试析落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用

试析落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用

李益文  王振波  李玉

四川省公路规划勘察设计研究院有限公司  四川成都  610000

摘要：公路工程在我国社会经济发展中占据核心地位，强化工程质量控制就显得尤为重要。在实际的检测中，弯沉值是关键指标，故本文就对弯沉检测技术的分类、落锤式弯沉仪的工作原理进行了分析，并进一步对落锤式弯沉仪的应用优势进行了明确，展开了其检测作业程序及具体应用的探讨，旨在不断提高工程质量检测水平，推动公路工程的稳定、长久发展。

关键词：落锤式弯沉仪；公路检测；技术分类

针对公路工程而言，在其质量控制中，检测是必要且关键的环节之一，基于检测结果的前提下，可有针对性的展开工程实践，或是为质量控制的展开提供可靠的数据支撑等。在进行检测时，弯沉值是重要指标，可为检测结果的准确性提供保障，期间落锤式弯沉仪发挥着关键性的作用，能为该项指标的获取提供保障[1]。基于落锤式弯沉仪的前提下来说，其是一种动态检测设备，有效 攻克了传统贝克曼梁检测存在的弊端，促进了检测效率及质量改善，提高了检测的准确性，获得了客观的应用成效。

1 落锤式弯沉仪的工作原理

弯沉值主要是指路基路面于汽车标准轴载作用下，汽车轮隙位置发生的垂直变形。路面加载的方法较多，涉及静力、稳态动力及脉冲动力弯沉检测等，前者主要是基于贝克曼梁式弯沉仪的前提下，实现相关数据的获取，具备传统性特点[2]。现阶段，在公路工程的检测中，脉冲动力弯沉检测得到了广泛的应用，期间需依靠落锤式弯沉仪。

在应用落锤式弯沉仪时，想要启动落锤装置，就需依靠液压系统，该系统由计算机系统进行控制，具备自动化、智能化等特点。从某种程度上来说，落锤式弯沉仪的使用也是计算机发展而来的一种产物。基于计算机系统控制下，液压系统可确保重锤在特定高度下实现落体运动，期间所产生的冲击力会作用在承载板以后，促使作用力自动传输至路面，当路面受到冲击荷载后，就会发生瞬时变形，即弯沉盆。一般而言，公路工程的荷载大多在12至60kn范围内，故对于落锤式弯沉仪的应用，就可达到模拟车辆对路面动态荷载过程的目的，将多个传感器合理的布置在测点周围，并将传感器和测点间的距离控制在合理范围内，当路面受到荷载作用的影响发生变形后，传感器可自动传输相关检测记录，且结果也会通过传感器传输至计算机系统内，此时该系统就会获取两项检测指标，即弯沉盆、动态弯沉。在实际的检测中，落锤式弯沉仪应用后所获取的效果数据，可为路面各结构层、路基等材料的动态弹性模量计算提供参考。从上述内容可看出，落锤式弯沉仪的应用，除了可模拟路面动态荷载过程外，还能为路面承载能力的综合评估提供重要依据[3]。

2落锤式弯沉仪在公路检测中的作用

2.1及时发现质量隐患，并展开针对性的控制

在应用落锤式弯沉仪的过程中，其凭借不会受到气压变化误差、人为读表误差等因素影响的优势，测试结果的可靠性也就非常高，如表1的数据中就计算了Y = AX + B，将所得数据与贝克曼梁所得数据进行比较，提示落锤式弯沉仪结果的精确性更高。通过对落锤式弯沉仪的合理应用，除了可确保结果的准确性外，还能实现对路基，或路面各结构强度的快速检测及合理评估[4]。另外，在实际的施工中，基于结构层模量反算、逐层检测的前提下，能够及时发现质量控制隐患，及时处理，从根本上为工程质量提供保障。

表1两种不同仪器的测试数据对比表

2.2有利于综合评定公路路面及路基的承载能力

在公路检测中，落锤式弯沉仪的应用，可对改（新）建公路的路面、路基综合承载能力的检测及评定提供支撑，且对于工程竣工，或是交工验收的评定提供可靠的数据依据。例如，对于已经竣工的路面进行检测，期间运用弯沉检测方法，主要是对全线路面弯沉（盆）的资料、信息进行收集，基于路面弯沉相关资料，或是数据的前提下，利用分标段的方法评定路面、路基的施工质量及其综合承载能力[5]。

3 落锤式弯沉仪的优势

在对公路工程的弯沉值进行检测时，落锤式弯沉仪常见的一种设备，具备先进性特点，相较于传统弯沉检测设备，优势主要体现在以下内容中：

3.1检测效率较快，检测耗费时间较短。在实际的检测中，通过对落锤式弯沉仪的应用，基于放板、落锤等过程的前提下，所用时间大多在40秒左右。但就既往传统检测来说，所用时间则在3分钟左右。由此可看出，采用落锤式弯沉仪，有利于促进检测效率的提高，避免了不必要浪费问题的发生。

