路基路面彎沉檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用

路基路面彎沉檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用

路面彎沉值，作為反映路面強(qiáng)度的重要力學(xué)指標(biāo)，其檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展十分迅速。
　　1953年，貝克曼發(fā)明梁式彎沉儀，利用“貝克曼梁”測(cè)定路面回彈彎沉值,操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛。我國(guó)路面設(shè)計(jì)及檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)方法和基本參數(shù)都是建立在這種試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上的。但是，此方法全是人工操作，其結(jié)果受人為因素和天氣因素的影響較大，而且人員多，測(cè)速慢,影響交通。
　　激光自動(dòng)彎沉儀和落錘式彎沉儀（FWD）是測(cè)定路面（基）彎沉值的自動(dòng)化設(shè)備，可對(duì)路面（基）進(jìn)行高密集點(diǎn)的強(qiáng)度測(cè)量，適用于路面（基）施工質(zhì)量控制、驗(yàn)收及路面養(yǎng)護(hù)管理。
　　1. 激光自動(dòng)彎沉儀
　　激光自動(dòng)彎沉儀屬于靜態(tài)彎沉體系，它由測(cè)試汽車、測(cè)量機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)三部分組成，測(cè)量機(jī)構(gòu)安裝在測(cè)試車底盤下面。自動(dòng)彎沉儀測(cè)定車在檢測(cè)路段以一定速度行駛，將安裝在測(cè)試車前后軸之間底盤下面的彎沉測(cè)定梁放到車輛底盤的前端并支于地面保持不動(dòng)，當(dāng)后軸雙輪隙通過(guò)測(cè)頭時(shí)，彎沉通過(guò)位移傳感器等裝置被自動(dòng)記錄下來(lái)，這時(shí),測(cè)定梁被拖動(dòng)，以二倍的汽車速度拖到下一測(cè)點(diǎn)，周而復(fù)始地向前連續(xù)測(cè)定。通過(guò)計(jì)算機(jī)測(cè)試系統(tǒng)采集、處理并輸出路段彎沉檢測(cè)統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果。
　　2. 落錘式彎沉儀（FWD）
　　落錘式彎沉儀FWD檢測(cè)系統(tǒng)屬于動(dòng)態(tài)彎沉體系，它主要包括FWD掛車、信息處理系統(tǒng)和微機(jī)操作系統(tǒng)。FWD掛車由加載系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)構(gòu)成。
　　落錘式彎沉儀所測(cè)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^(guò)對(duì)比試驗(yàn)，得到兩者之間的相關(guān)關(guān)系，并據(jù)此將落錘式彎沉儀所測(cè)彎沉值換算為貝克曼梁的靜態(tài)回彈彎沉值?？衫糜?jì)算機(jī)按彈性層狀體系理論的計(jì)算模式和程序，根據(jù)落錘式彎沉儀所測(cè)彎沉盆數(shù)據(jù)反算路面各層材料的彈性模量。
　　3. 設(shè)備比較
　　近幾年來(lái)，兩種設(shè)備在我省已廣泛使用，現(xiàn)從四個(gè)方面做比較分析。
　　1）數(shù)據(jù)體系
　　自動(dòng)彎沉儀屬于靜態(tài)彎沉體系，與貝克曼梁測(cè)試值有良好的換算關(guān)系（相關(guān)系數(shù)大于0.95）。主傳感器的測(cè)試分辨力是0.6微米。測(cè)試機(jī)構(gòu)的測(cè)試數(shù)據(jù)采用美國(guó)的7段跳頻無(wú)線數(shù)字傳輸技術(shù),不必連接電纜,提高了設(shè)備的可靠性。
　　落錘式彎沉儀屬于動(dòng)態(tài)彎沉體系與貝克曼梁測(cè)試值的換算關(guān)系一般小于0.95。數(shù)據(jù)較自動(dòng)彎沉儀偏小。主傳感器的測(cè)試分辨力是1微米。測(cè)試傳感器必須連接電纜。主電纜插口多次插拔容易損壞。用于新結(jié)構(gòu)新材料研究，進(jìn)行分層模量分析比較好。
　　2）安全性
　　自動(dòng)彎沉儀測(cè)試時(shí),連續(xù)行走,不用停車,所以不必封閉交通。該設(shè)備龐大,安全指示標(biāo)志齊全,設(shè)備和測(cè)試人員安全性較好。
　　落錘式彎沉儀必須停車測(cè)試, 必需封閉交通或安排專車專人進(jìn)行保護(hù)。
　　3）檢測(cè)速度
