落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用

摘要：经济发展促进我国交通体系完善，交通便捷程度直接影响着我国各地区的联系度，所以我国也在不断扩大公路建设程度。然而在实际公路施工建设中检测整项工程是否达到达到治疗要求的重要指标之一就是路面弯沉。目前，落锤式弯沉仪属于国际路面弯沉检测中最为先进的设备，利用FWD检测弯沉盆数据可以有效反算出路面结构层模量，从而对公路路面情况进行真实反馈。本文通过实际案例分析某高速公路施工项目中落锤式弯沉仪的应用情况、检测技术、落锤式弯沉仪工作原理、实验方法、在公路工程中弯沉仪的检测程序，对落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用进行全面的分析，提高我国公路建设的质量和水平，提升公路工程建设运用先进设备和技术的能力。

关键词：弯沉仪;公路工程;检测

中图分类号：U415.5

前言：公路工程检测是保证公路建设水平的重要方法，也是控制建设质量的重要环节，进行工程检测的主要目的是运用检测结果将公路工程的质量控制在标准范围内，也是在为工程实践提供重要的理论依据。弯沉值的大小与路面承载力有重要关系，路面的弯沉值具有恢复性，主要包括两大方面回弹、塑形，按照国内外通用的标准来说，大部分公路的路面使用回弹弯沉值作为其承载力的检验标准，回弹弯沉值越大，路面承载力越小，为保证工程检测结果的正确性，我国目前大部分地区都会使用落锤式弯沉仪，随着科技水平的提高将动态检测设备运用到公路工程检测中，可以提高检测的精确性及效率，实际应用效果较好。

1. 工程概况

本工程为高速公路施工项目，其中在某路段底层使用29cm的石灰土，在施工中分两次进行填充，分别铺筑19cm和10cm的厚度。在施工过程中为保证施工质量和石灰土的厚度，并且考虑到施工规定的时间要求，在铺设第一次19cm厚度石灰土时，因其路面结构中的空气空隙较大，无法满足规定法要求，所以在铺设第二层时，要在第一层基础上对表层石灰土厚度进行再次压实。公路建设完成后要对施工路段进行检验，大型货车装载量较大，与之相对应，总重量也在上升，会对路面造成一定影响，所以需要对路段的质量进行检测，在公路建设中使用落锤式弯沉仪，这样可以增加测量数据的准确性，在检测过程中能够减少时间成本。

2.弯沉检测技术

公路建设工程完成后要对施工路段进行质量检验，检验合格后方可投入使用，弯沉值是路面使用前必须要有的检查步骤，公路运输中每天会有许多货车经过路面，货车质量和重量较大，与之相对应的货车总重量也在上升，经过路面时会造成一定影响，在长期反复碾压中，路面中的空气密度逐渐减小，压实度上升，路面结构会发生变化，这也是弯沉值产生的原因。弯沉检测技术主要包括静力、稳态动力、脉冲动力，目前运用的主要是脈冲动力检测方法，也就是用落锤式弯沉仪进行检测，在公路工程中应用落锤式弯沉检测技术，可以将检测数据分析的更全面，获得的数据能够真实的反应落锤式弯沉仪的使用过程，缩短检测时间在工程完工后，尽快的通过检测投入使用，减少工程检测成本^[1]。

