回弹弯沉检测在公路路基路面检测中的应用

温艳艳

山东瑞泰建设有限公司 山东 滨州 256600

引言

实际开展公路工程施工期间，弯沉作为反映路基路面结构性能的重要途径，受到了国内外越来越多研究学者的关注，这一检测技术在公路路基路面检测中的应用越来越多，包括路面结构设计环节、施工质量控制环节、竣工验收环节等方面，逐渐成为我国公路建设过程中的关键参数，因此对回弹弯沉检测法进行详细介绍有着重要的现实意义。

1 公路路基路面检测中应用回弹弯沉检测法的现状

为对公路工程施工质量与运行管理水平形成深入了解，现场施工人员经常会采用回弹弯沉检测法对路基路面强度、刚度等参数进行检测。大量学者研究成果表明，回弹弯沉检测结果越大，路面结构塑性变形量则越高，例如，若公路路基路面的抗疲劳能力不足，将会导致公路结构的承载力下降，对公路的运输能力等功能产生不利影响。除此之外，影响路基路面回弹弯沉值还包括下述几方面。

1.1 弯沉标准

基于现代运输模式的转型与升级，工作人员需要重新进行弯沉标准测试工作，包括车辆轴重、检测车单轮传压面、车胎气压等参数。同时，检测人员在严格遵守规范标准与要求执行操作的同时，对于车辆性能方面的要求也在逐渐增高，以便由于车辆性能原因对数据准确性产生不利影响。

1.2 温度影响系数

这一指标要求检测人员需要结合实际温度变化情况，对温度系数进行对标调整，确保检测数值的准确性。

1.3 人员因素

实际开展公路路基路面施工期间，施工人员对于操作流程以及方式方法的掌握程度、自身专业素养等因素，也是直接影响检测结果准确性的一项关键因素。一旦出现由于上述几方面人工失误产生的误差，将会严重影响公路路基路面以及整体结构的施工质量，甚至可能为公路工程后期的运行埋下安全隐患。

为避免对公路路基路面进行回弹弯沉检测受到上述几方面因素的影响，检测人员在操作之前，需要充分掌握回弹弯沉检测原理以及具体操作流程与方法，详细开展对比分析后结合实际进行应用，确保能够有效提升回弹弯沉检测值的准确性，为公路路基路面施工质量提供保障[1]。

2 回弹弯沉检测在公路路基路面检测中的应用要点

2.1 明确回弹弯沉检测原理

回弹弯沉检测得出的回弹弯沉值，主要指的是在标准状态下，后轴载双轮组轮缝中心位置弯沉的最大值，也就是在车轮的荷载作用下，车辆在运行过程中，与路面产生的垂直位移作用。对路表进行回弹弯沉得出的数据也能表示路基路面的综合承载力数据，是判断路面整体抗压强度的关键指标，也是评定路面整体使用性能的重要参数。具体而言，路面在受到车轮作用的影响时，所有检测点得出的弯沉数值相加与其产生的变形数值相加总和基本相同；直至车轮驶离路面其产生的荷载将会逐渐降低，此时路面将会整体向上回弹，通过如此测算即可得出回弹弯沉值。将得出的总弯沉值减去回弹弯沉值，即可得出残余弯沉值。大量研究结果表明，总弯沉值与回弹弯沉之间的关系，主要体现在下述三方面：第一，若总体弯沉值，相较回弹弯沉值大，则表示路面除了存在弹性变形的问题之外，还可能出现塑性变形的情况。第二，若总体弯沉值与回弹弯沉值处于相同的情况下，则表示公路路面已处于完全弹性体作用状态下。第三，若总体弯沉值不超过回弹弯沉值的情况下，则公路路面则会出现隆起塑性变形等问题。

