公路工程檢測落錘式彎沉儀的應用

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【摘要】隨著我國公路網(wǎng)絡的不斷完善，為更好地提供交通服務，必須保證公路健康使用狀況，做好公路安全評估具有重要意義。本文以落錘式彎沉儀在公路工程檢測中的應用為主要研究對象，詳細分析了落錘式彎沉儀的優(yōu)勢、工作原理以及應用步驟，并圍繞工程案例展開論述，以期提供參考。

【關(guān)鍵詞】落錘式彎沉儀；公路工程；檢測

引言

近年來，我國公路交通事業(yè)發(fā)展迅猛，但是隨著大量的公路投入運行后，也發(fā)現(xiàn)了不少問題，如：公路設(shè)計標準偏低、使用中存在超載、重載問題，以致路面結(jié)構(gòu)性能降低，過早出現(xiàn)破損。彎沉是表征公路路基路面強度的重要參數(shù)，本文主要就落錘式彎沉儀檢測方法的運用展開分析，為路面結(jié)構(gòu)性能評價與維修提供可靠依據(jù)。1落錘式彎沉儀概述落錘式彎沉儀最早生產(chǎn)于20世紀70年代，是一種先進的路面強度檢測設(shè)備。近些年，我國公路工程檢測中落錘式彎沉儀運用越加廣泛，并開發(fā)了國產(chǎn)落錘式彎沉儀。與傳統(tǒng)貝克曼梁法相比，落錘式彎沉儀測量更便利、安全，可模擬實際情況施加動態(tài)荷載，適用范圍廣，可實現(xiàn)長距離、連續(xù)測定。落錘式彎沉儀與貝克曼梁的運用比較如表1所示。

2落錘式彎沉儀的工作原理與應用步驟

2.1落錘式彎沉儀組成

圖1為車載式落錘彎沉儀，主要組成包括承載車、測試機構(gòu)（荷載傳感器、彎沉傳感器、液壓模塊、緩沖塊、標準落錘）以及計算機控制系統(tǒng)等。

2.2落錘式彎沉儀工作原理

落錘式彎沉儀工作原理如下：基于計算機控制下，將一定質(zhì)量重錘（根據(jù)不同公路情況選擇落錘質(zhì)量、高度，一般為10～20kg）由液壓傳動裝置提升至一定高度自由下落，沖擊力作用在承載板上并傳遞至路面；在測點周邊布設(shè)7～9個傳感器，以此檢測結(jié)構(gòu)層表面變形情況；采集所得數(shù)據(jù)傳輸至計算機，反算路面結(jié)構(gòu)層模量，實現(xiàn)路面承載能力評價。落錘式彎沉儀工作原理框圖如圖2所示。

2.3落錘式彎沉儀應用步驟

（1）測試車移動至指定測試地點，提前做好準備工作，啟動主系統(tǒng)設(shè)備連接的便攜式電腦并錄入測試項目的相關(guān)參數(shù)，如路面溫度、樁位等。（2）下放液壓升降架與測架至地面，液壓架與測架分離并升至指定高度。（3）開啟測架上的傳感器，維持待測狀態(tài)，落錘在與吸鐵分離后自由落體，錘擊承載板，對路面造成較大的沖擊力，路面形成彎沉盆。（4）傳感器自動監(jiān)測，對彎沉盆進行參數(shù)測量，便捷式電腦及時錄入，上傳至數(shù)據(jù)處理中心進行計算，獲得中心彎沉值與彎沉盆。所有測試工作均由系統(tǒng)軟件完成，主系統(tǒng)中的處理器可對大儲量數(shù)據(jù)進行自動計算，操作難度低、效率高。需注意的是，在上述工作過程中，對于彎沉盆的測量至關(guān)重要，誤差要求為精度小于0.01mm，分辨率小于0.005mm。

3實例探析落錘式彎沉儀在公路工程檢測中的應用情況

本文以某公路工程檢測中落錘式彎沉儀的運用為例展開詳細分析。

3.1工程概況

本項目為高速公路工程，全長77.739km，沿途礦產(chǎn)資源豐富，重型運輸車輛較多，存在嚴重超載情況，建成通車后不久就出現(xiàn)了大量早期病害。隨著運營時間的增加，路面病害發(fā)展越加迅速，2010年對公路進行薄層中修罩面施工，但是補強效果有限，結(jié)構(gòu)疲勞開裂、反射裂縫等病害持續(xù)發(fā)展，為此急需開展路面維修改造。

3.2落錘式彎沉儀彎沉盆檢測

本項目利用落錘式彎沉儀，對K0+000～K77+739段開展彎沉檢測，檢測結(jié)果與彎沉分布頻率如圖3、4所示。結(jié)合圖3、4分析可知，彎沉值15～30（0.01mm）占比40%，完成值在30（0.01mm）以上占比近乎30%，總的來說彎沉值大、變異系數(shù)大，實測值大于設(shè)計彎沉。為減小環(huán)境影響所致的計算誤差，本項目考慮溫度、濕度進行修正，彎沉結(jié)果分析值如下：①彎沉平均值：25（0.01mm）；②標準差：15.26（0.01mm）；③變異系數(shù)：61.02%；④代表值：50.01（0.01mm），見表2。

3.3模量反算

考慮路面結(jié)構(gòu)層厚度對反算模量精度的影響，采取反算模量的方法。

3.3.1土基模量反算采用SIDMOD進行模量反算，根據(jù)全線反算模量結(jié)果顯示，土基反算模量平均值小、波動大，同時由于原路面結(jié)構(gòu)承載力弱，極易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損壞。

3.3.2基層模量反算本項目采用SIDMOD反算基層等有效模量，將水穩(wěn)碎石上基層、水穩(wěn)砂礫下基層等效為一層，總厚度不變，反算的基層等效模量反應整體結(jié)構(gòu)承載力。根據(jù)基層反算模量結(jié)果顯示，基層模量波動大，模量值越小，則表明該處結(jié)構(gòu)損傷越嚴重。此外，由于本項目面層病害嚴重，維修時需銑刨面層，面層反算模量不具有參考價值。

3.4路面結(jié)構(gòu)承載力評價

根據(jù)本次落錘式彎沉儀檢測與反算結(jié)果分析可得，實測彎沉顯著高于設(shè)計編程，且變異系數(shù)大。同時，根據(jù)彎沉盆面積結(jié)合分析可知，土基還具有一定承載力，但是有7處存在不足，這一結(jié)果與反算所得土基模量結(jié)果一致。

4結(jié)語

綜上所述，在我國公路檢測中，落錘式彎沉儀已經(jīng)得到了廣泛應用，依據(jù)實測彎沉盆數(shù)據(jù)可計算路面結(jié)構(gòu)層模量，評價路面結(jié)構(gòu)性能，由此為公路養(yǎng)護、維修提供可靠數(shù)據(jù)支撐，切實提高我國公路運行安全性，為社會經(jīng)濟發(fā)展夯實交通基礎(chǔ)。

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作者：劉淑琴 單位：甘肅省金昌公路局