3.落锤式弯沉仪工作原理

落锤式弯沉仪使用中要将落锤装置与液压系统相结合，连接计算机，就可实现设备的运转。在公路建设工程的验收阶段，会对弯沉值进行检验，通过计算机控制实现设备的自动化运转，检测人员使用提锤装置时，提升至一定高度后在相应的平台上落下，由此产生冲击负荷，这一系列连续的动作反复进行就形成了动态荷载。一般的公路工程的路面承载量为15-50kN之间，所以在实际使用落锤式弯沉仪时必须要对路面承载过程进行模拟计算，这样测量结果能更具说服力。我国各地区的地势不同，所以建设公路时路面的深度也会不同。以本工程为例，采用的路基支撑材料不同，路面结构较为复杂，深度无限的路基结构层，而且公路建设周围的河流、土壤，对其也有较大的影响，汽车荷载的重量、受力不均。对不同的公路测定时，检测点周围需要安装感应装置，保证每个检测点之间的距离有一段间隔，当路面经过重型车辆时产生弯沉值，传感器会根据设备传出的信号，生成相关检测记录，与计算机之间形成特定联系，直接将结果传输到计算机上，检测人员可以在计算机屏幕前清楚的看见各项检测数据，获得检测的动态指标。该检测方式可以实现对路面负荷情况模拟，除了检测还可以对路面的承载能力进行综合判断^[2-3]。

1. 对比试验

4.1选择合适的路段

对于测试的路段，相关人员在选择时要符合实际公路情况，能够代表本地区的路况，通过详细的比对，将动弯沉换转换为回弹弯沉值，测量人员选择了一段距离为500m-800m的路段，弯沉值也相应的进行了改变。

4.2实验步骤

（1）在实验中采用相同并满足要求的弯沉仪测定车，对相应冲击荷载，落锤式弯沉仪要有与之匹配的测定车能够满足双轮载荷要求，对测试路段做好特殊标记。

（2）回弹弯沉有严格的规定标准，采用定点测量，开走弯沉测定车，在测定点以15cm为半径画一个圆，将测试路段位置标明。

（3）将承载板与圆圈对应，并且要将误差控制在20mm以内，测量同一弯沉点的时间间隔的测定时间控制在20min。

4.3对比实验结果

表1为本路段的测量结果，表2为某地区两地改建公路之间的实验数据表。

假设x、y之间线性要求为y=Ax+B，x、y二者之间有良好的线性关系，通过回归计算，A、B值与系数R确定出来。

（y-E_y）/S_y=R（（x-E_x）/S_x）     （公式1）

R=（E_xy-E_XE_Y）/（S_XS_Y）             （公式2）

通过整理公式1得出：

（公式3）

（公式4）

Xi、Yi和（Xi*Yi）的平均值—分别为Ex、Ey、Exy，将Ex、Ey、Exy、Sx、Sy随机变量的特征值在带入公式前算出，结合公式（2）、（3）、（4）将A、B、R的值算出。

本公路工程中弯沉仪的检测程序

在公路工程检测阶段使用落锤式弯沉仪可以提高检测的工作效率，并且对工程质量的监管具有重要作用。落锤式弯沉仪的检测步骤相对简单，能够在短时间内获得检测结果，这也是我国公路测量使用弯沉仪设备的主要原因。弯沉仪的使用步骤如下：

5.1准备工作

在进行测量工作之前，需要对主要的测试路段进行选择，将本段的路况提前做好分析，为检测工作减少阻力。落锤式弯沉仪需要拖车检测，检测人员要提前进入测试路段，将设备放于一定高度，并且锁定位置，各传感器在连接后，检查装置的测试杆到达行驶车辆底部距离，一般二者之间距离小于14cm，在设备运转前检查弹簧的位置，传感器装置是否完好，保证弹簧和传感器装置在检测中能够很好的控制弹力，通过对不同路面进行弯沉检测，可获得大量的数据作为参考资料，检测人员就可以通过弯沉检测数据进行分析和研究，建立符合本地区的弯沉及压实度数值，随着路面建设的升级，弯沉指标也会在实践过程中不断改进，使用落锤式弯沉仪可以为本地区的路面建设提供理论依据，让道路建设更加科学化、合理化，这也是在为后续工作打好基础。将需要的检测设备摆放好，各项准备工作都做好后，将设备通电试运行，保证设备在使用中不会出现故障，并且设置在规定的参数内，即可进行下个阶段的工序，保证检测前能够将测试过程的潜在影响因素控制在有效范围内，准备工作也是整个检测活动中，涉及内容较多的工作环节，需要各部门的人员配合，将检测前的工作做好，为即将进行检测的公路路段排除影响因素^[4-5]。