3.2检测精度较高。针对公路工程而言，质量检测工作中应用传统检测，荷载发生器的波形标准往往会受到各种因素的影响，包括传感器、仪表等。而落锤式弯沉仪的应用凭借传感器、仪表精度较高的优势，其检测中所获取的波形标准也相对较高，这就进一步促进了检测精度的提高[6]。

3.3荷载控制精度较高。基于落锤式弯沉仪的前提下来说，其使用的目标荷载具备较高的精度，这也就直接促进了荷载控制标准的提高。

3.4基本不会受到外部因素的干扰。在公路工程的检测中，落锤式弯沉仪的应用，基本不会受到人为、环境等外部因素的影响，其是一种自动化检测装置。而相比之下，传统的贝克曼梁法的使用就极易受到外部因素的影响，进而导致检测结果不准确。

3.5数据重复性及复现性较高。针对落锤式弯沉仪而言，其凭借数据重复性及复现性较高的特点，实际检测中误差也就较小。

4实例探析落锤式弯沉仪在公路工程检测中的应用情况

4.1 工程概况

本文以某公路工程检测中落锤式弯沉仪的运用为例展开详细分析。该工程是高速公路施工项目，某路段底层所用的石灰土厚度为29cm，施工中填充分成了两次进行，铺筑厚度分别为19cm、10cm。在实际的施工中，为避免施工质量及石灰土厚度与相关标准要求不相符情况的发生，就需严格遵守相关规范，充分考虑施工规定时间，第一次铺设石灰土时，其路面结构中存在较大的空气空隙，无法满足施工要求，进而就展开了第二层的铺设，主要以第一层为前提，当水灰土厚度满足相关要求后予以压实处理。当公路工程施工结束后，就需检验该施工路段，考虑到大型货车装载量较大，故总重量也就会随之提升，进而就会影响路面。因此，在检测路段质量时，就可合理运用落锤式弯沉仪，有利于促进测量数据准确性的提高，且也在一定程度上降低了时间成本。

通常情况下，公路工程的路面承载量在15至50KN范围内，故在实际应用落锤式弯沉仪时，就需模拟计算路面承载过程，以确保所得出的结果更具说服力。值得注意的是，我国国土辽阔，受各地区地势差异的影响，公路建设路面的深度也不尽相同。以本工程为例，路基支撑材料应用不同，且路面结构具备较高的复杂性，深度无限的路基结构层，加之公路建设周围河流、土壤等因素的影响，汽车荷载重量及受力往往不均。在对不同的公路进行测定时，就需将感应装置安装在周围，将各检测点的距离控制在合理范围内，路面经重型车辆碾压就会有弯沉值形成，传感器可结合设备传出的信号生成相关的检测记录。另外，还会和计算机形成特定联系，结果也会直接传输至计算机中，检测人员通过计算机就可获取相关检测数据，充分体现出了检测指标的动态性特点[7]。此外，此检测方法的应用，还能模拟路面负荷情况，不仅发挥着检测作用，也能综合判断路面的承载能力。

4.2 对比试验

4.2.1 选择合适的路段

在选择测试路段的过程汇总，需确保其与公路实际情况相符，可代表本地区的路况，经详细的对比，将动弯沉转换成回弹弯沉值，测量人员选择的路段距离为500-800m，弯沉值也发生了相应的改变。

4.2.2 实验步骤

（1）实验过程中，使用弯沉仪测定时，需确保与之匹配测定的车可满足双轮荷载要求，并对测试路段进行标记。

（2）对于回弹弯沉而言，其标准非常严格，基于定点测量的前提下进行，开走弯沉测定车，测定点以15cm为半径画一个圆，并在测试路段作一个标明处理。

（3）承载板和圆圈对应，避免误差超出20mm范围，对同一弯沉点进行测量时，需将测定的间隔时间控制在20分钟范围内。

4.2.3 对比实验结果

本路段的测量结果见表2所列，某地区两地改建公路之间的实验数据见表3所列。

表2本路段的测量结果

假设x、y之间线性要求为y=Ax+B，x、y二者之间有良好的线性关系，通过回归计算，A、

B值与系数R确定出来。

（y-Ey）/Sy=R（（x-Ex ）/Sx ） .................................（1）

 R=（Exy-EXEY）（/ SXSY）...........................................（2）

表3某地区两地改建公路间的实验数据表

通过整理公式1得出：

Y =（R（sy/sx））x +（Ey - R（sy/sx）Ex）..............（3）

A=R（SY/SX）

B=EY-AEx，y=Ax=B......................................................（4）

Xi、Yi 和（Xi*Yi）的平均值分别为 Ex、Ey、Exy，将Ex、Ey、Exy、Sx、Sy随机变量的特征值在代入公式前算出，结合公式（2）、（3）、（4）将A、B、R的值算出。

