摘要：长期以来，根据公路行业相关规范标准（《公路工程质量检验评定标准》土建工程（JTG F80/1-2004））的要求，对路基、柔性基层、沥青路面弯沉值评定主要采用的是贝克曼梁或自动弯沉仪测量，对土路基的检测评价，一般均采用贝克曼梁法进行检测。随着2017版的《沥青路面设计规范》和2017版《公路工程质量检验评定标准》的发布，两个标准都将落锤式弯沉仪列入评价检测的设备，特别在新版的《沥青路面设计规范》中，首次明确推荐选用落锤式弯沉仪作为路基和路表弯沉评价的设备。通过大量的比对试验对弯沉车进行调试后，能很好的适用于土路基的弯沉检测。
关键词：落锤式弯沉仪；土路基；弯沉值
落锤式弯沉仪是检测路基路面结构承载力的设备，通过一定质量的重锤落下一定高度发生的冲击荷载作用下,测定路基或路面表面所产生的瞬时变形,落锤式弯沉仪具有测量精度高，测值重复性好，同时还能通过弯沉盆的数据进行模量反算、板底脱空、板缝传荷能力分析等。
1 落锤式弯沉车在土路基检测中存在的问题
虽然落锤式弯沉仪在检测过程中存在检测精度高、重复性好、方便快捷等优点，但是在实际使用过程中，特别是在土路基检测中，也存在着一些问题，分析总结为3大主要原因。
1.1 落锤弯沉值校准和依据
随着行业标准《落锤式弯沉仪》（JJG 133-2017）的发布，国家道路与桥梁工程检测设备计量站逐步开展此类设备的校准和检定工作，该检定规程上明确弯沉传感器的准确性检定是通过将各传感器放置在同一个竖直的串架上，然后将串架放置在靠近落锤设备四分盘附近的水泥板地面上，将落锤的冲击力作为激励，测量落锤系统中各传感器输出位移值与串架上的标准位移传感器输出值之间的偏差，作为评判弯沉传感器测值准确与否的依据。
1.2 落锤弯沉设备自身特性
落锤弯沉仪主要是通过测定一定质量的重锤在一定高度落下时产生的冲击荷载作用下，路基或路表面所产生的瞬时变形。在落锤系统中，影响路面冲击效果的主要有橡胶减震支座，以及底部固定有橡胶片的承载板，为了能使承载板能紧密接触路面，根据行业标准的要求，需将承载板设计成为十字对称分开，俗称四分盘。由于橡胶减震支座、承载板橡胶片以及四分盘的具体设计等没有明确的技术参数，这也导致各厂商之间选择的相关材料性能和设计的机械机构各不相同，从而也导致了虽然对地的冲击力都能保持在50KN，但作用在路表面的冲击效果不尽相同。
1.3 土路基自身特性
当采用落锤式弯沉仪的冲击荷载作用到土路基上时，土路基受力和反弹的特性较为复杂，落锤设备在测量土路基振动速度时的稳定性就要稍差一些，这也会导致落锤设备在土路基上测试时测得的弯沉值的精度和重复稳定性稍差。
2 落锤式弯沉车在土路基检测中的应用与调试
如前所述，本次采用的FWD-150型车载全自动落锤弯沉仪以前的应用场景主要集中在沥青路面或是水泥混泥土路面，很少应用于土路基的检测，导致了该设备在分析土路基上的振动特性时出现偏差，导致设备在土路基初期测试时出现测值异常的情况，后期经过对各种条件下测试的原始数据进行认真分析后，与仪器厂家进行了深入研究并对系统内弯沉计算的算法进行了升级优化。
2.1 该设备与其他厂商设备对比试验
本次在同一土路基测试路段，采用三台国产落锤设备通过点对点测量的数值对比（试验时尽量将测点对正，但受实际试验条件的限制，各测点之间很难完全重合），三台设备测值之间明显也存在一定的偏差。
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图1 在土路基不同弯沉范围内点对点测值对比
为了比较国产设备在土路基上不同弯沉范围上的测值对比情况，我们将该设备与其中一台设备通过点对点的方式进行了测试，相关的测值对比曲线见图1。图中可以看出，设备在该路段上的趋势基本一致，两台设备测的的路基弯沉代表值分别为257.39和260.56，相差很小。
为了比较国产设备在沥青路面测值的一致性，我们在同一段沥青路面进行点对点的测值对比，相关的测值比较如下图2所示（设备2后面3个点测试异常）。测试结果表明，在沥青路面上，各设备测试的路表弯沉测值一致性非常好，同时也说明了当前行业内，落锤式弯沉仪的计量检定在弯沉值较小时的精度控制较好。
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图2 三台国产设备在沥青路面上点对点测值对比
通过上述一系列相关比对试验可以看出，国产设备在沥青路面上的测值都处于同一水平，测值的一致性也很好；在土路基上，同一路段的平均值差异约有40个弯沉值，出现了较大的偏差，表明国产设备之间在土路基上的测值确实存在一定的差异性。
上述试验中该落锤设备与进口设备在土路基上的测试基本保持在同一水平，一致性也很好，也表明有的国产设备与进口设备在测值的准确性上基本达到了同一水平范围。
2.2 设备在土路基上测试时的稳定性试验
下图3为在一段土路基上试验时同一测点不同落锤之间测值的稳定性，每个测点预砸一次，然后再连续落锤三次，比较同一测点各锤测值的差异性。该路段一共测试了36个测点，各测点间的差异性如下图5所示：
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图3 同一测点连续多锤测值对比图
在36个测点中，三锤之间测值变异系数均值为4.3%，最大变异系数为10.5%，表明在土路基上，由于土基自身特性的复杂性，导致各锤之间的测值也会存在一定的差异性，我们在取值时，需按照相关规范要求，在除去第一锤的预砸后，选取后面击锤测值的平均值作为该点的测试弯沉值。
结语：综上所述，通过一系列的对比试验和不断的调试，表明FWD落锤式弯沉仪完全能满足土路基弯沉值的检测要求。同时，在检测过程中要定期对仪器进行比对校准，及时发现检测过程中存在的问题，才能保证检测结果准确有效。
参考文献
[1]中华人民共和国交通部.公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程: JTG F80/1-2004 [S].北京：人民交通出版社，2004.
[2]中华人民共和国交通部.公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程:JTG F80/1-2017 [S].北京：人民交通出版社，2018.
[3]中华人民共和国交通部.公路沥青路面设计规范:JTG D50-2017[S].北京：人民交通出版社，2018.
论文作者:周跃东1,曾雪林2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：土路论文; 设备论文; 落锤论文; 测试论文; 路基论文; 沥青路面论文; 交通部论文; 《基层建设》2019年第27期论文;