有关论述路基弯沉值检测技术

有关论述路基弯沉值检测技术

作者：杨晓明

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第20期

【摘要】在道路工程发展迅速的同时，还需要引进先进的检测仪器、检测方法，快速提高道路工程检测技术水平。在进行路基路面检测时，如若能通过新型的检测技术对道路工程施工过程的材料和构件的质量进行定量分析，并能推广一些新的材料、技术和工艺，能够科学评定工程的质量，对于工程质量的提高，工程进度的加快，工程造价的降低，工程技术的进步起到重要的作用。

【关键词】路基工程；回弹弯沉；检测方法

1 弯沉值的定义

弯沉值是指在国际规定的标准下，施加一定的竖向荷载后，路基或路面表面轮隙位置产生的总垂直变形（总弯沉）或垂直回弹变形值（回弹弯沉），以0.01mm 为基本单位。根据不同的用途可以将弯沉值细分为两类：设计弯沉值和竣工验收弯沉值。按照公路工程建设项目上的标准，一个车道在规定时限内通过累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型等等因素来确定路面设计弯沉值。而竣工验收弯沉值则主要用来衡量公路路面是否合乎设计师和工程师的设计标准。将设计弯沉值作为公路路面厚度的设计指标时，需要保证设计弯沉值不小于验收弯沉值；反之路面厚度计算的设计指标是层底拉应力时，则应事先根据拉应力的大小计算出基础的路面厚度，再反过来计算路面弯沉值，这也就是竣工验收弯沉值。

2 与弯沉值有关的影响因素

弯沉值是衡量路基好坏的标准，在路基的质量检测中可以从多方面入手来进行弯沉值数据的测量，从而判断公路的路基施工是否符合具体的设计要求。

2.1 弯沉值与地基承载力

路基强度的大小是通过路基弯沉值来确定的，数值的大小直接表明了路面地基承载能力的强弱，是工程设计师在进行路面设计时着重注意的一个数据。一旦路基弯沉值较大，路基就会越容易变形，地基的实际承载力也会明显降低。

2.2 弯沉值与压实度

路基压实度指路基压实前后的标准干密度之比。为了观察简便，国际上通常采用百分比形式来表示压实度。压实度一般是在施工质量检测阶段进行数据比较的，如果路基压实度值越大，那么密度也就越大，路基材料的综合性能也就越好，相应的路基质量越高，弯沉值就会越低。

3 路基工程回弹弯沉检测方法

3.1 贝克曼梁法

贝克曼梁法是通过载重汽车对路面进行加载，百分表记录回弹弯沉。适用于测定各类路基、路面的回弹弯沉，评定其整体承载能力；也可供路面结构设计使用。贝克曼梁法的工作原理比较简单，操作容易。测试时将测定梁的端头置于测车后轴双轮轮隙前方l0cm 左右的测点上，在梁后三分之一处通过支点支承于底座上，梁的末端架设百分表，测得梁端头的升降量。当车辆以较慢速度向前行驶时，记录百分表的最大读数，车辆驶离后，再记录百分表的读数，二倍两次百分表读数差值可视为回弹弯沉值。静载贝克曼梁试验法测得的弯沉是静弯沉，即在轮载、轮压和加压时间（行驶速度）满足规定要求的条件下，静态汽车荷载作用的单点（最大）弯沉。应对测得的弯沉值进行修正，按照规定进行弯沉仪的支点变形修正和温度修正等。舍弃弯沉值过大的点，找出相应的界限，局部处理。

3.2 自动弯沉仪

自动弯沉仪测定的弯沉是静力弯沉。自动弯沉仪法测定路基回弹弯沉与贝克曼梁法原理相同，即杠杆原理。试验方法：在测试前，应对自动弯沉仪进行标定，保证A/D 转换板与位移传感器测量的精度。测试时，应将弯沉测定梁从测试车前后轴之间底盘的位置放到测试车底盘前端，在测试车以一定速度行驶时，通过测点时位移传感器等装置会自动记录弯沉值；当测定梁被汽车拖到下一测点时，可连续测定，由计算机输出弯沉统计结果。自动弯沉仪采集的数据有节点数据、弯沉值数据、弯沉盆数据，以文本式存储。输入有关信息、参数及命令后，显示左右两侧的弯沉峰值柱状图，以及峰值、距离和温度等；显示弯沉盆图形，计算并显示出曲率半径；可根据数据计算出全部测定值的平均值、标准差以及代表弯沉值。利用自动弯沉仪测定的弯沉是总弯沉，而贝克曼梁测定弯沉是的回弹弯沉。通过对两者进行对比试验，可得到总弯沉与回弹弯沉的相关关系式，将总弯沉换算为回弹弯沉，更好地用于路基、路面强度评定。

