溫艷艷

山東瑞泰建設(shè)有限公司 山東 濱州 256600

引言

實(shí)際開(kāi)展公路工程施工期間，彎沉作為反映路基路面結(jié)構(gòu)性能的重要途徑，受到了國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多研究學(xué)者的關(guān)注，這一檢測(cè)技術(shù)在公路路基路面檢測(cè)中的應(yīng)用越來(lái)越多，包括路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)、施工質(zhì)量控制環(huán)節(jié)、竣工驗(yàn)收環(huán)節(jié)等方面，逐漸成為我國(guó)公路建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)，因此對(duì)回彈彎沉檢測(cè)法進(jìn)行詳細(xì)介紹有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 公路路基路面檢測(cè)中應(yīng)用回彈彎沉檢測(cè)法的現(xiàn)狀

為對(duì)公路工程施工質(zhì)量與運(yùn)行管理水平形成深入了解，現(xiàn)場(chǎng)施工人員經(jīng)常會(huì)采用回彈彎沉檢測(cè)法對(duì)路基路面強(qiáng)度、剛度等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。大量學(xué)者研究成果表明，回彈彎沉檢測(cè)結(jié)果越大，路面結(jié)構(gòu)塑性變形量則越高，例如，若公路路基路面的抗疲勞能力不足，將會(huì)導(dǎo)致公路結(jié)構(gòu)的承載力下降，對(duì)公路的運(yùn)輸能力等功能產(chǎn)生不利影響。除此之外，影響路基路面回彈彎沉值還包括下述幾方面。

1.1 彎沉標(biāo)準(zhǔn)

基于現(xiàn)代運(yùn)輸模式的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，工作人員需要重新進(jìn)行彎沉標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工作，包括車(chē)輛軸重、檢測(cè)車(chē)單輪傳壓面、車(chē)胎氣壓等參數(shù)。同時(shí)，檢測(cè)人員在嚴(yán)格遵守規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與要求執(zhí)行操作的同時(shí)，對(duì)于車(chē)輛性能方面的要求也在逐漸增高，以便由于車(chē)輛性能原因?qū)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性產(chǎn)生不利影響。

1.2 溫度影響系數(shù)

這一指標(biāo)要求檢測(cè)人員需要結(jié)合實(shí)際溫度變化情況，對(duì)溫度系數(shù)進(jìn)行對(duì)標(biāo)調(diào)整，確保檢測(cè)數(shù)值的準(zhǔn)確性。

1.3 人員因素

實(shí)際開(kāi)展公路路基路面施工期間，施工人員對(duì)于操作流程以及方式方法的掌握程度、自身專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)等因素，也是直接影響檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。一旦出現(xiàn)由于上述幾方面人工失誤產(chǎn)生的誤差，將會(huì)嚴(yán)重影響公路路基路面以及整體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，甚至可能為公路工程后期的運(yùn)行埋下安全隱患。

為避免對(duì)公路路基路面進(jìn)行回彈彎沉檢測(cè)受到上述幾方面因素的影響，檢測(cè)人員在操作之前，需要充分掌握回彈彎沉檢測(cè)原理以及具體操作流程與方法，詳細(xì)開(kāi)展對(duì)比分析后結(jié)合實(shí)際進(jìn)行應(yīng)用，確保能夠有效提升回彈彎沉檢測(cè)值的準(zhǔn)確性，為公路路基路面施工質(zhì)量提供保障[1]。

2 回彈彎沉檢測(cè)在公路路基路面檢測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 明確回彈彎沉檢測(cè)原理

回彈彎沉檢測(cè)得出的回彈彎沉值，主要指的是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，后軸載雙輪組輪縫中心位置彎沉的最大值，也就是在車(chē)輪的荷載作用下，車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中，與路面產(chǎn)生的垂直位移作用。對(duì)路表進(jìn)行回彈彎沉得出的數(shù)據(jù)也能表示路基路面的綜合承載力數(shù)據(jù)，是判斷路面整體抗壓強(qiáng)度的關(guān)鍵指標(biāo)，也是評(píng)定路面整體使用性能的重要參數(shù)。具體而言，路面在受到車(chē)輪作用的影響時(shí)，所有檢測(cè)點(diǎn)得出的彎沉數(shù)值相加與其產(chǎn)生的變形數(shù)值相加總和基本相同；直至車(chē)輪駛離路面其產(chǎn)生的荷載將會(huì)逐漸降低，此時(shí)路面將會(huì)整體向上回彈，通過(guò)如此測(cè)算即可得出回彈彎沉值。將得出的總彎沉值減去回彈彎沉值，即可得出殘余彎沉值。大量研究結(jié)果表明，總彎沉值與回彈彎沉之間的關(guān)系，主要體現(xiàn)在下述三方面：第一，若總體彎沉值，相較回彈彎沉值大，則表示路面除了存在彈性變形的問(wèn)題之外，還可能出現(xiàn)塑性變形的情況。第二，若總體彎沉值與回彈彎沉值處于相同的情況下，則表示公路路面已處于完全彈性體作用狀態(tài)下。第三，若總體彎沉值不超過(guò)回彈彎沉值的情況下，則公路路面則會(huì)出現(xiàn)隆起塑性變形等問(wèn)題。

