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1、落錘式彎沉儀在公路路面檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用沈訓(xùn)龍安徽省公路工程檢測(cè)中心（合肥，230022）劉士俊懷遠(yuǎn)縣交通局（懷遠(yuǎn)，233400）張穎如阜陽市公路管理局（阜陽，236002）【摘要】落錘式彎沉儀是目前國(guó)際上最先進(jìn)的路面強(qiáng)度無破損檢測(cè)設(shè)備之一。本文通過與傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備的對(duì)比，較系統(tǒng)全面地介紹了該設(shè)備的工作原理及其在公路路面檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用關(guān)鍵詞落錘式彎沉儀公路路面檢測(cè)應(yīng)用隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工程建設(shè)質(zhì)量意識(shí)的逐步提高和公路建設(shè)速度的加快，國(guó)內(nèi)外公路現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀器也在不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了一批高性能、高效率的檢測(cè)設(shè)備和手段，取代陳舊落后的常規(guī)檢測(cè)手段以滿足工程建設(shè)的需求。Dynatest落錘式彎沉儀（Fall

2、ingWeightDeflectometer，簡(jiǎn)稱FWD）作為目前國(guó)際上最先進(jìn)的路面強(qiáng)度無損檢測(cè)設(shè)備之一。落錘式彎沉儀測(cè)定路面的動(dòng)態(tài)彎沉，并反算路面的回彈模量，已成為世界各國(guó)道路界的熱門課題。美國(guó)戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃 （SHRP）也把FWD作為對(duì)2000條試驗(yàn)路的強(qiáng)度評(píng)定和跟蹤檢測(cè)手段，并以FWD測(cè)定反算的回彈模量作為基準(zhǔn)，研究開發(fā)材料回彈模量的室內(nèi)試驗(yàn)方法。近年來，我國(guó)也已引進(jìn)FWD，并投入了使用，顯示出了強(qiáng)大的生命力和優(yōu)越性。1落錘式彎沉儀的工作原理落錘式彎沉儀通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制下的液壓系統(tǒng)啟動(dòng)落錘裝置，使一定質(zhì)量的落錘從一定高度自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，從而對(duì)路面施加脈沖

3、荷載，導(dǎo)致路面表面產(chǎn)生瞬時(shí)變形，分布于距測(cè)點(diǎn)不同距離的傳感器檢測(cè)結(jié)構(gòu)層表面的變形，記錄系統(tǒng)將信號(hào)傳輸至計(jì)算機(jī)，即測(cè)定在動(dòng)態(tài)荷載作用下產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)彎沉及彎沉盆。測(cè)試數(shù)據(jù)可用于反算路面結(jié)構(gòu)層模量，從而比較科學(xué)地評(píng)價(jià)路面的承載能力。2與常規(guī)檢測(cè)手段的比較2.1常規(guī)檢測(cè)方法我國(guó)現(xiàn)行的路面彎沉常規(guī)檢測(cè)手段采用的是貝克曼梁法，基本原理是杠桿原理。在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下，路基或路面表面輪隙位置產(chǎn)生的垂直變形值（回彈彎沉），利用黃河載重汽車加載，人工讀取百分表的讀數(shù)，以此來測(cè)量路基或路面表面的回彈彎沉值。存在主要問題有：2.1.1以人工操作為主，工作強(qiáng)度大，效率低，可*性差；2.1.2支點(diǎn)變形，影響檢測(cè)結(jié)果，對(duì)

4、支點(diǎn)變形的修正很難測(cè)準(zhǔn)；2.1.3僅測(cè)得靜態(tài)汽車荷載作用下路基路面單點(diǎn)（最大）回彈彎沉值；2.1.4沒有反映路面結(jié)構(gòu)在行車荷載作用下的動(dòng)力特性和整個(gè)彎沉盆形狀；2.1.5不適用于對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行大范圍長(zhǎng)期跟蹤觀測(cè)。2.2高效檢測(cè)方法2．2．1、數(shù)據(jù)采集傳輸通過高精度傳感器完成，路面結(jié)構(gòu)不同，彎沉盆半徑亦不同。路基或柔性基層瀝青路面?zhèn)鞲衅鞣植荚诰嗪奢d中心2.5米范圍內(nèi)即可。目前，我國(guó)高等級(jí)公路大多采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，彎沉影響半徑已達(dá)3—5米，傳感器分布范圍應(yīng)布置在距荷載中心3—4米范圍內(nèi)，以量測(cè)路面彎沉盆形狀；2．2．2、FWD主要的技術(shù)特點(diǎn)是測(cè)速快（每測(cè)點(diǎn)約40多秒），精度高（分辯率為1微米

5、），并較好地模擬了實(shí)地行車荷載對(duì)路面的動(dòng)力作用，能根據(jù)上一錘荷載和壓強(qiáng)數(shù)值自動(dòng)調(diào)整下一錘的荷載，向設(shè)定荷載逼近，從而能準(zhǔn)確地測(cè)定較完整的彎沉盆信息。2．2．3、操作方式為計(jì)算機(jī)控制下的自動(dòng)量測(cè)，所有測(cè)試數(shù)據(jù)均可顯示在屏幕上或打印出來或存儲(chǔ)在軟盤上?？奢敵鲎饔煤奢d、彎沉（盆）、路表溫度及測(cè)點(diǎn)間距等。可打印彎沉平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)及代表彎沉值等數(shù)據(jù)。3落錘式彎沉儀與貝克曼梁的相關(guān)性落錘式彎沉儀（FWD）所測(cè)的彎沉為動(dòng)態(tài)總彎沉，與貝克曼梁所測(cè)的靜態(tài)回彈彎沉不同?？赏ㄟ^對(duì)比試驗(yàn)得到兩者之間的相關(guān)關(guān)系，并據(jù)此將落錘式彎沉儀測(cè)定的動(dòng)態(tài)彎沉換算成貝克曼梁測(cè)定的靜態(tài)回彈彎沉值。3.1路段的選擇選擇結(jié)構(gòu)類型

