PFWD评定路基弯沉

岳建成，彭海波

(哈尔滨利民建设工程质量检测公司)

弯沉检测与分析是道路承载力评估的基础。而现有的检测方式都存在各自的问题。因此，迫切需要一种快速、准确、高效的检测仪器，而手持式落锤弯沉仪(Portable Falling Weight Deflectometer简称PFWD)的出现适应了这一要求。

上世纪70年代欧洲出现落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflectometer简称FWD)后，FWD就以其高效、准确、可靠等特点逐渐被许多国家所接受。1988年，研究人员依托美国SHRP计划利用FWD对美国及加拿大的路面进行了长期的跟踪检测和使用性能研究，总结出了一套适用于FWD的新的道路评价体系。作为一种新的无损检测的设备，FWD使得道路养护人员可以在道路内部破坏的早期就及时发现病害，及时排除因路面下积水、空洞、脱空等病害，同时还能够对水泥混凝土路面接缝的传荷能力、路基路面强度及均匀性进行评价。但FWD造价较高，并且在交通不便的地区，难以发挥其应有的功能。而与之相比，便携式落锤弯沉仪作为一种用于确定路基和地基承载能力的新的检测设备，其的优点更为明显:PFWD成本低、携带方便、检测速度快。

由于FWD存在价格昂贵、在交通不便地区难以发挥其应有的功能等缺点，在上世纪80年代末，首先于法国出现了携带方便的PFWD。由于其携带方便、成本较低、检测速度快、测值稳定等特点，在国际上得到了广泛地应用。同时，研究人员对PFWD与其它检测方式之间的联系进行了研究。

美国JA Siekmeier等人通过对明尼苏达州部分道路大规模检测，比较了PFWD与动力式圆锥贯入仪之间的关系。通过二者的对比试验并通过现场取芯发现:(1)PFWD与动力式圆锥贯入仪之间有良好的关系;(2)PFWD测得的现场回弹模量与实验室所测得的真实回弹模量值之间有一定的关系，但是并不明显。

B.C.Steinert等人利用PFWD对道路进行长时间的检测，检测结果表明:(1)PFWD能够较好的反应路基强度随季节变化的规律;(2)通过级配碎石基层检测到的结果表明PFWD与FWD之间存在着良好的关系。

而韩国Jong Ryeol Kim等人则利用PFWD测量地基的动态回弹模量，寻找其与路基土动态反应模量之间的关系。并通过改变落锤高度与落锤重量研究动态模量的检测值的变化规律。

由于我国目前的规范规定的评价标准是建立在贝克曼梁测试的基础上的，并且已经拥有了大量的检测数据，故国内较多学者研究FWD及PFWD与传统的检测方法之间的关系。如郑州大学徐平等人通过对太(原)澳(门)公路的实地检测对比，指出FWD的测量值与贝克曼梁弯沉测试结果之间有着较好的线性关系;宋焕宇等人通过对FWD与贝克曼梁之间的关系研究过程指出，相隔一天，同一个测点，FWD的复现性很高，而贝克曼梁的测量结果相差则较大;王复明等人通过使用PFWD与FWD对于太澳公路进行测量得出的结果进行比较之后得出，PFWD与FWD之间有很好的线性相关特性，基本上呈直线关系;王端宜等通过室外贝克曼梁式弯沉试验及PFWD试验建立了两者之间的对比关系，得出了经验公式，表明PFWD可以用于路基承载能力的评价。同时，他们也指出，对路基的冲击作用越大，所测得的回弹模量值就越小，所以PFWD的结果明显高于三种FWD的测量结果。进一步他们利用PFWD寻找与BB之间的关系，然后通过道路对BB的检测要求演算出对于PFWD的要求，并以此检测了部分道路。

王复明等人综合利用探地雷达(GPR)与FWD两种无损检测技术，对于水泥混凝土旧路进行质量检测。王复明指出，探地雷达可以解决落锤式弯沉仪不能连续检测的问题。而通过FWD测得的弯沉以及反算出的路面结构层模量又可以验证探地雷达的检测结果。从而提高探地雷达的检测精度。

郑州大学蔡迎春等人采用FWD检测评价路基冲击压实效果。通过FWD检测不同压实遍数下路基的弯沉，并基于弯沉盆数据反算路基不同深度处的模量，从而对冲击压实效果进行评价;通过分析不同压实遍数下的模量的变化，提出了最佳冲压遍数的确定方法。

此外，国内很多科研机构利用FWD及PFWD测量得出的动态模量来评估道路结构的使用性能。

从上述现状中，不难发现，现有的研究存在以下三个问题:

(1)虽然国内外建立了许多FWD及PFWD与传统测量方式之间的回归公式，且部分相关系数超过0.90，但是，并没有考虑测试时的各种影响因素。并且，即便考虑到在回归公式中加入部分相关参数来表征不同因素的影响，但仍然没有做到消除各个影响因素之间的相关性，即选取一些彼此之间没有必然联系的因素作为回归方程的修正参数。

(2)由于目前规范规定的评价指标和标准是建立在贝克曼梁测试的基础上的，FWD及PFWD所测数据必须经过对比试验，转换成贝克曼梁数据，才能进行结构承载力评价。而这种简单回归分析得出的转换关系，丢失了所测数据的许多信息(尤其是动态信息)，没有发挥FWD与PFWD动态加载的优势。

(3)国内外对于FWD模量反算的研究大多是集中于如何消除反算结果的不唯一性，提出的方法也多集中在如何在算法上提出一个或多个限制条件，使得解唯一。但是，现在所加的限制条件大多是经验性的，虽然在某些试验中能够较好地符合实测结果。