2.2 回彈彎沉檢測(cè)方法

2.2.1 貝克曼梁彎沉儀。這是一種常用于路面強(qiáng)度檢測(cè)的設(shè)備，廣泛應(yīng)用與路面彎沉數(shù)據(jù)檢測(cè)過(guò)程中。使用貝克曼梁彎沉儀主要通過(guò)固定采樣的方式進(jìn)行操作，最終得出路面靜態(tài)彎沉數(shù)值。貝克曼梁彎沉儀的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較早，使用范圍相對(duì)廣泛，而且對(duì)操作人員的技術(shù)要求不高，受天氣等外界環(huán)境因素的影響相對(duì)較低。貝克曼梁彎沉儀的應(yīng)用原理如下：路基路面在受到荷載作用時(shí)，面層、基層以及路基受到的作用力之間有一定差距，并不完全相同，因此在路面部分位置會(huì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，但僅限局部，主要體現(xiàn)在以軸重負(fù)荷點(diǎn)為中心的位置，產(chǎn)生彎沉盆的現(xiàn)象。公路路面所受到的荷載一旦轉(zhuǎn)移，就會(huì)在路基路面結(jié)構(gòu)自身的彈性作用下消除彎沉盆現(xiàn)象，恢復(fù)原本的狀態(tài)。彎沉值指的是路面在承受車(chē)輪荷載前后的數(shù)據(jù)差。有關(guān)研究成果表示，路面荷載經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)移后，也就是說(shuō)彈性彎沉值與總彎沉值不同時(shí)，路面內(nèi)部會(huì)剩余少部分殘余變形值，由此形成的路面彎沉盆并不會(huì)完全消失，彎沉值的大小與當(dāng)?shù)貧夂?、溫度等條件有直接影響，行車(chē)速度也是影響彎沉值的重要指標(biāo)。

貝克曼梁彎沉儀的制作，主要運(yùn)用了杠桿原理，實(shí)際進(jìn)行路基路面檢測(cè)時(shí)，一旦路基路面結(jié)構(gòu)受荷載影響發(fā)生彎沉，將會(huì)體現(xiàn)出百分表側(cè)桿從下向上發(fā)生變化，百分表內(nèi)部的指針也會(huì)出現(xiàn)變動(dòng)。如使用百分表，需要將其夾在專(zhuān)用表架上，特殊情況下也要將其固定在相對(duì)穩(wěn)定且牢固的支架處，最大化保障百分表處于良好固定的狀態(tài)下。進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要將百分表輕提放至測(cè)試桿上，將工件移動(dòng)到測(cè)試頭下面，徐徐下降直至工件與測(cè)試頭接觸，不可將工件強(qiáng)迫到測(cè)試頭下放，也不能快速降低測(cè)試頭，以免對(duì)測(cè)力造成沖擊，影響測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性。對(duì)于百分表參數(shù)的讀取，需要以小指針?biāo)^(guò)刻度線為先，這表示數(shù)據(jù)的整數(shù)部分；然后以大指針?biāo)^(guò)刻度線參數(shù)代表數(shù)據(jù)小數(shù)點(diǎn)后的部分，將其乘以0.1后二者相加，則可得出靜態(tài)彎沉數(shù)值。

常見(jiàn)的貝克曼梁彎沉儀主要有梁長(zhǎng)分別為5.4m以及3.6m的兩種類(lèi)型，一般情況下，測(cè)試量前臂長(zhǎng)度是后臂長(zhǎng)度的一半。這種工具的制作方法簡(jiǎn)便，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低等優(yōu)勢(shì)。但是這種檢測(cè)方式受人為因素的影響較大，相對(duì)而言工作效率低。介于此，貝克曼梁彎沉儀主要應(yīng)用在低等級(jí)工作日常養(yǎng)護(hù)施工、舊路評(píng)價(jià)等檢測(cè)環(huán)節(jié)中。

