公路路基路面檢測中的回彈彎沉檢測技術

李舒海

(健研檢測集團有限公司，福建 廈門 361000)

1 工程概況

本工程為福建省國省道干線縱二線紫帽塘頭至磁灶井邊段的改造工程，路線起于晉江市紫帽鎮塘頭村泉三高速與324國道交叉處，項目建設標準為一級公路，設計速度60 km/h，主車道采用雙向八車道，行車道寬度31 m，輔道設計速度40 km/h，行車道寬度10 m，樁號范圍：K201+780～K205+781.216，路線全長4.001 km。

主車道路面結構為：上面層4cm細粒式改性瀝青混凝土(AC-13C)+中面層6 cm中粒式改性瀝青混凝土(AC-20C)+下面層粗粒式瀝青混凝土(AC-25C)；輔道路面結構為：上面層4 cm細粒式改性瀝青混凝土(AC-13C)+下面層6 cm中粒式改性瀝青混凝土(AC-20C)；橋面結構為：上面層4 cm細粒式改性瀝青混凝土(AC-13C)+下面層6 cm中粒式改性瀝青混凝土(AC-20C)。全線共設橋梁2座，其中大橋425 m/1座，中橋65 m/1座，主線共設涵洞4道，均為混凝土箱涵。

2 回彈彎沉檢測技術的定義

回彈彎沉檢測技術是具體基于某一參數值進行計算分析，規定以0.01 cm為計算單位，在公路路基路面檢測中以標準軸載的外作用力為基準，檢測公路路基和路面所構成的表面縫隙位置產生的總體垂直變形值、垂直回彈值[1]。換句話說，回彈彎沉檢測技術在公路路基路面檢測時，既可以高效檢測出路基路面的強度和剛度，又可以檢測公路的使用情況，并通過更改回彈彎沉值延長公路的使用年限。若回彈彎沉的檢測值高于標準值，則表明公路路面發生變形的可能性較大，且公路的抗疲勞性能較弱，對應就無法承重荷載大的車輛；若回彈彎沉的檢測值低于標準值，則表明公路路面發生變形的可能性較小，且公路的抗疲勞性能較高，其能夠承重荷載大的車輛，其使用壽命也對應延長。

3 常見的公路路基路面回彈彎沉檢測方法

3.1 貝克曼梁法

貝克曼梁法是通過載重車輛實現對路面的加載，在加載過程中借助百分表準確記錄其回彈彎沉值，該方法適用于各種類型公路的路基路面檢測，能夠精確測量公路的整體承重效能，此外適用于路面結構設計。貝克曼梁法的工作原理主要是：將測定梁的一端放置在載重車輛后軸的雙輪輪隙前方約12 cm的測點位置，之后在測定梁身的1/3處利用支點將其放在底座部位，在測定梁的另一端設立百分表，進而測定梁端頭的升降值。在車輛行進過程中，實時記錄百分表的最大讀數；等待車輛駛離路面之后，再準確記錄百分表的讀數，這二者之間的百分表差值就是回彈彎沉值。

其中，靜載貝克曼梁法檢測出來的是靜彎沉值，也就是說當車輛的輪載、行駛速度和輪胎加壓時間均符合設計標準，此時測量出來的最大彎沉值[2]。需要注意的是，要稍微改正測量出來的彎沉值，并對彎沉儀的支點變形和溫度進行改正，舍去彎沉值過大的測點。

3.2 自動彎沉儀

自動彎沉儀所測量出來的彎沉值為靜力彎沉，且該方法是以貝克曼梁方法為參考，其適用于各種類型的路基、路面彎沉值檢測，其主要是通過在測定車輛的前后軸之間的底盤處設立彎沉值測定梁。

自動彎沉儀的測量原理為：在正式測量之前，對自動彎沉儀進行調整記錄，保障A/D轉換板和位移傳感器的精準度符合設計標準；在測量的過程中，要將原本處于測得車輛前后軸之間的測定梁放置在測定車輛的底盤前方，伴隨著測定車輛的前進，位移傳感器和A/D轉換板等裝置會自動檢測記錄出該測點測定車輛的彎沉值；測定車輛繼續行駛，測定梁會被拉至下一測點，會繼續測定出此處的彎沉值，最終數值可由計算機準確輸出并處理。自動彎沉儀收集到的數據包括節點值、彎沉值以及彎沉盆值，這些數據均會以文本形式在計算機內保存[3]。在計算機中輸入相關信息、參數或指令之后，會在屏幕上顯示路面路基左右兩處的彎沉峰值柱形圖、溫度、距離以及峰值大小；同時還會顯示出彎沉盆圖形，進而計算出其曲率半徑，對所有的數據進行整理可得出測定值的平均值、標準差以及彎沉值。自動彎沉儀測定出的彎沉屬于總彎沉，貝克曼梁法測定出的彎沉是回彈彎沉，對二者數據展開對比分析，可得出總彎沉和回彈彎沉的關系表達式，若將總彎沉換算為回彈彎沉，會更有利于測定路基、路面的強度和剛度。

