实用路面弯沉检测方法

目前，各类弯沉仪已经成为路面结构状况评价的主要手段。根据早期的技术水准，可将路面弯沉仪技术分为三类，即慢速（静态）的弯沉仪、稳态弯沉仪和脉冲式弯沉仪。随着技术的进步，目前又出现了真正意义上的动态弯沉仪和基于波分析的方法，见表13-7。

表13-7　目前的路面弯沉测量技术

1.静态弯沉仪

这是我国使用比较广泛的弯沉仪，包括承载板法、杠杆式弯沉仪（贝克曼梁）、路面表面曲率仪和自动弯沉仪等多种类型。

承载板法虽然可以比较稳定地测定路面的弯沉，但其测定效率较低，难以作为大规模路面弯沉测定的手段使用，相比之下，杠杆式弯沉仪则使用得比较广泛。

杠杆式弯沉仪如图13-5所示，是一种相对简单的测量仪器，测定的是车辆以爬行速度行驶时的路面弯沉。弯沉的测点置于标准轴双轮组的中间，通常有两种加载和测定过程，一是后退加载法，一是前进卸荷法。前者测定的是路面的总弯沉，后者测定的是路面的回弹弯沉。

图13-5　杠杆式弯沉仪

我国一般以前进卸荷法测定路面的回弹弯沉。测定弯沉时应以1～3 km作为一评定路段。检测频率视公路等级每车道每10～50 m测一点，高速公路、一级公路每公里检测不少于80个点，二级及二级以下公路每公里检测不少于40个点。由于影响承载能力的变量众多，可以预料各测点的弯沉值会有较大的差异，因而，通常采用统计方法对每一路段的弯沉值进行统计处理，以路段的代表弯沉值表征该路段的承载能力。另外，沥青面层的劲度随温度而变，路基的模量随湿度而变，因而，弯沉测定结果与测定时路面结构的温度和湿度状况有关。所以，通常是在最不利的潮湿季节或春融季节进行弯沉测定，若在非不利季节测定，应考虑季节修正。同时，路面弯沉值是以20℃为测定沥青弯沉值的标准状态，当沥青面层厚度小于或等于50 mm时无须温度修正，当路面温度在（20±2）℃范围内时，也无须温度修正，其他情况下测定弯沉值均应进行温度修正。综上，可按式（13-3）计算路段的代表弯沉值，作为路面结构强度评价的输入值［4，5］。

式中　——路段内实测路表弯沉平均值，0.01 mm；

s——路段内实测路表弯沉标准差，0.01 mm；

β——目标可靠指标，根据公路等级按表13-8取值；

K1——路表弯沉湿度影响系数，根据当地经验确定；

K3——路表弯沉温度影响系数，按式（13-4）确定：

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式中　T——弯沉测定时沥青结合料类材料层中点实测或预估温度，℃；

ha——沥青结合料类材料层厚度，mm；

E0——平衡湿度状态下路基顶面回弹模量，MPa。

表13-8　目标可靠指标

杠杆式弯沉仪在美国WASHO试验路上首次使用，系采用满载的卡车作为加载工具。该设备结构简单，使用方便，形成了完整的测试方法，曾经得到了广泛的使用。为了减小弯沉测定时的工作强度，自动记录弯沉测定结果，美国加州和法国分别研制了自动弯沉仪。实际上，这是一种自动的杠杆式弯沉仪。加州的自动弯沉仪可以以0.8 km/h的速度连续地以6.1 m的间距测定两个轮迹下的弯沉，法国的自动弯沉仪（La Croix Deflectograph）则能以2～4 km/h的速度、3.5～6 m的间距测定路面的弯沉。

这类弯沉仪的主要缺陷也是比较明显的。首先，测量精度不高。杠杆的支点容易在实验荷载的作用下发生变形，后轴的两个轮组之间以及前后轮组之间都可能造成变形的叠加，影响测量精度，尤其在我国大量使用的半刚性基层路面上。传统的弯沉仪的整个测试过程由人工操作，读数精度难以得到保证。其次，加载模式与实际行车荷载之间具有较大差异，难以模拟实际的行车荷载特性，只能得到爬行速度下的路面弯沉值。最后，测试速度慢，劳动强度大，对交通干扰大，测定人员的安全性差，不太适合于大交通量道路的路面检测。

2.落锤式弯沉仪

落锤式弯沉仪以特定重量的物体、从特定高度自由落下，从而给路面施加一种脉冲荷载。如图13-6所示，施加的荷载可以通过物体的重量和落高来控制，脉冲荷载的持续时间则可以通过缓冲物（如橡胶垫）来控制，简称FWD（Falling Weight Deflectometer）。通常，FWD施加荷载的能力为15～125 kN，用于机场道面弯沉测量的设备则可达250 kN；荷载脉冲时间一般在0.025～0.030 s之间。

图13-6　FWD的基本测试原理

落锤式弯沉仪不仅能够测量路面在载荷载作用下的最大弯沉，而且能够测得路面的弯沉盆，这为路面结构的评价提供了更多的信息。

路面交（竣）工时，应对路表弯沉值进行检测。落锤式弯沉仪中心点弯沉代表值应符合式（13-5）的要求［5］：

式中　la——路表验收弯沉值（0.01 mm）；

l0——路段内实测路表弯沉代表值（0.01 mm），以1～3 km为一个评定路段，按式（13-3）计算：