山东高速工程检测有限公司 山东省济南市 250002
摘要：伴随着车辆通行量的增加与道路运载时间的延长，道路弯沉指标检测的稳定性与时效性越来越低。针对这一问题，通过激光式高速弯沉仪进行检测有助于提高安全性与检测速度；该设备的出现有效解决了较远距离的高速公路检测要求，提升了公路养护效果，还有待进一步推广应用。接下来，笔者结合实践研究，就激光式高速弯沉仪在运营高速公路检测的应用进行分析，提供借鉴。
关键词：激光式高速弯沉仪；运营高速公路；检测应用
现阶段，公路技术状况调查指标包含：路面损坏、平整度、车辙、抗滑性能、路面结构强度等。通过路面弯沉数据可以评价路面结构层总体强度与承载能力，这与路面技术状况检测有着密切的关系。传统的弯沉检测存在检测效率低、安全性差、人工干预过多等问题，在交通量较大的运营公路路面进行弯沉检测存在较大的困难，无法满足当前公路快速无损检测的需求，与当前路面技术状况检测技术的发展趋势还存在较大差距，而激光式高速弯沉仪有效地解决了这一问题，具有精准性高、安全性强、检测效率高等优点。
一、现行路面弯沉检测设备
（一）贝克曼梁
贝克曼梁法检测弯沉起源于国外，主要应用在路面设计与施工过程中的弯沉检测，我国目前也大批量采用该方法作为路面设计中模量确定的标准方法。贝克曼梁法结合了杠杆原理，通过载重汽车对路面进行加载，借助百分表检测路面回弹变形量。但是，贝克曼梁法容易受到轮胎大小、承载量、轮胎压力影响，需要做好车辆选择。此外，在弯沉检测过程中也要注意支点变形更正、温度更正、季节影响更正等。尽管该种操作简单，对检测单位和技术人员的要求不高，不过无法保证测试结果的准确性。贝克曼梁检测需要投入一定人力资源，检测速度在2--5km/d，效率低、安全无法保证、经济投入大。
（二）自动弯沉仪
上世纪末，我国开始引进自动弯沉仪，这种检测方法实质上与贝克曼梁法类似，通过检测车后轴自重对路面施加荷载，等同于贝克曼梁探头放置在汽车底盘下端，节约了较多人力投入。同时，能够持续检测，检测速度达到5km/h。自动弯沉仪结构为测量机构、测试、微机系统、数据搜集、导向机构、制动机构构成，采集的弯沉数据属于静态弯沉。贝克曼梁测值为回弹弯沉；自动弯沉仪测值为总弯沉，相互配合。自动弯沉仪在具体检测时容易受到人员、环境等因素干扰，同时由于行车速度过低仍然存在安全隐患。
（三）落锤式弯沉仪（FWD）
FWD目前广泛应用于路面弯沉检测工作中，借助计算机控制系统将规定荷载的重锤通过液压传动提高到一定高度自由下落，产生的冲击力作用在荷载盘上，对路面施加脉冲荷载，造成路面顶层出现瞬时变形，通过地震波传感器采集位移量，检测动态荷载作用下的动态弯沉与弯沉盆曲线。检测数据可以反算路面结构层动态模量，综合评测路面承载能力。FWD检测的路面弯沉为动态弯沉，检测速度在20--30km/d。FWD检测需停车进行测试，出于安全考虑，需要对检测路段进行封闭。
（四）激光式高速弯沉仪
至今为止，激光式高速弯沉仪是最为先进的设备，在快速行驶中通过激光多普勒效应检验地面在行车荷载作用下的垂直下沉速度，经过惯性系统记录多普勒激光传感器的振动状态与运行姿态，主要功能为：更正计算机路面具体弯沉状态的速度。经过速度传感器准确检测到测量点沉降速度，结合测量点相对在车轮中心区域与沉降状态，通过相关理论获得弯沉盘曲线数学方阵。最后根据车轮压力得出精确的弯沉值。
激光式高速弯沉仪的激光扫描到移动物体，反射回来的激光波长会发生变化，变化量与物体移动速度有着直接联系。将反射波和原有波干预生成能量，经过检测能量大小，并展开系列计算能够得到相关速度。激光式高速弯沉仪测值属于动态弯沉，路面状态与正常行车作用基本吻合，检测速度在70--90km/h，能够按照正常行车速度在高速公路上检测，检测效率大为提高。同时，对运营公路的交通流无干预，安全性强。
二、激光式高速弯沉仪在运营高速公路检测中的应用
（一）应用实践概况
某高速公路长约300km，路面设计宽度在24.0，双向4车道，设计时速为100km/d。设计承载：汽车而-超20，挂-120。位于平原腹地，弯沉设计参数在23.3（0.01mm）。在本年检验期间根据标准要求，以50m作为一个计算区间对路面弯沉展开统计，选择K1074+000-K1084+000段与K1086+000-K1096+000两段20km作为案例。
（二）路面结构强度评价标准
路面结构强度评价指标采用路面结构强度指数PSSI进行评价，计算公式如下：
（三）两种设备对比试验
1、路段选取
弯沉参数选择不在同一水平但路面结构相近路段，使用ZOYON-LDD激光动态弯沉检验车和Dynatest8000型落锤式弯沉仪进行对比试验。
2、试验环节
第一，通过自喷漆标记路段起末地点，在起末前200m标记用于ZOYON-LDD的加速起点。第二，选取各路段100m顺着纵向位置间隔10m使用喷漆喷点标注，用于Dynatest8000检测点。第三，立足于试验段起点，根据相关公路路基标准要求的T0953--2008检测喷漆点的路面弯沉，直至检测段终点完成。第四，Dynatest8000检测结束后，10min后当路面恢复后展开ZOYON-LDD的路面弯沉检测。第五，ZOYON-LDD准确检测，承载车在检测路段的前200m加快速度，当通行至对比路段后准确检测，检测速度需要确保达到72km/d且匀速行驶。第六，ZOYON-LDD承载车在行驶阶段，尽可能让激光器的光电标准喷漆点，行驶到终点后停止搜集。第七，第三至第五环节反复检测。第八，检测结束后按照10m距离作为段长，展开数据分析获得检测路段的弯沉参数。
此外，利用相同试验环节结束全部试验路段的数据搜集。经过推算得出相关方程式，LB=a+b*LHLD,LHLD、LB分别是ZOYON-LDD与Dynatest8000的弯沉参数。获得回归方程式有关参数R。
3、结果比较
参照比较结果高速激光弯沉车和落锤式弯沉仪回程方程是：LB=0.991+1.013×LHLD，相关参数R是0.998。
结语
综合分析，第一，相对于以往检测形式，高速激光弯沉仪在高速公路的路面检测效果更强，安全性高，保护了检测人员人身安全。在今后发展中，值得进一步推广与应用。第二，高速激光弯沉仪在检测结果上与现行检测设备的相关性较强。第三，笔者所说的高速激光弯沉仪和落锤式弯沉仪相关性只适合应用在选择路段的路面弯沉。在各区域、路段、路面结构、材料等环境下，容易受到相关性影响，有待进一步认证与研究。
参考文献
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论文作者:陈铮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/23
标签：路面论文; 激光论文; 速度论文; 路段论文; 高速公路论文; 荷载论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;