　　如兩種設(shè)備的檢測(cè)頻率為每一雙車道評(píng)定路段（不超過(guò)1km）檢查20個(gè)點(diǎn)時(shí)，速度基本相當(dāng)。2005年《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）規(guī)定彎沉值用貝克曼梁或自動(dòng)彎沉儀測(cè)量。每一雙車道評(píng)定路段（不超過(guò)1km）檢查80-100個(gè)點(diǎn)，多車道公路必須按車道數(shù)與雙車道之比，相應(yīng)增加測(cè)點(diǎn)。自動(dòng)彎沉儀6 km /h連續(xù)測(cè)試速度(測(cè)點(diǎn)間距12.5m,每步可得到左右各一個(gè)測(cè)試值)，臺(tái)班工作8h，可得到9000點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果,完成50km測(cè)試任務(wù)。
　　落錘式彎沉儀按12.5m一個(gè)測(cè)試點(diǎn),日工作300-500個(gè)測(cè)點(diǎn),只能完成4-5km測(cè)試任務(wù)。以在青銀高速公路交工驗(yàn)收檢測(cè)為例，落錘式彎沉儀累計(jì)檢測(cè)兩個(gè)多月，驗(yàn)收總里程的一半，后因設(shè)備故障，調(diào)用一臺(tái)自動(dòng)彎沉儀繼續(xù)檢測(cè)，只用了不到一個(gè)星期就將剩余里程檢測(cè)完畢?，F(xiàn)在的高速公路施工工期緊，任務(wù)急，按現(xiàn)在的檢測(cè)頻率落錘式彎沉儀已不適合在路面交工檢測(cè)中使用。如果想讓落錘式彎沉儀在路面彎沉檢測(cè)中發(fā)揮更好的作用就必須制定相應(yīng)的檢測(cè)頻率。
　　4）靈活性
　　自動(dòng)彎沉儀設(shè)備龐大進(jìn)行路面檢測(cè)時(shí)受路況影響不大，但是在路基交工檢測(cè)時(shí)受施工環(huán)境影響較大，便道狹窄，不平整，交工路段短，都對(duì)自動(dòng)彎沉儀的檢測(cè)工作造成困難。
　　落錘式彎沉儀較自動(dòng)彎沉儀體積小，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。更能適應(yīng)路基彎沉的驗(yàn)收工作，至今已完成了青銀高速公路、張石高速公路（保定段）等多條高速公路的路基彎沉驗(yàn)收工作。
　　4. 優(yōu)缺點(diǎn)歸納
　　1) 激光自動(dòng)彎沉儀屬于靜態(tài)彎沉體系，與貝克曼梁測(cè)試值有良好的換算關(guān)系，相關(guān)系數(shù)大于0.95；落錘式彎沉儀屬于動(dòng)態(tài)彎沉體系，與貝克曼梁測(cè)試值的換算關(guān)系一般小于0.95。
　　2) 激光自動(dòng)彎沉儀用于大量的路面驗(yàn)收及路網(wǎng)檢測(cè)評(píng)價(jià)比較好；落錘式彎沉儀用于新結(jié)構(gòu)新材料研究，進(jìn)行分層模量分析比較好。
　　3) 激光自動(dòng)彎沉儀6km/h連續(xù)測(cè)試速度，一個(gè)臺(tái)班可完成50km測(cè)試任務(wù)；落錘式彎沉儀只能完成4—5km測(cè)試任務(wù)。
　　4) 激光自動(dòng)彎沉儀不必封閉交通,設(shè)備龐大,安全標(biāo)志齊全,安全性好；落錘式彎沉儀必須停車測(cè)試, 對(duì)交通干擾大, 安全性差。
　　5) 激光自動(dòng)彎沉儀主傳感器分辨力是0.6微米；落錘式彎沉儀主傳感器分辨力是1微米。
　　6) 激光自動(dòng)彎沉儀采用美國(guó)的7段跳頻無(wú)線數(shù)字傳輸技術(shù),無(wú)連接電纜,提高了可靠性；落錘式彎沉儀測(cè)試傳感器必須連接電纜,可靠性降低。
　　7) 激光自動(dòng)彎沉儀荷載可以恒定在100kN，其加載過(guò)程靠汽車自身質(zhì)量；落錘式彎沉儀的荷載靠調(diào)整落錘高度,受路面柔硬強(qiáng)度的反力影響,其作用于路面的荷載是變化的, 落錘能量先加載在柔性橡膠座上,而橡膠的彈性硬度決定模擬的動(dòng)載速度，所以其荷載時(shí)間穩(wěn)定性差。
　　兩種檢測(cè)設(shè)備雖然工作原理有所不同，但是數(shù)據(jù)采集密度大，可以準(zhǔn)確的檢測(cè)路面（基）的強(qiáng)度，從而防止因路面材料強(qiáng)度不足而造成的質(zhì)量隱患，從根本上避免路面過(guò)早破壞；在養(yǎng)護(hù)決策方面，對(duì)路網(wǎng)進(jìn)行定期彎沉檢測(cè)，可以科學(xué)的制定養(yǎng)護(hù)方案，合理的分配養(yǎng)路資金；在道路改造設(shè)計(jì)時(shí)，依靠準(zhǔn)確的彎沉檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)路面補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。