2.2.2 自動(dòng)彎沉儀。自動(dòng)彎沉儀主要包括三部分結(jié)構(gòu)，分別為數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、測(cè)量機(jī)構(gòu)、測(cè)試車(chē)輛。其中，溫度傳感器、位移傳感器、距離傳感器等設(shè)備通過(guò)與數(shù)據(jù)傳感系統(tǒng)連接，能夠自動(dòng)收集有關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算即可得出彎沉盆數(shù)據(jù)，工作人員可將其遵守有關(guān)規(guī)定與貝克曼梁彎沉儀建立聯(lián)系，對(duì)測(cè)試點(diǎn)的回彈彎沉情況進(jìn)行更加詳細(xì)的分析。雖然自動(dòng)彎沉儀能夠自動(dòng)進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)量工作，但是這種檢測(cè)方式也會(huì)受到行駛車(chē)輛、外界因素等多方面的影響，對(duì)測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性造成不利影響。自動(dòng)彎沉儀的制作同樣是根據(jù)杠桿原理，實(shí)際進(jìn)行車(chē)輛前后軸間底盤(pán)測(cè)量工作中，需要將其與彎沉測(cè)定梁進(jìn)行連接，期間需要保障梁始終以對(duì)地面發(fā)揮支撐作用?？刂栖?chē)輛緩慢以勻速向前行駛，期間使用位移傳感器對(duì)后軸雙輪間隙數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，得出路基路面彎沉情況；同時(shí)也要對(duì)測(cè)定梁被拖動(dòng)情況進(jìn)行記錄，以二倍車(chē)速下向下一測(cè)點(diǎn)移動(dòng)為對(duì)象，得出有關(guān)數(shù)據(jù)。相較于其他的設(shè)備，自動(dòng)彎沉儀能夠自動(dòng)連續(xù)執(zhí)行操作，還能結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)化記錄[2]。

2.2.3 落錘彎沉測(cè)試儀。落錘彎沉儀在公路路基路面質(zhì)量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用也相對(duì)較廣泛，這種測(cè)量方式，主要是根據(jù)落錘重量，分析落錘瞬間公路路面出現(xiàn)的瞬間變形參數(shù)。這種方法檢測(cè)原理如下：借助液壓系統(tǒng)向地面施加壓力，模擬車(chē)輛行駛途中對(duì)路基路面產(chǎn)生的荷載，以此為基礎(chǔ)，分析路基路面的彎沉情況，以固定采樣的方式獲取回彈彎沉值等數(shù)據(jù)。落錘彎沉儀進(jìn)行測(cè)試時(shí)產(chǎn)生的沖擊荷載，與行駛速度60-80km/h的車(chē)輛產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)荷載基本相同，由此數(shù)據(jù)計(jì)算彎沉數(shù)據(jù)也能更加精準(zhǔn)。實(shí)際檢測(cè)期間常用的落錘彎沉測(cè)試儀主要有牽引式、內(nèi)置式兩種類(lèi)型，前者使用范圍相對(duì)更加廣泛，可自啟動(dòng)落錘裝置對(duì)路面形成撞擊并通過(guò)傳感器收集數(shù)據(jù)，致使路面受到脈沖荷載的沖擊出現(xiàn)瞬時(shí)變形的現(xiàn)象；同時(shí)不同測(cè)試點(diǎn)的傳感器實(shí)時(shí)收集變形信號(hào)，轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后傳輸至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便工作人員對(duì)動(dòng)態(tài)彎沉與彎沉盆實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)分析。采用落錘彎沉儀除了能夠測(cè)量路面結(jié)構(gòu)彎沉數(shù)據(jù)之外，還能對(duì)路面結(jié)構(gòu)層模量進(jìn)行計(jì)算，對(duì)路基路面承載能力的具體參數(shù)進(jìn)行綜合判定。

2.2.4 激光多普勒彎沉儀。這種設(shè)備能夠及時(shí)收集動(dòng)態(tài)化數(shù)據(jù)，激光多普勒彎沉儀的測(cè)試原理如下：在汽車(chē)高速行駛的狀態(tài)下，運(yùn)用激光多普勒原理，對(duì)路面路基在受到地面荷載作用影響下產(chǎn)生的垂直下沉速度，以及下沉量等情況進(jìn)行測(cè)量，之后對(duì)彎沉盆、彎沉值進(jìn)行詳細(xì)分析，最終即可得到路面路基的回彈彎沉情況。激光多普勒彎沉儀能夠通過(guò)非接觸的方式，對(duì)公路路基路面情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能夠在試驗(yàn)車(chē)輛行駛速度高達(dá)80km/h的情況下對(duì)地面彎沉情況進(jìn)行精準(zhǔn)的分析。激光多普勒彎沉儀主要應(yīng)用在高速公路回彈彎沉監(jiān)測(cè)工作，主要受其成本的影響，尚未做到大范圍普及。

