回弹弯沉检测在公路路基路面检测中的应用

刘雪利

（河北道桥工程检测有限公司，河北石家庄 050011）

0 引言

回弹弯沉检测作为公路路基路面建设质量评定的常用检测方法，受所处工作环境与实际公路建设使用情况的影响。为提高回弹弯沉检测的准确性与可靠性，相关建设者应在明确回弹弯沉检测技术应用现状、作用原理以及主要检测方法的情况下，将现有科研成果应用于其中。这是强化检测方法应用效果的关键，也是优化公路路基路面工程建设质量的重要一环。相关建设者应充分重视这一问题，以强化道路交通系统运行质量。

1 回弹弯沉检测在公路路基路面检测中应用的意义

公路工程路基路面建设质量会对所处道路交通系统的运行安全造成直接影响，严重的甚至导致公路使用寿命无法达到设计预期。弯沉值作为评定路基路面质量的重要检测指标，多采用贝克曼梁法与落锤式弯沉仪法。然而，在实际开展回弹弯沉检测工作时，受汽车数量与种类的增加，导致交通运输压力不断增加。采用以往回弹弯沉检测既定标准与技术，无法满足质量检测控制需求。究其原因，原有回弹弯沉检测工作仅围绕气压与轴载等方面，难以保证测量结果的准确性。例如，在测量环境温度的过程中，未根据精确数据获取要求进行不断修正与完善，导致测量结果偏差较大，使回弹弯沉检测无法切实反映公路工程路基路面建设的实际情况。为此，相关建设者应充分利用现有科学技术成果，通过合理选择检测方法提高检测结果的精确度，进而为公路项目开展维修养护工作提供可靠依据。

2 公路路基路面检测中回弹弯沉检测的应用现状

为查明公路工程的建设质量与运行使用状态，相关建设者多采用回弹弯沉值来确定路基路面的强度与刚度。经研究表明，回弹弯沉值与路面结构塑形的变形量成正比。如抗疲劳性能不够，结构承载力就会下降，进而影响公路的运输能力。此外，路基路面的回弹弯沉还会受到以下三点因素影响：

（1）弯沉标准。为满足新型运输模式的需求，检测车辆开始积极配合新弯沉标准测试。如轴重、单轮传压面以及气压检测。同时，在严格按照既定规范标准与要求的基础上，车辆性能也相应提高，以提升检测数据的准确性。

（2）温度影响系数。该指标需根据温度变化情况调整温度系数，为测量值的准确性提供必要条件。

（3）人员因素。公路路基路面施工过程中人员操作的步骤、方式方法以及专业素养，也会对检测结果造成影响。一旦出现误差较大的问题，会导致公路建设的质量存在隐患，进而降低公路工程运行使用的安全性。

为确保公路路基路面开展回弹弯沉检测工作不受上述因素影响，相关研究人员应从明确回弹弯沉值作用原理、检测主要方法、对比分析以及具体应用控制等方面入手，提高回弹弯沉检测技术的应用效果[1]。

3 回弹弯沉检测在公路路基路面检测中的应用要点

3.1 明确检测方法的作用原理

回弹弯沉检测中的回弹弯沉值是指标准状态下后轴载双轮组轮缝中心位置的最大弯沉值。即在车轮荷载影响下，车辆运行过程中路面产生的垂直位移作用。路基路面的综合承载力大小可通过路表测试得出的回弹弯沉值进行表示。其作为路面整体抗压强度的重要衡量指标，还能对路面的整体使用性能进行评定。具体来说，当处在车轮作用影响下，路面产生的沉降总变形值与总弯沉值相同。当车轮驶出路面，荷载消失，路面将向上回弹。此情况下的回弹变形值即为回弹弯沉值。残余弯沉是指总弯沉与回弹弯沉差值。据统计，总弯沉与回弹弯沉间的关系体现在以下三种：

（1）当总弯沉大于回弹弯沉，路面不仅会发生弹性变形问题，还会发生塑性变形。

（2）总弯沉与回弹弯沉一致，路面处于完全的弹性体作用状态。

（3）当总弯沉小于回弹弯沉，路面会发生隆起塑性变形。

3.2 回弹弯沉主要检测方法

3.2.1 静力弯沉检测

（1）贝克曼梁（以下简称BB）

静力弯沉检测设备中，贝克曼梁是最常使用的设备。其能够根据载重汽车分级加载路面与获取百分表来完成路面回弹弯沉的检测。该方法的应用特点为：操作过程简单、效率高。在前进卸载法测试阶段，贝克曼梁端头可以从标准车后轴双轮的轮隙处穿过。在此过程中，由于百分表被设置在梁的一端，因此可测定出端头升降量。当车处于匀速缓慢前行状态，车身经过端头过程中，记录百分表的最大值读数。车辆从路面驶出后，再记录百分表读数。终读数和初读数差值的两倍，即公路表面的回弹弯沉值。还可采用后退加载方式来测定路面总弯沉[2]。

（2）自动弯沉仪

自动弯沉仪主要运用杠杆原理，即在贝克曼梁基础上研究获得。测量确定车辆前后轴间的底盘过程中，应对连接弯沉测定梁进行处理。在此过程中，梁需以支撑状态作用于地面。车辆向前匀速、缓慢行驶，后轴双轮隙经测头后，可运用位移传感器记录弯沉变化情况。同时，还要测定梁被拖动的情况。即将2倍车速向下一测点移动作为对象，完成被放下测量数据的记录。与其他设备相比，自动弯沉仪能够以连续状态对弯沉值进行测定，还可根据测定结果实现自动化记录工作。值得注意的是，测量过程中车辆的行驶速度应在3～5km/h之间。