6、完全相同的路段，針對(duì)不同地區(qū)選擇某種路面結(jié)構(gòu)代表性路段，進(jìn)行兩種測(cè)定方法的對(duì)比試驗(yàn)，選擇對(duì)比路段的長(zhǎng)度理論上應(yīng)是越長(zhǎng)越好，但在實(shí)際應(yīng)用中，每種相同結(jié)構(gòu)、每次對(duì)比試驗(yàn)不應(yīng)少于50個(gè)測(cè)試點(diǎn)，彎沉值應(yīng)有一定的變化幅度。3.2根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算兩者間相關(guān)關(guān)系；我們?cè)冢?215;＆#215;＆#215;國(guó)道＆#215;＆#215;段進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，以65個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行回歸分析，求出回歸參數(shù)R2=0.9801后，得出相關(guān)性方程為L(zhǎng)B=1.0956*LFWD-63.488（式中LB、LFWD分別為貝克曼梁、落錘式彎沉儀測(cè)量的彎沉值）。對(duì)比試驗(yàn)彎沉分布以及FWD與貝克曼梁檢測(cè)的相關(guān)分析見圖1和圖2所示。圖1表明，

7、FWD與貝克曼梁的測(cè)試結(jié)果具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，F(xiàn)WD測(cè)得的彎沉值越大，貝克曼梁測(cè)得的彎沉值也越大，反之亦然，兩種檢測(cè)結(jié)果也很接近。但FWD測(cè)試精度遠(yuǎn)高于貝克曼。圖2表明，兩種方法存在良好的相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)R達(dá)到99%。如果對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)性較差，應(yīng)對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析比較，以確定合理檢測(cè)方案。可見在工程檢測(cè)中，完全可以根據(jù)實(shí)際情況選擇一種檢測(cè)方法，而不必對(duì)于每個(gè)路段檢測(cè)時(shí)均需進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。4在工程檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用利用FWD能夠快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)和評(píng)價(jià)路面各結(jié)構(gòu)層或路基的強(qiáng)度，在施工過程中通過逐層檢測(cè)和結(jié)構(gòu)層的模量反算可及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，并迅速采取處理措施，從而在根本上控制了工程質(zhì)量。4.1施工過程控

8、制檢測(cè)實(shí)例某段公路路基工程施工結(jié)束并經(jīng)檢測(cè)交工后，轉(zhuǎn)入路面底基層施工，該段路面結(jié)構(gòu)底基層為厚度15cm、8%的石灰土。在底基層施工結(jié)束后，我們利用DynatestFWD對(duì)該層進(jìn)行了彎沉檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其中400m路段底基層頂面彎沉值較大（見圖3），通過采集的彎沉盆資料進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層模量反算，反算結(jié)果（見圖4）顯示底基層的模量值極不均勻且數(shù)值大部分比土基模量值小。根據(jù)路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)模量值自上而下遞減的規(guī)律，判定該層施工質(zhì)量存在問題。建設(shè)單位據(jù)此檢測(cè)結(jié)果及時(shí)責(zé)令施工單位進(jìn)行返工，杜絕了質(zhì)量隱患，避免了不良的社會(huì)影響和更大的經(jīng)濟(jì)損失。4.2交（竣）工驗(yàn)收檢測(cè)利用FWD可以對(duì)新（改）建公路的路基、路面綜合承

9、載能力進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)定，為工程的交（竣）工驗(yàn)收提供數(shù)據(jù)資料和評(píng)定質(zhì)量等級(jí)的依據(jù)。根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)已竣工的路面進(jìn)行彎沉檢測(cè)，采集全線路面彎沉(盆)信息資料，根據(jù)路面彎沉資料，分標(biāo)段對(duì)路基路面的綜合承載能力、施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。圖5為S304線＆#215;＆#215;＆#215;段路面交工驗(yàn)收時(shí)檢測(cè)的彎沉分布圖。本工程分為兩個(gè)標(biāo)段：第一標(biāo)段：K0+000?K3+000、K8+500?K12+000,長(zhǎng)度為6.5Km;第二標(biāo)段：K22+400?K30+000，長(zhǎng)度為7.6Km。從彎沉分布圖數(shù)值分布及變異情況，說明兩個(gè)標(biāo)段在工程施工質(zhì)量上存在明顯差異：第一標(biāo)段彎沉數(shù)值分布較均勻，質(zhì)量較好，第二標(biāo)段彎沉數(shù)值分布不均勻，變異系數(shù)大，質(zhì)量較差5結(jié)論通過本文分析，可以得出如下結(jié)論：1)FWD與貝克曼梁的測(cè)試結(jié)果具有良好的相關(guān)性，工程檢測(cè)中可任選一種方法，在正常情況下，不必每次測(cè)試都進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。2)由于FWD測(cè)試消除了認(rèn)為讀表誤差、氣壓隨氣溫變化產(chǎn)生誤差等多種因素的影響，加之位移傳感器精度高，故其測(cè)試結(jié)果具有較高的精度，其測(cè)試數(shù)據(jù)可用于路面結(jié)構(gòu)的模量反算，以此用于對(duì)各層質(zhì)量進(jìn)行分析。 參考文獻(xiàn)［2ZJTJ059-95公路路基路面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)程.北京，人民交通出版社，1995［3］交通部基本建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督站路基路面試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù).北京，人民交通出版社，2000