回彈彎沉檢測技術在公路路基檢測中的應用

蘭振文

福建省建研工程檢測有限公司 福建福州350000

0 引言

高速公路路基質量的好壞，不僅影響所處區域交通的正常運行，而且還會影響道路的使用壽命。回彈彎沉值作為一項重要的檢測參數，在評價路基質量時得到了廣泛的應用。回彈彎沉值是指路基或路面在規定荷載作用的情況下產生垂直變形，卸載后能夠恢復的那一部分變形。回彈彎沉的大小與路基的實際使用狀況有很大的關系。如果回彈彎沉值過大[1]，則說明結構的剛性較差，抗疲勞的能力也不理想，不能承載很大的車流量。反之，當回彈彎沉值較小時，其剛性越好，抗疲勞能力越強，適用于重型車輛。

目前，回彈彎沉檢測技術中的貝克曼梁法作為常用的檢測方法[2-3]，其檢測結果準確可靠，能夠取得十分理想的檢測效果。然而，在進行回彈彎沉試驗時，隨著試驗車輛數量的增加，已經無法保證測試結果的準確性[4]，其原因在于原有的彎沉試驗僅限于氣壓及軸載試驗，難以保證試驗結果的準確性。例如，在測量周圍溫度的時候，無法不斷地修正和改善，不能滿足獲取精確數據的要求，使最終測量結果產生了較大的偏差[5]。為了解決這一問題，本文提出基于回彈彎沉檢測技術的公路路基檢測方法，為公路建設項目的維修和保養工作提供技術支撐。

1 工程概況

某國道干線縱二線公路與國道交叉，屬于標準的一級公路。該公路為雙向8車道，其主行車道寬度為28.5m左右，輔行車道寬度為9.5m左右，主車道和輔車道設計時速分別為60km/h和40km/h。該公路路段全長為5.24km。在該公路路段內存在長度為62.2m左右的橋梁，同時在主線車道范圍內存在6道由混凝土箱涵建造的涵洞。

2 公路路基回彈彎沉檢測技術要點

2.1 檢測儀器選取

（1）測試車，型號為BZZ-100，該型號測試車標準軸距為100±1KN，雙輪荷載平衡，輪胎充氣壓力為0.7MPa左右，兩個車輪之間的寬度符合自由測試技術指標；

（2）彎沉儀，型號為：JG-2000，生產廠家為：沭陽縣市政工程儀器廠，該型號彎沉儀總長度為3600mm，杠桿比為2∶1，支點至前側點距離為2400mm；

（3）平頭式溫度儀，型號為：NP2-BA35，生產廠家為：湖南興科達電氣有限公司；

（4）可配置自動記錄裝置，型號為：MIK-R8000A，生產廠家為：杭州米科傳感技術有限公司。

2.2 檢測準備與步驟

2.2.1 檢測準備

利用回彈彎沉檢測技術對公路路基進行檢測，需充分做好試驗前的準備工作：

（1）檢查測試車車況，并向檢測車槽內添加集料，保證其軸總質量[6]；

（2）檢測測試車輪胎接地面積，使其精度達到0.1cm2；

（3）檢查彎沉儀、平頭式溫度儀和可配置自動記錄裝置是否可正常使用；

（4）充分收集公路路面施工與養護等基礎信息，用以后續系數修正。

2.2.2 檢測步驟

利用回彈彎沉檢測技術對公路路基進行檢測，其步驟如下：

（1）在待測試路段設置測量點，并利用油漆進行標記。

（2）將測試車后輪輪隙對準第一個測量點，其偏差不得大于5cm。同時將彎沉儀插入測試車后輪縫隙位置，彎沉儀方向與測試車行進方向保持一致[7]。再調整彎沉儀上的百分表，使其初始化數值為0。

（3）向測試車發出行進指令，使測試車保持4.5km/h的速度勻速行駛，同時彎沉儀的百分表數值會隨著測試車的行進而變化，讀取當前百分表的最大數值L1并記錄后，測試車停止行進，當彎沉儀百分表回轉穩定后，讀取百分表最終讀數，標記為L2。在該過程中利用可配置自動記錄裝置記錄上述數據。

