车载落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用分析

车载落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用分析

金磊

阿克苏地区塔里木建设工程质量检测有限责任公司 新疆维吾尔自治区 843000

摘要：日前，我国公路工程行业高速发展，大量新技术、新工艺频频涌现，并得以广泛应用于具体公路工程项目。以公路工程为例，其在项目建设阶段也开始应用经济性更为理想的车载落锤式弯沉仪，以提升检测速度，节约人力成本。文章即在简要介绍车载落锤式弯沉仪应用原理和应用优势的基础上，结合具体公路工程，分析车载落锤式弯沉仪实践应用，期望以此提升车载落锤式弯沉仪应用水平，为后续阶段相关公路工程项目检测工作开展提供参照。

关键词：公路工程；应用原理；车载落锤式弯沉仪；路基

引言：在公路工程项目建设阶段，施工单位应高度关注路基、路面承载力情况，采取有效措施，强化路基硬度，降低路面变形风险，确保公路工程高效应用。本文即对车载落锤式弯沉仪在公路工程检测工作实践中的应用予以研究。

作为评价公路路基、路面承载力的一项重要指标，弯沉是指车轮在标准车载荷下的位置产生的总垂直或垂直回弹变形。长期以来，我国公路检测单位主要应用贝克曼梁法对路面弯沉情况进行检测，但随着日前我国公路工程里程的增加，如仍然沿用贝克曼梁法，不仅会增加人力、物力资源投入。同时，贝克曼梁法应用成本高、检测速度慢，无形中还会增加公路工程施工时间。因此，检测单位要结合工程实际和现场情况，选择更加方便、快捷的无损检测设备，对公路质量进行全面、细致检测，以延长公路应用周期。

作为一种操作便捷、应用高效的无损检测设备，车载落锤式弯沉仪目前在公路路基路面弯沉检测实践中广泛应用，不仅可节约检测时间、保障检测结果准确性，同时还可降低检测费用，提高公路养护管理水平。基于车载落锤式弯沉仪的优越价值，文章对其于具体公路工程项目中的实际应用予以研究。

1贝克曼梁法与车载落锤式弯沉仪对比分析

1.1工作原理

贝克曼梁法主要以杠杆原理为基础，主要应用后桥10t标准轴BZZ-100载重车，对车轮间隙在特定标准轴载下于路基、路面产生的竖直变形值进行手动读取。应用贝克曼梁法，施工单位可掌握公路路基、路面表面弹性弯沉值情况。

施工单位在应用车载落锤式弯沉仪时，可利用计算机系统控制液压系统，当操作人员启动落锤装置后，落锤即会从一定高度上落至承载板，其产生的冲击力会经过承载板到达检测位置，检测位置表面会出现瞬时变形，此时位移传感器即会对变形情况予以检测并记录相应数据，并将相关信号发送至计算机设备，施工单位即可对公路路基路面抵抗变形的能力予以准确评价[1]。

1.2应用对比

一方面，从以往阶段下常用的贝克曼梁法来看，其在具体应用阶段，主要存在如下问题：（1）手动操作模式下，检测人员工作强度较高，影响工作效率和检测结果可靠性；（2）贝克曼梁法检测结果深受支点变形影响；（3）该项检测方法仅可测量车辆静态荷载作用下路基路面单点回弹弯沉值，无法反映公路路面结构在驱动载荷下弯沉盆整体形状等；（4）贝克曼梁法并不适用于对路网长期跟踪观测。

另一方面，从车载落锤式弯沉仪来看，其相比于贝克曼梁法而言，应用价值可归结于如下层面：（1）解决了以往阶段下检测操作受人为因素、气候条件影响因素严重等缺陷，在具体应用阶段，可准确掌握实际动荷载作用下路基、路面变形情况；（2）该项检测方式测量效率快、测量精度高，可取得理想的模拟行车荷载动态变化效果；（3）施工单位在应用车载落锤式弯沉仪时，操作具有全自动一键式特征，即：可利用计算机设备对数据进行自动化收集、整理和处理，不仅可提高检测效率，还可减少人为失误，保障检测结果准确性；（4）车载落锤式弯沉仪同时还配备安全保障功能，检测单位在应用该项仪器进行检测工作时，当车辆进入移动状态后，设备即会启动自我保护功能，检测安全性得以有效强化；（5）车载落锤式弯沉仪细节设计更加完善、加工工艺更加加密，结构性能稳定，使用周期相对较长；（6）车载落锤式弯沉仪具有高度安全性，设计人员为其安装了高强度平台，同时，还于拖车尾部设置了双层吸能结构，即便车辆发生追尾情况，机器也会正常运作；（7）施工单位在应用车载落锤式弯沉仪对水泥混凝土路面进行检测时，可全面掌握弯盆形状、节点荷载传递效应、混凝土板与基层接触情况等[2]。

2公路工程概况与测点位置选择

2.1公路工程概况

本研究所选公路工程属于扩改建工程，该路段弯沉情况相对来说较为严重，为深入掌握路段路基具体弯沉情况，施工单位选择应用车载落锤式弯沉仪。

2.2测点位置选择

本工程可应用自动化连续检测设备，施工单位为确保检测工作有序进行，保障最终检测效果，将测点间距设置为20m，并在与道路拓宽线距离为1m的区域，设置车轮轮迹带，在此基础上，检测人员将测点作为圆心，确定半径为15cm，进行喷漆处理并标记测点。本工程最终设置弯沉检测测点为25个。图1为测点位置示意图。

图1  测点位置示意图

最终检测结果显示，本路段路基弯沉测试值分布呈现出一定的不均匀性，同时，数据变异性较强。施工单位应结合相关标准规定，剔除异常值，并于短时间内落实相关处理工作，以保障检测结果准确性。

