U416? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國公路建設里程越來越長。如仍選用傳統(tǒng)檢測方法，不僅會消耗大量人力、物力，還會對路面原有結構造成嚴重損害，同時檢測速度慢、成本高，且會對施工工期造成嚴重影響。為此，在實際檢測中，需全面結合施工現(xiàn)場的具體情況，采用更快速、更便捷的無損檢測設備進行詳細、全面地檢測，從而有效控制公路工程整體質量，進一步延長公路使用壽命。車載落錘式彎沉儀是一種高效、便捷的無損檢測設備，在路基路面彎沉檢測中，選用該設備，可達到加快檢測速度、提高檢測質量、減少檢測費用的目標。這種檢測方式的應用，能夠有效提高公路養(yǎng)護管理水平，是實現(xiàn)公路建設事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

1 落錘式彎沉儀工作原理

落錘式彎沉儀簡稱FWD，此裝置需進行動態(tài)荷載加載，通過計算機系統(tǒng)進行操作控制，工作原理為在測試面上放置剛性圓盤，利用液壓系統(tǒng)進行重錘提升，然后自由下落、釋放，待下落至測試面之后，會產(chǎn)生一個極強的荷載壓力，通過內(nèi)置傳感器FWD可準確記錄數(shù)據(jù)，此外，還能利用改變高度，達到調(diào)整沖擊荷載的作用。其特點見表1。

2 車載落錘式彎沉儀檢測路基彎沉分析

某公路工程為改擴建工程，擴建部分路基材料為天然砂礫，3 m寬，40 cm松鋪厚度，填筑共3層。按照工程調(diào)查結果顯示，因該路段壓實彎沉時間較早，已經(jīng)成型密實，為了更好地了解路基彎沉情況，現(xiàn)選取車載落錘式彎沉儀做檢測處理。

2.1 測點位置選擇

按照質量檢驗評定標準，該路段可選用自動化連續(xù)檢測設備，為便于檢測，可按20 m等間距設測點，與道路拓寬線相距1m部位，設車輪輪跡帶，通過噴漆的方式，以測點為圓心，做15 cm半徑圓圈噴漆處理，用于標記測點。根據(jù)實際檢測情況，針對K0+340～K0+820段進行彎沉檢測，測點共25個。測點如圖1所示。

經(jīng)檢測可知，該路段路基彎沉測試值分布并不均勻，且具有較大數(shù)據(jù)變異性特征。此時，需按照規(guī)定要求，將異常值剔除，為確保檢測結果準確，應及時做好處理。根據(jù)CFWD數(shù)據(jù)記錄顯示，19組彎沉范圍為278.4～527（0.01 mm），經(jīng)計算，彎沉平均值、標準差、變異系數(shù)分別為397.6、95.96、0.241。

因路基填料壓實變異性與FWD傳感器，通常情況下，在路基及基層檢測中不會選用FWD，但該工程選用的是CFWD-10T，此設備可用于檢測砂礫石路基彎沉，相比貝克曼梁彎沉，待剔除異常值后，數(shù)據(jù)相關性、可靠性俱佳，與路基彎沉檢驗評定要求相符，具有良好的檢測效果。

3 車載落錘式彎沉儀檢測路面彎沉分析

3.1 基層、面層檢測分析

（1）水泥穩(wěn)定碎石基層彎沉檢測

按照《公路工程質量檢驗評定標準》相關規(guī)定，壓實度、強度、厚度及平整度是水泥穩(wěn)定土基層檢測的主要項目，其中回彈彎沉指標不包括在內(nèi)。究其原因在于2點，第一，作為半剛性基層，水泥穩(wěn)定基層齡期較長，早期具有較小回彈模量，隨著時間的進一步延長，后期回彈模量逐步增長。同時，時間不同，相應的彎沉指標也存在區(qū)別。第二，水泥穩(wěn)定基層回彈模量較大，一般在1 200 MPa～1 500 MPa相同荷載作用下，彎沉較小。因在瀝青路面設計中，存在設計回彈彎沉值，因此，該工程決定針對CFWD-10T的適用性進行檢測。