2.2 回弹弯沉检测方法

2.2.1 贝克曼梁弯沉仪。这是一种常用于路面强度检测的设备，广泛应用与路面弯沉数据检测过程中。使用贝克曼梁弯沉仪主要通过固定采样的方式进行操作，最终得出路面静态弯沉数值。贝克曼梁弯沉仪的应用经验较早，使用范围相对广泛，而且对操作人员的技术要求不高，受天气等外界环境因素的影响相对较低。贝克曼梁弯沉仪的应用原理如下：路基路面在受到荷载作用时，面层、基层以及路基受到的作用力之间有一定差距，并不完全相同，因此在路面部分位置会出现下沉现象，但仅限局部，主要体现在以轴重负荷点为中心的位置，产生弯沉盆的现象。公路路面所受到的荷载一旦转移，就会在路基路面结构自身的弹性作用下消除弯沉盆现象，恢复原本的状态。弯沉值指的是路面在承受车轮荷载前后的数据差。有关研究成果表示，路面荷载经过转移后，也就是说弹性弯沉值与总弯沉值不同时，路面内部会剩余少部分残余变形值，由此形成的路面弯沉盆并不会完全消失，弯沉值的大小与当地气候、温度等条件有直接影响，行车速度也是影响弯沉值的重要指标。

贝克曼梁弯沉仪的制作，主要运用了杠杆原理，实际进行路基路面检测时，一旦路基路面结构受荷载影响发生弯沉，将会体现出百分表侧杆从下向上发生变化，百分表内部的指针也会出现变动。如使用百分表，需要将其夹在专用表架上，特殊情况下也要将其固定在相对稳定且牢固的支架处，最大化保障百分表处于良好固定的状态下。进行测量时，需要将百分表轻提放至测试杆上，将工件移动到测试头下面，徐徐下降直至工件与测试头接触，不可将工件强迫到测试头下放，也不能快速降低测试头，以免对测力造成冲击，影响测量结果的精准性。对于百分表参数的读取，需要以小指针所过刻度线为先，这表示数据的整数部分；然后以大指针所过刻度线参数代表数据小数点后的部分，将其乘以0.1后二者相加，则可得出静态弯沉数值。

常见的贝克曼梁弯沉仪主要有梁长分别为5.4m以及3.6m的两种类型，一般情况下，测试量前臂长度是后臂长度的一半。这种工具的制作方法简便，具有结构简单、价格较低等优势。但是这种检测方式受人为因素的影响较大，相对而言工作效率低。介于此，贝克曼梁弯沉仪主要应用在低等级工作日常养护施工、旧路评价等检测环节中。

2.2.2 自动弯沉仪。自动弯沉仪主要包括三部分结构，分别为数据采集处理系统、测量机构、测试车辆。其中，温度传感器、位移传感器、距离传感器等设备通过与数据传感系统连接，能够自动收集有关数据，通过对有关数据进行计算即可得出弯沉盆数据，工作人员可将其遵守有关规定与贝克曼梁弯沉仪建立联系，对测试点的回弹弯沉情况进行更加详细的分析。虽然自动弯沉仪能够自动进行各项测量工作，但是这种检测方式也会受到行驶车辆、外界因素等多方面的影响，对测试结果准确性造成不利影响。自动弯沉仪的制作同样是根据杠杆原理，实际进行车辆前后轴间底盘测量工作中，需要将其与弯沉测定梁进行连接，期间需要保障梁始终以对地面发挥支撑作用。控制车辆缓慢以匀速向前行驶，期间使用位移传感器对后轴双轮间隙数据进行测量，得出路基路面弯沉情况；同时也要对测定梁被拖动情况进行记录，以二倍车速下向下一测点移动为对象，得出有关数据。相较于其他的设备，自动弯沉仪能够自动连续执行操作，还能结合实际情况进行自动化记录[2]。