4.3本公路工程中弯沉仪的检测程序

针对公路工程而言，检测中所应用的落锤式弯沉仪，可进一步促进检测效率的改善，在工程质量监管方面发挥着关键性的作用。同时，落锤式弯沉仪的检测步骤也较为简单，结果可在短时间内获取，故在我国公路测量中得到了广泛的应用。以下为弯沉仪的使用步骤：

4.3.1 准备工作

测量前，要合理的选择测试路段，并提前剖析该段路况，尽量减少或避免检测工作的展开受到影响。落锤式弯沉仪的使用需应用到拖车，检测人员也需提前进入测试路段，将设备放置在合适的位置，并锁定该位置，连接传感器后，当检查装置测试杆达到行驶车辆底部距离后，即距离不可低于14cm。同时，设备运转前，也需对弹簧装置进行检查，确保传感器装置性能完好，检测中能够对弹力进行控制。在路面建设不断升级的背景下，弯沉指标也会于实践中持续改进，期间落锤式弯沉仪发挥着重要支撑作用，可促进道路建设合理化、科学化的提高，为后续工作的顺利展开奠定了扎实的基础。在此过程中，需将检测设备摆放在适当的位置，完善各项准备工作后，就需实现设备通电试运行，避免设备使用中发生故障，并设置在规定参数内，就可展开下一阶段的工序。在检测中，准备工作是基础且必要条件，涉及的环节较多，需各部门人员积极配合，旨在提前排除影响公路检测的因素[8]。

4.3.2 测试过程

检测落实前，需对所需承载板、传感器等传输仪器进行安装，这主要是因为承载板的位置直接影响着检测结果的准确性，确保承载板位置与检测点的一致性，可为落锤式弯沉仪的自由落体提供保障。当承载板的位置满足了安放原则后，放好传感器就可实施检测，启动落锤装置，基于高度的前提下，对落锤装置的高度进行设定，以避免装置启动后动态运动过程无法实现等情况的发生。在运动过程中，落锤式弯沉仪重锤可基于举例承载板高度的前提下产生不通过的冲击荷载力，反复运动几次后，弯沉仪的运动状态也会逐渐变得平稳。另外，检测人员需及时固定好重锤，结合运动次数对检测值进行准确的记录，尽可能的降低外界因素的干扰，现场检测人员数量要合理，一般不超过5名，检测时避免被打扰，严格遵守相关步骤有序的展开检测，这对于促进检测效率的提高也起着积极的意义[9]。

4.3.3 数据评估

针对落锤式弯沉仪检测而言，其需在各位置展开测量，以避免测量结果准确性较低等情况的发生，对此相关检测人员就需确保所获数据的全面性。在实际的检测中，合理的应用效果设备，避免盲目使用情况的发生，有机衔接检测各环节，为检测工作的顺利展开提供保障，这也是促进数据全面性及合理性提高的关键。值得注意的是，公路检测中可能会出现和设计方案不同的情况，或是各类误差，对此现场检测人员就需深入分析，准确的进行识别，基于问题的前提下有针对性调整方案，并对数据和之前预判的偏差大小进行评估，以更加准确判断公路质量。公路施工的展开，数据是重要理论依据，而落锤式弯沉仪的应用，不仅可确保检测效率，且也能进一步明确检测数据是否存在误差，经专业手段在误差控制在允许范围，获取相关数据后保存，确保后续工作的合理展开。

5 结束语

综上，新时代背景下，我国公路建设项目逐渐增多，有效推动了经济发展水平的提高，但目前仍然存在公路建设质量较差的情况，与基础设施有待完善等有一定关系，不利于公路充分发挥其功能。在公路工程建设质量，质量问题属重要问题之一，而确保质量检测方案的合理性，则可实现工程的全面检测，不仅可促进公路质量的改善，且也能延长其使用寿命。落锤式弯沉仪应用于公路检测中，通过对该设备的合理应用，可获取较为准确的检测数据，从而为公路质量的判断提供可靠依据，在促进公路工程检测水平提高方面起着积极的意义。

参考文献

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[3]金雄.落锤式弯沉仪在公路检测中的应用[J].交通世界,2020(08):93-94.

[4]陶薇.车载落锤式弯沉仪在公路无损检测中的应用[J].中国新技术新产品,2019(11):87-88.

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[6]乔大放.落锤式弯沉仪在公路检测中的实践与分析[J].建材与装饰,2018(02):271.

[7]李枫,朱琼.工程检测中落锤式弯沉仪的应用[J].黑龙江交通科技,2017,40(12):190-191.

[8]黄添华.落锤式弯沉仪在公路弯沉检测中的应用[J].建筑技术开发,2017,44(15):83-84.

[9]熊良,周红星.浅议落锤式弯沉仪在公路检测中的应用[J].黑龙江交通科技,2016,39(11):174+176.