某工程選用水泥穩(wěn)定碎石基層進行施工，表2為水泥劑量試驗情況，由表2可見，水泥劑量為4%時，可符合設計要求。則表3為集料情況，集料粒徑需控制在4.75 mm～31.5 mm，材料選用碎礫石，通過CBR、壓碎值可見，集料強度較高，且具有良好的抗壓能力。

（2）瀝青混凝土面層彎沉檢測

AC-16中粒式瀝青混凝土是當前公路建設最常用的面層材料，該工程選用1 km為試驗段長度，起訖樁號為K12+000～K13+000，為保證檢測質量，在不干擾交通的情況下，可在與行車道邊緣相距1 m左右的輪跡帶布設測點。

3.2 施工流程

（1）準備工作

施工前，需先確定重錘質量、落高等工作，保證產(chǎn)生的沖擊荷載滿足施工規(guī)定。測點應布設到測試路段，根據(jù)測試需要合理確定間距，同時，也可選用距離傳感器定位。要求對設備性能進行詳細檢查，保證各項指標均與儀器規(guī)定要求相符，隨后機械就位，開啟儀器進入工作狀態(tài)。按照說明書進行位移傳感器標定，保證精度在允許范圍內(nèi)。

（2）測試流程

第一，承載板中心位置與測點相對，自由下落，并放好彎沉裝置所有傳感器。

第二，落錘裝置開啟，自由落錘，向車載板施加沖擊力，隨后自動回升至原位置。此時，可將所有位移信息準確記錄至系統(tǒng)，獲取峰值，也就是路面彎沉，同時獲取彎沉盆。各個測點測試次數(shù)需控制在3次以上，取平均值即可。

第三，提起傳感器及承載板，向下一個測點施工。

3.3 彎沉數(shù)據(jù)處理

經(jīng)檢測結果表明，彎沉記錄范圍在9.8～183.1（0.01mm），根據(jù)數(shù)據(jù)分析，平均值、標準差分別為49.45、46.14。但據(jù)基層原始彎沉數(shù)據(jù)顯示，大多集中于20～50（0.01mm），彎沉大于100則表明具有較大離散性，可基本確定為奇異值點。為更好地提升檢測數(shù)據(jù)的可靠性，需針對不同剔除方法，選用剔除方案。具體見表4。

車載式CTWD-10T儀器具備彎沉儀數(shù)據(jù)處理軟件的功能，通過該軟件，剔除處理可實現(xiàn)全自動化，且能夠計算、標定系數(shù)，通過標定系數(shù)實現(xiàn)動力與靜態(tài)彎沉的有效換算，這種剔除方法，更能節(jié)約時間，減少工作量。此軟件操作較為簡單，僅需向系統(tǒng)內(nèi)輸入彎沉原始數(shù)據(jù)，及公路系數(shù)與瀝青面層泊松比，點擊標定系數(shù)即可。根據(jù)檢測結果可見，相關系數(shù)R為0.922，相關性極強，處理結果良好，同時能夠模擬實際行車荷載，具有極高精準度，可準確無誤地進行動態(tài)彎沉測定，且測定迅速，自動化程度高，可滿足檢測要求。但要注意的是在試驗之初，極易產(chǎn)生掉線情況，為此需做好檢查工作，減少失誤。

4 結語

綜上所述，我國公路工程檢測技術正逐步向自動化方向發(fā)展，且呈現(xiàn)出高速、高效、高精度的發(fā)展趨勢。路基、路面彎沉都是公路結構質量檢驗的重要指標，選用車載落錘式彎沉儀檢測路基與路面彎沉，均屬于自動化無損檢測范疇，不僅檢測速度快，還具有較高精確性，同時能夠將準確、有效的數(shù)據(jù)及時提供給施工建設的各相關方，這對公路工程建設具有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

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