2.2.3 落锤弯沉测试仪。落锤弯沉仪在公路路基路面质量监测中的应用也相对较广泛，这种测量方式，主要是根据落锤重量，分析落锤瞬间公路路面出现的瞬间变形参数。这种方法检测原理如下：借助液压系统向地面施加压力，模拟车辆行驶途中对路基路面产生的荷载，以此为基础，分析路基路面的弯沉情况，以固定采样的方式获取回弹弯沉值等数据。落锤弯沉仪进行测试时产生的冲击荷载，与行驶速度60-80km/h的车辆产生的动态荷载基本相同，由此数据计算弯沉数据也能更加精准。实际检测期间常用的落锤弯沉测试仪主要有牵引式、内置式两种类型，前者使用范围相对更加广泛，可自启动落锤装置对路面形成撞击并通过传感器收集数据，致使路面受到脉冲荷载的冲击出现瞬时变形的现象；同时不同测试点的传感器实时收集变形信号，转化为电信号后传输至计算机系统，以便工作人员对动态弯沉与弯沉盆实际情况进行详细分析。采用落锤弯沉仪除了能够测量路面结构弯沉数据之外，还能对路面结构层模量进行计算，对路基路面承载能力的具体参数进行综合判定。

2.2.4 激光多普勒弯沉仪。这种设备能够及时收集动态化数据，激光多普勒弯沉仪的测试原理如下：在汽车高速行驶的状态下，运用激光多普勒原理，对路面路基在受到地面荷载作用影响下产生的垂直下沉速度，以及下沉量等情况进行测量，之后对弯沉盆、弯沉值进行详细分析，最终即可得到路面路基的回弹弯沉情况。激光多普勒弯沉仪能够通过非接触的方式，对公路路基路面情况进行监测，能够在试验车辆行驶速度高达80km/h的情况下对地面弯沉情况进行精准的分析。激光多普勒弯沉仪主要应用在高速公路回弹弯沉监测工作，主要受其成本的影响，尚未做到大范围普及。

3 具体应用的优化要点

3.1 路面结构设计

为进一步提高监督管理部门控制公路建设使用情况的全面进而为行业发展提供理论依据，规划设计工作完毕后，施工人员需要结合路面结构的实际参数，对路基路面回弹弯沉进行全方位测量。测量人员在获得准确的回弹弯沉值后进行计算，最终综合塑性要求能够最大化避免路面结构承载力被环境、建设等其他外部因素影响[3]。

3.2 弯沉检测过程

测量人员实际进行回弹弯沉检测作业时，需要做好试验前准备。如对测试车的刹车性能、车况、车胎内胎等情况进行检测，保障测试车的车胎内胎的充气压力满足有关标准规范。在向车辆装载铁块或是集料时，需要做好总质量控制工作，确保集料或铁块质量与轴重要求一致。轮胎接地面积需要在0.1cm2之内。除此之外，正式开展回弹弯沉检测之前，工作人员还需要将测试车顶起，铺设复写纸后，将测试车下落在复写纸上，精准测量测试车轮胎的接地面积，最大可能的降低误差问题。同时，还需要提前对弯沉设备的灵敏度与检测路面实际温度进行检测，防止由于外界因素影响回弹弯沉值的准确性。实际操作主要按照如下流程：第一，布置测试点，使用白色油漆或粉笔详细标注测试点位置；第二，将试验车的后轮轮系对准测试点距离，约处于测试点后面3～5cm左右的位置；第三，将弯沉仪测试杆的百分表归零，使用时即可对其单侧或双侧进行测定；第四，将车辆前进速度控制在5km/h点左右，在车辆完全停止的情况下，再读取测量数值。需要注意的是，表针也需要保障回转稳定后在读取测量数值。

3.3 旧路补强设计

现如今，各地对交通运输行业要求不断提高，各种交通工具数量与种类都在提高，于公路安全、质量、承载力、刚度、强度等指标的要求不断提高。但是部分公路由于使用时间过久，逐渐无法满足当前社会交通运输需求。因此需要进行旧路补强设计，对旧路进行翻新提升其应用价值。旧路补强设计中使用回弹弯沉检测法，可在充分了解实际道路运行条件的基础上，为设计补强方案提供参考[4]。

4 结束语

应用回弹弯沉检测法对公路路基路面进行检测，需要结合实际情况，充分了解施工原料以及作业方式。正式进行检测之前还需要做好各项仪器准备工作，包括设备灵敏度、路面实际温度等，防止影响检测结果精准性。