卜中平

珠海交通工程技術(shù)有限公司，廣東 珠海 519000

1 工程概況

省道S272線部分采用水泥混凝土路面，其中白蕉高速出口至尖峰大橋橋頭段（含橋頭環(huán)島），公路等級(jí)為一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為60km/h。省道S272線彎沉檢測(cè)范圍為 K173+650～ K176+800、K176+800～ K182+724.733（不含硬路肩）左幅、右幅檢測(cè)頻率采用每車道50m一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共1000個(gè)測(cè)點(diǎn)。其中，起點(diǎn)自白蕉高速出口處平交口往北50m處，起點(diǎn)樁號(hào)為K173+650，終點(diǎn)位于現(xiàn)狀尖峰大橋橋頭環(huán)形交叉圓盤中心處，終點(diǎn)樁號(hào)為K182+724.733，K173+650～K176+800采用雙向六車道，長3.15km，K176+800～K182+724.733采用雙向八車道，長5.924km，路線全長9.075km。

2 彎沉檢測(cè)影響因素

（1）結(jié)構(gòu)層變化。結(jié)構(gòu)層的主要表現(xiàn)形式包括厚度、壓實(shí)度、含水率、CBR值等。其中，結(jié)構(gòu)層厚度增加，彎沉值減?。唤Y(jié)構(gòu)層密度增加，彎沉值減??；結(jié)構(gòu)層含水量率會(huì)間接對(duì)彎沉測(cè)定值產(chǎn)生影響；結(jié)構(gòu)層CBR值與彎沉值存在某種關(guān)聯(lián)。

（2）環(huán)境因素。地質(zhì)、季節(jié)、現(xiàn)場溫濕狀況都會(huì)對(duì)彎沉檢測(cè)造成一定的影響。在凍土地區(qū)，受環(huán)境因素的干擾，彎沉測(cè)定值將受到影響。檢測(cè)數(shù)據(jù)證明在測(cè)定瀝青路面彎沉?xí)r，若路表溫度高于20℃時(shí)測(cè)定的彎沉值會(huì)偏大。

（3）參數(shù)設(shè)置。施加荷載的大小、輪胎間距、胎壓、測(cè)頭高度等也是影響彎沉檢測(cè)的主要因素。彎沉值的降低有可能是軸載不夠、胎壓較小、輪胎觸地面積小、輪寬或雙輪間距較大導(dǎo)致的。

（4）人為因素。駕駛者的操作方式會(huì)在一定程度上影響彎沉測(cè)定值，例如行車速度、行車穩(wěn)定性等。

3 路面彎沉的變化規(guī)律

造成路面彎沉的因素有很多，例如路基材料性質(zhì)、壓實(shí)質(zhì)量、氣候條件、現(xiàn)場溫濕度、儀器性能、操作方法等，多種多樣的因素都會(huì)造成路表彎沉。瀝青路面的彎沉表現(xiàn)具有階段性的變化規(guī)律，具體特征如下：

（1）第1～2年為路面竣工后的第一階段。此時(shí)，半剛性基層材料隨著齡期強(qiáng)度增強(qiáng)，車輛荷載的反復(fù)碾壓，逐漸壓實(shí)，路表彎沉具有逐步減小的變化特點(diǎn)，通常，在路面竣工后約第2年，該值幾乎會(huì)減小至最小的狀態(tài)。

（2）第2～4年為路面竣工后的第二階段。此時(shí)，路表彎沉具有持續(xù)增加的變化特點(diǎn)，究其原因，與半剛性基層的強(qiáng)度增速放緩有關(guān)，其逐步趨于穩(wěn)定。此外，車輛荷載、溫度、路面材料特性等均是關(guān)鍵的因素，存在于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微觀缺陷將在應(yīng)力集中區(qū)域發(fā)生顯著的變化，顯現(xiàn)出小范圍的損壞，隨時(shí)間的延長而擴(kuò)大，導(dǎo)致路面剛度明顯降低。

（3）第3～4年為路面竣工后的第三階段。經(jīng)過前期的一系列變化，此時(shí)路面已經(jīng)達(dá)到極限破壞狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移，路面的各種因素充分暴露，缺陷周邊蓄積的高密度能量也將通過缺陷的“載體作用”而逐步向周邊轉(zhuǎn)移，此時(shí)系統(tǒng)的能量趨于穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷在經(jīng)過持續(xù)積累后也幾乎不會(huì)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的變化。

4 彎沉檢測(cè)方法類型

4.1 貝克曼梁檢測(cè)法

縱觀我國的公路彎沉檢測(cè)工作，貝克曼梁檢測(cè)法是一種應(yīng)用較為廣泛的方法。從工藝原理的角度來看，貝克曼梁是利用杠桿測(cè)定路基路面的回彈彎沉，其規(guī)格一般有3.6m和5.4m兩種規(guī)格，其前臂與后臂的長度比為2∶1。瀝青路面表面彎沉的檢測(cè)主要使用貝克曼梁、百分表和溫度計(jì)等儀器，適配胎壓為（0.70±0.05）MPa的標(biāo)準(zhǔn)車，在此條件下組織試驗(yàn)。

然而，現(xiàn)場的自然環(huán)境、參與人員的工作方法等均為關(guān)鍵的影響因素，會(huì)對(duì)貝克曼梁檢測(cè)法的正常應(yīng)用帶來影響，且檢測(cè)所涵蓋的內(nèi)容較為豐富，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度偏低，難以從根本上反映路面的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。但部分影響因素具有可控性，因此若在彎沉檢測(cè)工作中采取全面的管理措施，則依然可以發(fā)揮出貝克曼梁檢測(cè)法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，得到較為準(zhǔn)確且全面的數(shù)據(jù)。