3 公路路基彎沉值計算與系數修正

3.1 彎沉值檢測結果

分別在該公路主車道、輔車道和橋梁上選取3個測量點，使用本文方法檢測不同公路路基測量點的彎沉值，檢測結果如表1所示。

表1 不同路基類型測量點回彈彎沉值檢測結果

分析表1可知，公路路基類型不同時，其設計的彎沉值也存在一定差異，而應用本文方法對不同公路路基類型測量點進行回彈彎沉值檢測時，其主車道內編碼為1和2的測量點回彈彎沉值高于其設計的彎沉值，說明該兩個測量點位置公路路基施工成果未符合設計標準，需對該位置結果進行修正處理。而輔車道和橋梁的測量點回彈彎沉值均低于其設計值，說明該公路路基運營中不容易出現彎沉現象。綜上結果：本文方法可有效檢測公路路基不同類型的回彈彎沉值，且從其檢測結果可看出檢測路段是否滿足施工標準，為公路維護和施工提供有效的數據支持。

3.2 彎沉值計算

在測試車的軸載作用下，公路路基表面位置產生的豎向回彈變形就是其回彈彎沉值，其通過觀察彎沉儀上的百分表讀數即可得到，但貝克曼梁法在應用彎沉儀獲取公路路基回彈彎沉值時，其是獨立測量點檢測方式，因此需統計多個測量點的數值，此時公路路基回彈彎沉值計算公式如下：

獨立測量點實際彎沉值計算公式如下：

式中：

La——獨立測量點實際彎沉值；

L1、L2——百分表最大數值和最終讀數。

計算公路路基每個測量點的回彈彎沉平均值，表達公式如下：

式中：

m——公路路基量測點數量，且i∈m。

以公式（2）計算結果為基礎，計算檢測的公路路段內的代表彎沉值，表達公式如下：

式中：

Yβ、φ——分別表示保證率系數和標準偏差數值。

3.3 彎沉值系數修正

3.3.1 系數修正方法

當檢測公路路基時，路面溫度過高會導致其測量到的回彈彎沉值精度不足，為去除掉彎沉值過高的測量點數值，需對路面溫度和其實際彎沉值進行修正，其過程為：

當公路路基瀝青鋪層超過5cm時，路面溫度低于18攝氏度或者高于23攝氏度時，需修正路面溫度，其修正公式如下：

式中：

ω——修正后的路面溫度；

ωa——路面實際溫度；

θ——溫度修正系數。

公路路基瀝青鋪層的平均溫度計算公式如下：

式中：

T——公路路基瀝青鋪層的平均溫度；

T0——在一段時間內路面瀝青平均溫度與氣溫溫度均值的總和；

δ、σ——均表示調整系數。

對于公路路基回彈彎沉值的修正，其計算公式如下：

式中：

R、Q——分別表示測量側當量半徑和接地壓強；

λ——理論彎沉系數；

E0——公路路基回彈模量。

3.3.2 系數修正方法驗證

驗證本文方法對檢測的公路路基回彈彎沉值的系數修正能力，以10個測量點作為試驗對象，檢測其回彈彎沉值后對其進行修正處理，測試結果如圖1所示。

圖1 回彈彎沉值修正結果

分析圖1可知，每個公路路基測量點的回彈彎沉值均不同，而使用本文方法對其回彈彎沉值進行修正后，修正值和實際值高度吻合，該結果說明：本文方法不僅可有效檢測公路路基測量點的回彈彎沉值，還可對其進行系數修正處理，使檢測結果更加靠近公路路基測量點的回彈彎沉值的實際值，其具備較為顯著的應用效果。

4 結束語

公路路基的強度直接關系到其使用壽命，而檢測公路路基的回彈彎沉值可有效掌握公路路基強度數據，為公路結構設計、公路施工和驗收等提供依據。本文提出基于回彈彎沉檢測技術的公路路基檢測方法，介紹了檢測技術要點以及彎沉值計算與系數修正。但該方法依然存在一些缺陷，如該方法并未對測量點的坐標進行校核處理，會導致其與彎沉儀測量的位置存在一些偏差，以及并未對檢測到的公路路基回彈彎沉數據進行預處理，檢測到的回彈彎沉數據內會存在無效數據或冗余數據，該情況會導致修正系數的時間較長。面對上述問題，未來需更多該領域學者展開分析與研究，以提升公路路基檢測的技術水平。