本工程所选传感器为CFWD-10T，在检测路基弯沉效果理想，且其相比于贝克曼梁法而言，剔除异常值后数据可靠性、相关性更优越，检测效果更契合公路工程检测需求。

3车载落锤式弯沉仪在公路工程检测中的实际应用

本环节对车载落锤式弯沉仪于公路工程检测中的实际应用进行分析，主要从基层、面层检测、施工流程和弯沉数据处理三方面切入。

3.1基层、面层检测分析

3.1.1水泥稳定碎石基层弯沉检测

以相关质量检验评定标准为依据，施工单位在对公路水泥稳定碎石基层进行检测时，要重点检测其压实度、平整度、厚度和强度，并不包括回弹弯沉指标，此种规定主要考虑了两方面原因：一方面，水泥稳定基层属于半刚性基层，其龄期相对来说较长，随着其应用时间的增加，早期存在的较小的回弹模量会逐步增长，且应用时间差异也会导致弯沉指标不尽相同。另一方面，相比于其他基层而言，水泥稳定基层回弹模量普遍在1200Mpa-1500Mpa范围内。施工单位在进行公路沥青路面设计工作时，考虑到存在的设计回弹弯沉值，决定对CWFD-10T的适用性予以检测。

本工程最终选择K18+020-K17+040为试验段，在进行弯沉检测工作时，选择应用CTWD-10T。

3.1.2沥青混凝土面层弯沉检测

现阶段，在公路工程建设项目中，沥青混凝土作为面层材料广泛应用，本工程选择K18+020-K17+040为试验段，长度为1km。施工单位应结合沥青混凝土面层具体特征，在不干扰交通的前提下，于行车道边缘1m位置科学设置轮迹带测点，科学组织弯沉检测工作，以保障最终检测质量。

3.2施工流程

3.2.1准备工作

施工单位在应用车载落锤式弯沉仪进行检测工作时，应于前期对所选测试路段路况进行全面分析，为后续检测工作开展创造基础条件。检测人员在布设测点时，要科学选择具有典型性的路段作为测试路段，以测试需要为依据，确定测点间距，如有需要，检测人员也可应用距离传感器确定测点位置。同时，检测人员应明确：车载落锤式弯沉仪需要拖车检测，故需提前进入现场，调整设备高度，确定设备位置，连接传感器后，对装置测试杆与车辆底部间距离灵活加以调整。依次确定重锤质量和落高等，确保重锤在落下后所产生的冲击荷载在相关规定范围内。另外，检测人员应在设备运转前期，再次检查弹簧位置和传感器装置运行状态，对检测设备性能进行细致检查，确保设备各项指标性能契合要求。在此期间，检测人员还需根据说明书，标定位移传感器，严格控制检测精度。毋庸置疑，准备工作是整项检测工作中内容最多的工作环节，需要施工单位各部门通力协作、互相配合，最大程度的排除相关影响因素，保障检测结果准确性。

3.2.2测试流程

测试流程具体而言可分为三个步骤：一是检测人员应在正式检测前期，依次安装传感器、承载板等，为避免承载板位置影响检测结果，检测人员应确保承载板中心位置与测点相对，确保重锤自由落下；二是待落锤装置通电后，即可正式启动，此时检测人员可对落锤装置高度进行灵活调整，确保其在装置启动后实现动态运动目标。在重锤运动过程中，其与承载板距离决定最终的冲击荷载力，在多次反复运动后，弯沉仪运动状态即会趋于平稳，检测人员要及时固定重锤，并记录检测数据，为保障数据准确性和有效性，检测人员需保证各测点测试次数在3次左右，最终取检测数据平均值；三是完成检测后，需提起承载板、传感器，进行后续测点施工。

3.3弯沉数据处理

最终检测结果显示，弯沉处于9.8—183.1（0.01mm）区间内，平均值为49.45，标准差为46.14。而基层原始弯沉处于20—50（0.01mm）区间内，弯沉数据说明离散性较强，可基本确定奇异值点。同时，施工单位为强化检测数据可靠性，需结合剔除方法间差异，针对性构建相应的剔除方案。

本工程应用车载式 CTWD-10T 仪器，该仪器搭载了弯沉仪数据处理软件，施工单位依托该软件可实现剔除处理自动化目标，同时还可对标定系数进行计算，可以显著降低检测人员工作量、减少其工作时间。且该软件操作便捷，检测人员只需输入弯沉原始数据、沥青面层泊松比和公路系数等数据，软件即可自动进行计算[3]。另外，该软件精准度较高，测定迅速，可模拟实际行车荷载，满足检测要求。 但在试验前期，检测人员应落实检查工作，避免其产生掉线问题，影响检测工作有序进行。

结束语：

总而言之，在我国公路工程建设事业长足进步背景下，公路工程检测技术也日渐成熟，并开始向自动化、高精度方向发展。在公路工程结构质量检验工作实践中，路基、路面弯沉为不容忽视的检测指标，因此，本文提出车载落锤式弯沉仪，依托其所具有的高精度、有效性和自动化优势，将其应用于具体检测实践，以实现无损检测目标，保障公路工程建设质量。

参考文献：

[1]付彩霞.车载落锤式弯沉仪在公路检测中的应用研究[J].技术与市场,2020,27(08):64-65.

[2]陈婷婷,张晓萌,韩文扬.基于落锤式弯沉仪的水泥混凝土机场道面弯沉检测[J].山东交通科技,2020(03):22-24.

[3]黄建东,谷丰,陈洁,洪陈杰.车载落锤式弯沉仪在公路无损检测中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2018(15):84-85.