5.2测试过程

在检测前先安装检测需要的承载板、传感器等传输仪器，承载板的位置对检测结果有重要影响，将承载板的位置与检测点保持一致，保证落锤式弯沉仪可以实现自由落体，并且与承载板的位置安放原则相同，放好传感器即可开始检测工作。将落锤装置通电后启动，相关人员根据高度调整逐渐升高落锤装置的高度，这样在装置启动后就可以实现动态运动的过程。落锤式弯沉仪的重锤在运动过程中会根据距离承载板的高度，产生不同的冲击荷载力，经过几次反复运动，弯沉仪的运动状态将会趋于平稳，与此同时，检测人员要及时将重锤固定，根据运动的次数准确的记录检测值，减少外界的干扰因素，将现场检测的工作人员控制在5名以内，在检测过程中避免被打扰，各检测工作步骤有序进行，提升检验的速度^[6]。

5.3数据评估

落锤式弯沉仪检测需要在不同位置进行测量，以此保证测量结果的准确性，这就要求检验人员在检测过程中，尽可能全面的获得数据。在检测过程中要想符合标准，就要在检测过程中按照标准要求使用设备，将检测过程中的每个环节都做好衔接，保证检测工作的顺利进行，才能增强数据的全面性和合理性，道路检测中可能出现与设计方案不同的情况或者存在的各种误差，现场的检测人员需对其进行分析、识别，进而根据问题对方案进行及时的调整，评估数据与之前预判偏差的大小，从而对未来的道路及路面结构、施工质量问题做出正确的判断。开展作业均需要有数据作为理论依据，为每道工序提供技术依据，在保证质量的同时提高检测效率。确定检测数据有无误差，并通过专业的手段将检测误差缩小在合理范围内，将得到的数据进行保存，为后续工作的开展提供理论依据^[7-8]。

总结：随着我国经济发展，我国公路建设也要与经济发展水平相适应，然而，目前我国一些地区的公路建设质量差，基础设施不完善，这会直接影响公路发挥其正常功能。公路的质量问题对于道路工程建设来说，是重要的组成部分，合理的质量检测方案可以为公路工程进行全面的检查，也可以增加公路的质量安全及使用寿命。道路的质量还影响人们的出行方式的选择，所以需要加强对公路建设质量的管理，落锤式弯沉仪是检测公路工程安全性及质量的重要设备，所以在检测过程中要正确使用设备，这样才能提高检测结果的准确性，这也为全国范围内的公路质量检测提供标准，提高落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用水平。

参考文献：

[1]童剑锋，  陈侣佶. 落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用[J]. 建筑工程技术与设计， 2018， 000（033）：2415.

[2]董欣利. 公路基層施工质量检测中落锤式弯沉仪的应用[J]. 交通世界， 2015.

[3]曹靖. 落锤式弯沉仪在公路检测中的应用[J]. 交通世界（工程.技术）， 2015， 000（003）：118-119.

[4]陈光. 落锤式弯沉仪在道路施工质量控制中的应用研究[J]. 公路交通科技（应用技术版）， 2015， 000（003）：P.80-81.

[5]苏正. 落锤式弯沉仪在公路检测中的应用[J]. 引文版：工程技术， 2015， 000（038）：271-271.

[6]乔大放. 落锤式弯沉仪在公路检测中的实践与分析[J]. 建材与装饰， 2018， No.511（02）：277.

[7]王伟. 落锤式弯沉仪在公路基层施工质量检测中的应用[J]. 华东公路， 2018.

[8]李成. 落锤式弯沉仪与贝克曼梁弯沉检测相关性研究[J]. 房地产导刊， 2017， 000（036）：84.

作者简介：陈爱莉（1987-），女，甘肃会宁人，工程师，本科学历，公路桥梁与渡河工程专业，主要从事试验检测、工程项目投标、工程设计、工程合同管理工作。