3.3 稳态动力弯沉仪

稳态动力弯沉仪是根据动荷发生器对路基施加固定频率的正弦周期性动荷载，沿荷载轴线相隔一定间距布置一组速度传感器（检波器），获得动弯沉盆曲线。应用在公路上的有两种，一是轻型动弯沉仪，作用动荷载约5kN；一是重型动弯沉仪，作用的动荷载约达150kN。稳态动力弯沉仪进行弯沉检测较贝克曼梁法和自动弯沉仪，测试精度高，测试速度快。但因其施加的动荷载较小，不能完全反映实际的行车轮载作用。

3.4 脉冲动力弯沉仪

脉冲动力弯沉仪主要是指落锤式弯沉仪， 属于动力弯沉检测技术，适用于施工质量检测、养护管理检测、道路改造检测、路面动态理论研究。通过自由落下的重锤产生的冲击荷载来测定弯沉，改变锤重以及重锤的高度能较好地实现车辆荷载的模拟，根据传感器的9 个弯沉

值来测定和绘制弯沉盆。整个过程由计算机控制。将汽车开到测定地点后，启动计算机控制下液压系统的落锤装置，一定质量的落锤从一定高度自由落下，落锤瞬间产生的冲击荷载作用于承载板上，分布于距测点不同距离的传感器（一般为9 个）检测到结构层表面的变形，将信号输入计算机，得到测点的弯沉值。弯沉检测过程，其装置由计算机控制，能够自动测量荷载、弯沉平均值、测点间距、标准差、变异系数、代表弯沉值等数据，并由此可以反算处各层材料的弹性模量。

4 弯沉检测技术的对比分析

我国公路行业现行的两种弯沉检测仪器为贝克曼梁式弯沉仪和落锤式弯沉仪。贝克曼梁式弯沉仪与落锤式弯沉仪测定得到的弯沉分别是静弯沉和动弯沉， 但因落锤式弯沉仪测定弯沉的理论不够成熟，在采用不同类型仪器检测弯沉时，需与研究理论比较成熟的贝克曼梁弯沉仪作相关关系对比试验。以上四种检测方法按照对路面的加载方式的不同，分为了静力弯沉检测和动力弯沉检测。其中贝克曼梁法和自动弯沉仪属于静力弯沉检测，两种方法的检测原理相同，前者得的是车辆载重下的最大回弹弯沉值，后者测到的是总弯沉曲线和最大弯沉值。动态检测是一种无破损检测，由于其能较好的模拟车辆在路上行驶的实际情况，且有不破坏结构的优点，在国内外发展迅速。采用脉冲式动力弯沉仪进行弯沉检测因仪器本身重量轻， 较稳态动力弯沉仪不存在静力预载问题；较贝克曼梁法，克服其固有缺陷，并逐渐取代贝克曼梁法作为弯沉测量的仪器。落锤式弯沉仪因能够较好地模拟行车荷载作用， 并能够快速、安全、准确采集到大量弯沉盆信息，因此该法在很短时间内就被许多国家广泛采用。脉冲式动力弯沉仪在检测弯沉时，能根据弯沉盆反算的模量对路基路面材料在使用过程中性能的变化提供设计参数，以脉冲式动力弯沉仪的弯沉盆作为指标， 能更好地评价路基路面整体强度，因此该法也是世界上目前最先进弯沉检测方法，以及最理想的结构性能评价工具。

5 结语

目前，公路飞速发展，不仅仅要进一步完善路基路面规范，提高施工水平，对于路基路面的检测也提出了更高的要求。不管是在何种路面出现损害，大都由于路基稳定性变差，在外荷载作用下，强度不足，从而产生的过量变形。因此，对路基进行检测尤为必要。

【参考文献】

[1]范志强.关于路面弯沉的几点思考[J].公路，2011（11）.

[2]马转，朱奕先.在FWD 弯沉仪与贝克曼梁在道路弯沉检测中的对比应用研 究[J].黑龙江科技信息，2011（25）.