3.3 穩態動力彎沉儀

穩態動力彎沉儀是借助動荷載發生器對公路路基路面賦予一個相同頻率的周期性動荷載，且順著荷載軸線設置速度傳感器，注意傳感器的間隔距離一致，最終獲得動彎沉盆曲線圖。在實際公路路基路面檢測中，使用到的穩態動力彎沉儀主要分為兩種，一種是輕型動力彎沉儀，其施加的動荷載值約為6 kN，另外一種是重型動力彎沉儀，其施加的動荷載值約為155 kN。

和上述貝克曼梁法、自動彎沉儀不同的是，穩態動力彎沉儀具備準確度高、測量速率高等優勢，不足之處在于其施加的動荷載過小，無法準確表現實際車輛的行車輪載值。

4 回彈彎沉檢測的試驗方法和步驟

依據本工程特點和回彈彎沉檢測效果，施工單位選取貝克曼梁法檢測具體的路基路面。

4.1 測試設備與儀器

1)標準車。標準軸載參數見表1。

表1 標準軸載參數

2)彎沉儀。如圖1所示，該設備主要構件包括貝克曼梁、百分表和表架，其中貝克曼梁的材質屬于鋁合金，貝克曼梁上方設有水準泡，其前臂的長度是后臂長度的2倍，需要注意前臂接觸路面，后臂上安裝著百分表。彎沉儀的長度分為兩種：第一種長度為3.6 m，其前后臂的長度依次是2.4 m和1.2 m；第二種長度為5.4 m，其前后臂的長度依次是3.6 m和1.8 m。針對水泥混凝土路面、半剛性基層瀝青路面回彈彎沉測定時，選取的是第二種彎沉儀，同時選取BZZ-100標準車。

圖1 彎沉儀

3)接觸式路面溫度計：端部為平頭，分度要<1℃。

4)其他：皮尺、口哨、白油漆或粉筆、指揮旗等。

4.2 試驗方法與步驟

4.2.1 前期準備工作

1)對測定車輛進行全面檢測，檢測其車身、剎車以及其他指標是否良好，特別是要求測定車輛的輪胎內胎滿足設計的充氣壓力。

2)可向測定車輛的車廂內裝填鐵塊等重量級物品，并準確測量和記錄車輛前后軸的總質量，要求前后軸都符合軸重標準，注意測定車輛行進過程中軸重始終保持不變。

3)測量測定車輛輪胎的接地面積大小。若路面為規整的硬質路面，可借助千斤頂將測定車輛后軸拉起，然后在輪胎下處鋪設一張復寫紙，再緩慢下落千斤頂，復寫紙上即可印出輪胎印痕，最后利用求積儀器或者數方格的形式準確計算輪胎的接地面積大小，要求面積精確至0.1 cm2。

4)對彎沉儀、百分表的靈敏度進行檢測。

5)若在瀝青路面上展開測量工作，需要借助路表溫度計測定出當天的溫度以及路表的溫度。

6)準確記錄路面建設或者加工時的使用材料、路面結構、路面厚度、施工情況以及后期養護狀況。

4.2.2 測試步驟

1)在需要測試的路段提前布置測點，測點要間隔一定的距離，測點要求布置在路面行車的車道軌跡上，并用白油漆或者粉筆將測點進行標記。

2)將測定車輛的后輪輪隙對準在測點后方約5 cm處。

3)彎沉儀的安裝順序要求和測定車輛的前進方向保持一致，彎沉儀布置在車輛后輪之間的縫隙位置，測定梁不可以和輪胎發生觸碰，彎沉儀的測定梁端頭放置于測點上，同時在測定梁上安裝百分表，百分表要進行調零，通常可輕擊彎沉儀用以檢測其是否穩定歸零。彎沉儀可用于單側測定，也可用于雙側同步測定。

4)工作人員發出指令之后，測定車輛緩緩行駛，百分表會伴隨著路面變形程度的增加而繼續向前轉動，等到百分表的轉動到最大值時，立即讀取并準確記錄數據為L1，測定車輛繼續行駛，百分表的表針會反向轉動，當測定車輛的彎沉值影響曲率半徑后，停止繼續行駛，此時百分表還不夠穩定，等至其表針穩定后讀取并準確記錄數據為L2，切記測定車輛的行駛速度需控制為6 km/h左右。

5 結束語

現如今，人們越來越重視公路的安全性和質量，為了提升道路質量，需要加強檢測工作，保障公路的路基路面強度和剛度符合標準。本文借助回彈彎沉技術對路基路面進行準確檢測，進而提升公路檢測的準確性，促進我國公路的建設發展。

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