3 具體應(yīng)用的優(yōu)化要點(diǎn)

3.1 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步提高監(jiān)督管理部門(mén)控制公路建設(shè)使用情況的全面進(jìn)而為行業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)，規(guī)劃設(shè)計(jì)工作完畢后，施工人員需要結(jié)合路面結(jié)構(gòu)的實(shí)際參數(shù)，對(duì)路基路面回彈彎沉進(jìn)行全方位測(cè)量。測(cè)量人員在獲得準(zhǔn)確的回彈彎沉值后進(jìn)行計(jì)算，最終綜合塑性要求能夠最大化避免路面結(jié)構(gòu)承載力被環(huán)境、建設(shè)等其他外部因素影響[3]。

3.2 彎沉檢測(cè)過(guò)程

測(cè)量人員實(shí)際進(jìn)行回彈彎沉檢測(cè)作業(yè)時(shí)，需要做好試驗(yàn)前準(zhǔn)備。如對(duì)測(cè)試車(chē)的剎車(chē)性能、車(chē)況、車(chē)胎內(nèi)胎等情況進(jìn)行檢測(cè)，保障測(cè)試車(chē)的車(chē)胎內(nèi)胎的充氣壓力滿(mǎn)足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在向車(chē)輛裝載鐵塊或是集料時(shí)，需要做好總質(zhì)量控制工作，確保集料或鐵塊質(zhì)量與軸重要求一致。輪胎接地面積需要在0.1cm2之內(nèi)。除此之外，正式開(kāi)展回彈彎沉檢測(cè)之前，工作人員還需要將測(cè)試車(chē)頂起，鋪設(shè)復(fù)寫(xiě)紙后，將測(cè)試車(chē)下落在復(fù)寫(xiě)紙上，精準(zhǔn)測(cè)量測(cè)試車(chē)輪胎的接地面積，最大可能的降低誤差問(wèn)題。同時(shí)，還需要提前對(duì)彎沉設(shè)備的靈敏度與檢測(cè)路面實(shí)際溫度進(jìn)行檢測(cè)，防止由于外界因素影響回彈彎沉值的準(zhǔn)確性。實(shí)際操作主要按照如下流程：第一，布置測(cè)試點(diǎn)，使用白色油漆或粉筆詳細(xì)標(biāo)注測(cè)試點(diǎn)位置；第二，將試驗(yàn)車(chē)的后輪輪系對(duì)準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)距離，約處于測(cè)試點(diǎn)后面3～5cm左右的位置；第三，將彎沉儀測(cè)試桿的百分表歸零，使用時(shí)即可對(duì)其單側(cè)或雙側(cè)進(jìn)行測(cè)定；第四，將車(chē)輛前進(jìn)速度控制在5km/h點(diǎn)左右，在車(chē)輛完全停止的情況下，再讀取測(cè)量數(shù)值。需要注意的是，表針也需要保障回轉(zhuǎn)穩(wěn)定后在讀取測(cè)量數(shù)值。

3.3 舊路補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)如今，各地對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)要求不斷提高，各種交通工具數(shù)量與種類(lèi)都在提高，于公路安全、質(zhì)量、承載力、剛度、強(qiáng)度等指標(biāo)的要求不斷提高。但是部分公路由于使用時(shí)間過(guò)久，逐漸無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前社會(huì)交通運(yùn)輸需求。因此需要進(jìn)行舊路補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，對(duì)舊路進(jìn)行翻新提升其應(yīng)用價(jià)值。舊路補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)中使用回彈彎沉檢測(cè)法，可在充分了解實(shí)際道路運(yùn)行條件的基礎(chǔ)上，為設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)方案提供參考[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用回彈彎沉檢測(cè)法對(duì)公路路基路面進(jìn)行檢測(cè)，需要結(jié)合實(shí)際情況，充分了解施工原料以及作業(yè)方式。正式進(jìn)行檢測(cè)之前還需要做好各項(xiàng)儀器準(zhǔn)備工作，包括設(shè)備靈敏度、路面實(shí)際溫度等，防止影響檢測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)性。