3.2.2 动态弯沉检测

动态弯沉检测是一种无损检测技术，是动态对车辆在路面运行状态进行模拟检测，且不会对路面结构造成损坏影响。现阶段，常用的动态弯沉检测设备有两种，即脉冲动力弯沉仪与稳态动力弯沉仪。

（1）脉冲动力弯沉仪

该设备即常用的落锤式弯沉仪（以下简称FWD），其作为新型的检测设备应用效果更佳。工作原理为，运用计算机控制液压系统。通过将重锤提升至目标高度，经自由下落操作，巨大的冲击力就会作用于承载板，当传递至路面，会产生路面弯沉。然后使用可测定不同距离的传感器，就可准确记录结构层表面的表形程度。该信息数据传递至计算机后，经路面测点弯沉与弯沉盆，就可按照锤重与高度的变化情况控制荷载大小[3]。

（2）稳态动力弯沉仪

该检测方法根据动荷发生器作用于路面的周期性荷载发挥作用。此后按照一定间距沿荷载轴线在路面布设一组速度传感器，进而测定路表面动态弯沉盆的曲线情况。其优势在于精度高且速度快。

3.3 对比分析

在实际应用过程中，FWD 的优越性较高，应用范围更广。但当前市场环境中多采用贝克曼梁进行公路路基路面的弯沉检测工作。为确定FWD 的应用效果，根据具体案例对比分析贝克曼梁检测方法和FWD。

试验过程中，先使用贝卡曼梁弯沉仪进行检测，而后采用FWD 检测。具体要求为，将测点确定为圆心画出半径为150mm 的圆，并使FWD 加载盘对准圆，进而将偏差控制在合理范围内。同时，以50kN 为标准对测点进行3次落锤测定，并记录好有效数据。FWD检测方法精度可达0.001mm。贝克曼梁弯沉仪精度仅为0.01。为提高结果分析的可比性，将0.01mm 作为分析依据。

对水泥稳定层进行弯沉对比试验，水泥稳定层是最靠近路面面层的半刚性过渡层，多选用商品灰土[4]。机械摊铺作业完成后，不仅能够保证原料均匀性，还能控制摊铺的平整度。本次试验选取3 段路开展对比分析。测点间距为20m，在每段路上每种方法设置20 个测点。如表1 所示，为对比结果的相关性情况。

表1 FWD和BB水稳层对比结果相关性

由表1 可知，3 个路段中FWD 和BB 的对比结果具有相关性。相关系数R能够满足既定规范标准提出的要求。评定公路工程水稳层弯沉质量过程中，可选用FWD替代BB进行检测。

对沥青面层进行弯沉对比试验，选取3个路段分析对比。测点间距为20m，每个路段每种方法取样20 点。如表2所示，为对比结果的相关性情况。

由表2 可知，3 个路段中FWD 和BB 对比结果的相关性较强。相关系数R 与既定规范标准要求一致。因此，得出公路工程沥青面层弯沉质量评定，可选用FWD代替BB开展检测工作。

表2 FWD和BB沥青面层对比结果相关性

3.4 具体应用的优化要点

（1）路面结构设计

为提高监督管理部门控制公路建设使用情况的全面性，进而为行业发展提供理论依据。规划设计工作完毕后，应根据路面结构的实际参数对回弹弯沉进行测量。这是公路工程建设的重要一环。在获得准确的回弹弯沉值后进行计算，并综合塑性要求保证路面结构承载力不受环境与建设因素影响[5]。

（2）弯沉检测过程

开展回弹弯沉检测工作过程中，要做好试验前的准备。如，对测试车的刹车性能、车况以及车胎内胎进行检测。车胎内胎要满足规范标准要求的充气压力需求。在向车辆装载铁块或集料时，要控制总质量，使轴重与要求一致。轮胎的接地面积要精确到0.1cm2。此外，检测前还应将测试车顶起，并铺设复写纸。当测试车落在复写纸上，就可对轮胎的接地面积进行精确测量，这是减小误差的有效方法。弯沉设备的灵敏度和检测路面的实际温度也要做好事先检测，以避免对检测的准确性造成影响。实际检测过程中，首先要布置测试点，并用白色油漆或粉笔做好标记。然后将试验车后轮轮系对准测点距离，即设置在测点后3～5cm 位置。设备方面弯沉仪测定杆的百分表还要确定归零。使用时可采用单侧与双侧方式进行测定。车辆前进速度应控制在5km/h 左右[6]。数值读取要在测试车完全停止的情况下进行。需要注意的是，表针也要保证回转稳定后再读数。

（3）旧路补强设计

由于各地区对交通运输行业发展提出了新的要求。如交通工具种类与数量增加，对公路工程建设的安全、质量、承载力、刚度以及强度等指标均提出了挑战[7]。然而，一些公路使用年限较长，无法满足交通工具多样化的市场需求。为此，应着手开展旧路补强设计，通过翻新旧路来提高其使用价值。在具体旧路补强设计过程中，应采用回弹弯沉检测法，在掌握实际道路运行情况下，为确定补强设计方案提供参考。

4 结语

综上所述，回弹弯沉检测方法的应用需要结合公路路基路面的建设情况，在掌握施工原材料与作业方式的情况下方可开展检测操作控制。此外，检测操作也要做好仪器设备的准备工作，例如对弯沉设备的灵敏度和检测路面的实际温度，以避免对检测的准确性造成影响。这是获取精准数据的关键一步。事实证明，只有满足上述要求才能最大限度地降低环境因素对回弹弯沉检测带来的影响，进而提高公路路基路面工程的建设质量。