4.2 自動(dòng)彎沉儀法

基于杠桿原理，衍生出了自動(dòng)彎沉儀法，其中自動(dòng)彎沉儀的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)可對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，原因在于該儀器通常適配在與標(biāo)準(zhǔn)車一致的測(cè)試車輛上，檢測(cè)過程中，隨著測(cè)試車輛的行駛，可同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，自動(dòng)彎沉儀檢測(cè)方法具有檢測(cè)頻率高、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。另外，自動(dòng)彎沉儀法還能夠?qū)崿F(xiàn)與前述所提的貝克曼梁彎沉儀法的結(jié)合，即在兩項(xiàng)方法的檢測(cè)數(shù)據(jù)間建立關(guān)系，以便更為全面地判斷瀝青路面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

4.3 落錘式彎沉儀法

落錘式彎沉儀也稱之為脈沖動(dòng)力彎沉儀。具體檢測(cè)原理為通過引入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由其完成檢測(cè)數(shù)據(jù)處理，基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)推出路基路面材料的動(dòng)態(tài)模量，將所得結(jié)果作為路面設(shè)計(jì)參數(shù)。從運(yùn)行機(jī)制的角度來看，落錘式彎沉儀的運(yùn)行模式包含內(nèi)置式和外部牽引式兩種，但均以液壓裝置為主動(dòng)動(dòng)力源，將特定重量的重錘提升至特定的高度，釋放后使其自由落體，通過重物對(duì)路表面產(chǎn)生沖擊作用，從中測(cè)定在荷載作用下的動(dòng)態(tài)彎沉值，整理分析相關(guān)的數(shù)據(jù)。概言之，落錘式彎沉儀法可以用于檢查接縫的荷載傳遞效果，也可以根據(jù)結(jié)果揭示水泥混凝土板下的空洞狀況，因此具有多重檢測(cè)優(yōu)勢(shì)。

5 彎沉檢測(cè)方法對(duì)比

5.1 試驗(yàn)路段

以實(shí)際案例為例，取兩段展開試驗(yàn)，其中一段為K173+650～K176+800，該段特點(diǎn)在于過往交通流量中以重載車輛為主，一段為K176+800～K182+724.733。采用落錘式彎沉儀和貝克曼梁彎沉儀對(duì)試驗(yàn)段的彎沉值進(jìn)行檢測(cè)。

5.2 對(duì)比試驗(yàn)流程

（1）使落錘式彎沉儀施加的沖擊荷載應(yīng)與貝克曼梁彎沉儀中標(biāo)準(zhǔn)車的后軸雙輪軸載一致，并適配滿足試驗(yàn)要求的標(biāo)準(zhǔn)車。

（2）準(zhǔn)確標(biāo)記試驗(yàn)路段的起點(diǎn)和終點(diǎn)，精準(zhǔn)界定試驗(yàn)范圍。

（3）在貝克曼梁彎沉儀檢測(cè)工作中，待測(cè)試車輛駛離測(cè)點(diǎn)后，在測(cè)點(diǎn)的半徑15cm內(nèi)做好標(biāo)記。

（4）在落錘式彎沉儀檢測(cè)工作中，確定前述所提的半徑15cm范圍，將承載板與該“圓圈”對(duì)齊，確保誤差在30mm以下，且需合理協(xié)調(diào)測(cè)試時(shí)間，兩種方法在相同測(cè)點(diǎn)的測(cè)試時(shí)間差需在10min以內(nèi)。

5.3 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)段檢測(cè)中，分別采用落錘式彎沉儀法和貝克曼梁彎沉儀法，根據(jù)兩者的數(shù)據(jù)展開對(duì)比分析，確定回歸方程。具體的檢測(cè)結(jié)果如表1、表2所示。

表1 K173+650～K176+800段彎沉測(cè)量結(jié)果

表2 K176+800～K182+724.733段彎沉測(cè)量結(jié)果

由上可知：（1）在路面檢測(cè)中，落錘式彎沉儀的應(yīng)用效果更佳，能夠以較為精準(zhǔn)的方式模擬行車荷載，可以發(fā)揮出測(cè)量效率高、自動(dòng)化水平高等多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。（2）使用落錘式彎沉儀時(shí)需做到仔細(xì)檢查，減少失誤，可以有效減少在檢測(cè)過程中出現(xiàn)的掉線情況，提高準(zhǔn)確性，從而將彎沉檢測(cè)技術(shù)提升至全新的層面，給瀝青路面質(zhì)量控制工作的開展提供可靠的技術(shù)支撐。

6 結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用水平正逐步提高，彰顯出自動(dòng)化、高精度的特性，給瀝青路面彎沉檢測(cè)技術(shù)的升級(jí)提供了重要幫助，相繼有更優(yōu)質(zhì)的儀器被應(yīng)用于瀝青路面的彎沉檢測(cè)工作中。但在實(shí)際操作時(shí)，需加強(qiáng)協(xié)調(diào)與控制，盡可能排除自然因素和人為因素給測(cè)量工作所帶來的不良影響，根據(jù)以上對(duì)比實(shí)驗(yàn)，表明落錘式彎沉儀在瀝青路面彎沉檢測(cè)中的應(yīng)用更加簡便、準(zhǔn)確。