时间：2022-10-22 08:56:34
摘要：通过对贝克曼梁和落锤式弯沉仪两种测定弯沉值方法的比较，明确了新型无损检测设备―落锤式弯沉仪在测定弯沉值上的应用，提出了对道路结构层进行逐层弯沉实测，以保证结构整体强度，逐步提高道路工程施工质量。
关键词：落锤式弯沉仪；弯沉值；逐层实测。
弯沉是指道路路面或路基表面在局部荷载作用下的垂直变形。它是反映道路整体抗压强度的综合指标。弯沉值的大小反映了道路变形能力的强弱，在相同车轮荷载作用下，道路各层结构的的弯沉值越大，抵抗垂直变形的能力就越弱，道路达到某种破坏状态时能经受轮载重复作用的次数就愈少，道路各层结构弯沉值越小，抵抗垂直变形的能力就越强。道路达到某种破坏状态时能经受轮载重复作用的次数就越多。
弯沉值不仅反映路面各结构层及土基的整体强度和刚度，而且与路面的使用状态存在一定的内在联系。尽管市政沥青道路检测标准中，只规定了对沥青砼面层进行弯沉值检测，但是为了提高道路工程质量，延长道路使用寿命，最近几年在市政道路工程设计过程中，都把路面弯沉作为一项重要的设计参数和检测指标，而且逐层规定了弯沉值。在实际施工过程中和检测过程中，弯沉值是变化的，是一个多方面因素综合作用的复杂过程。路基及路面各层结构的材料性质、结构组成、压实状况、压实程度、温湿度环境、气候条件、交通组成、检测时的环境条件以及所使用的仪器设备及检测人员的检测水平等均对弯沉的大小产生不同程度的影响。由此可见，正确测试沥青砼道路弯沉值，对于提高道路工程质量、延长道路使用年限有着举足轻重的作用。
多年来，我国在沥青砼道路弯沉值检测过程中一直采用贝克曼梁测定路面回弹弯沉值的方法。它是用贝克曼梁弯沉仪和黄河JN-150型（或解放CA-10B型）汽车前进卸荷法检测回弹弯沉值，其检查方法是：汽车停在被检测点上，将弯沉仪的测头伸入双后轮的间隙中心，读其百分表读数，待汽车离去后再读其百分表的读数，两次百分表读数差值的二倍既是该点的回弹弯沉值。该种方法操作简便，应用广泛，我国路面设计及检测的标准方法和基本参数都是建立在这种试验方法基础之上的。但是，这种试验方法整个测试过程全是人工操作，测试结果受人为因素的影响较大，测速慢。同时，由于城市及公路交通运输事业的不断发展以及重型及特重型汽车的增多，不仅上述两种车型逐渐被淘汰，几乎找不到这些“标准”车型，所以，不论是结果换算还是车辆增减载都非常麻烦。而落锤式弯沉仪是测定路面弯沉值的高效半自动化设备，可对路面进行高密集点的强度测量，适用于路面施工质量控制、验收及路面养护管理。
利用贝克曼梁方法测出的回弹弯沉是静态弯沉，而采用落锤式弯沉仪（FWD）测定路面的是动态弯沉，并可用来反算路面的回弹模量。这种设备特别适用于高等级沥青路面的弯沉量测和承载能力评定。落锤式弯沉仪是目前国际上最先进的路面强度无损检测设备之一。
1、落锤式弯沉仪的工作原理
落锤式弯沉仪通过计算机系统控制下的液压系统启动落锤装置，使一定质量的落锤提高到一定高度自由下落，冲击力作用于承载板上并传递到路面，导致路面产生瞬时变形，这个力和位移立刻能在电控箱上显示出来，即测定路面感受到的冲击荷载的最大值及路面对应的最大弯沉值。测试数据可用于反算路面结构层模量，从而比较科学的评价路面的承载能力。
2、两种弯沉值检测方法
落锤式弯沉仪所测的弯沉是动态总弯沉，与贝克曼梁所测的静态回弹弯沉不同。做为一种新的弯沉值检测仪器，它的准确程度直接影响着它的推广应用，更为重要的是对于指导道路工程施工有着重要的影响。因此，必须通过对比实验得到两者之间的相互关系，并据此将落锤式弯沉仪测定的动态弯沉换算成贝克曼梁测定的静态回弹弯沉值才能开始实测弯沉值。
我们选择了代表性路段对路基、基层、面层进行了两种测定方法的对比试验。得出弯沉仪检测数据线性相关分析结果：见表1。
表1：
按照下式计算每一个评定路段的代表弯沉值。
Lr=L平均+ ZaS
式中：Lr―一个评定路段的代表弯沉（0.01mm）；
L平均―一个评定路段内经各项修正后的各测点弯沉的平均值（0.01mm）；
S―一个评定路段内经各项修正后的全部测点弯沉的标准差（0.01mm）；
Za―与保证率有关的系数，采用下列数值：
高速公路、一级公路快速路和主干路Za=2.0
二级公路次干路Za=1.645
二级以下公路支路Za=1.5
最后将代表弯沉带入公式 Y=a+bLr，得到相应贝克曼梁的弯沉值。
其中路基和柔性基层、底基层的弯沉值不符合要求的，已将超出L平均±（2―3）S的弯沉特异值舍弃，重新计算平均值和标准差。
分析结果表明，两者有良好的对应关系，检测结果也很接近，利用落锤式弯沉仪则能够更快速、准确的检测和评价路面各结构层的强度，可以及时的发现质量隐患，并迅速采取措施，从而从根本上控制了工程质量。
3、落锤式弯沉仪在施工过程中的应用
我们先后在几条道路的施工过程中对各结构层进行了逐层弯沉实测，并与道路压实度进行了比较。其结果参见表2―表6。压实度是工程的主要检查项目，合格率要求达到100％。施工单位应严格按照施工操作规程分好层次施工，严格掌握分层厚度、碾压遍数、最佳含水量。我们通过数字统计分析5条已竣工的道路工程，凡压实度合格率达到100％的，路面弯沉值均符合标准要求。
东北地区的道路路基状况复杂，受季节限制和地下水位的影响，土的含水量往往大于最佳含水量，天然路基很难达到压实度要求，路基原土的强度也不能满足设计文件的设计值，路床成型后实测弯沉值也超出设计弯沉值较大，我们往往选择换填天然砂砾和用白灰土处理等技术措施对路床进行改良。改良后的换填层做为稳定层路床，其弯沉值能够达到设计要求的E0值，见表7。进而基层和面层的弯沉值也相应比较稳定，多数能达到设计要求。
表2：
综上所述，用落锤式弯沉仪取代贝克曼梁能够消除由于读表误差、气压随气温变化产生误差等多种因素的影响，测试结果具有较高精度。利用落锤式弯沉仪能够快速、准确地检测和评价路面各结构层的强度，在施工中通过逐层检测可以及时发现质量隐患。
总之，坚持在常规试验检验的基础上，配合以逐层实测弯沉值来检验路面的铺筑质量，以保证整体强度的均匀，是适应市政工程建设发展的需要，是逐步提高城市道路工程的设计与施工质量的需要。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。