河北建设集团股份有限公司
摘要：本文通过研究便携式落锤弯沉仪的设备组成和参数、检测原理、检测步骤及稳定性分析，确定了该仪器单点检测频次，通过与贝克曼梁联合检测的方式对路基面质量进行检测，得到了静动弯沉值和静动回弹模量之间的相关关系。
关键词：路基面；便携式落锤弯沉仪；贝克曼梁；弯沉值；回弹模量
1.PFWD设备特性研究
PFWD检测原理将重量为10kg的落锤提高至某一高度并采用落锤锁定夹固定，然后打开锁定夹使落锤沿滑杆自由下落，当落锤落在缓冲垫上时落锤下落产生的冲击荷载通过缓冲垫传递给承载板，再由承载板传递到底座和路基表面，路基表面受到冲击荷载的作用产生竖向位移。产生的位移和压力通过位移和压力传感器再通过数据传输线传入计算机中，计算机会自动根据压力和位移的峰值计算对应检测点的弯沉值L和动回弹模量Ep。
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图1便携式落锤弯沉仪
利用承载板传递给路基表面的最大压力p和最大弯沉值L计算作用于该点的动回弹模量Ep，计算如公式（1）所示。
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（1）
式中：Ep——动回弹模量，Mpa；
δ——承载板半径，cm；
p——承载板下动应力，Mpa；
μ——泊松系数，一般取0.35；
L——最大弯沉值，μm。
PFWD检测有三个阶段：准备、测试、结束。测试流程图见图2。
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图2 PWFD检测步骤
2.PFWD检测方法研究
2.1实际工程概况
本文依托项目为京德高速公路ZT2标粉砂土路基。
2.2试验段设置及联合检测
（1）贝克曼梁法。检测路基面前对检测需要的仪具材料进行检查，待百分表稳定后记录最终读数L2，最后计算贝克曼梁检测静弯沉值LB，如公式（2）所示。
LB=(L1-L2)×2 （2）
弯沉值可以通过公式，得到贝克曼梁反算静回弹模量EB，具体公式见式（6）。
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=
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（3）
S=
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（4）
Lr=
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+ZaS （5）
EB=
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(1-μ2)a0 （6）
式中，Lr——弯沉代表值；
或白灰等标记，并按照桩号由小到大依次编号，检测点布设图如图3所示。
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图3试验段检测点位置分布
Zs——保证率系数，高速公路取2；
P——测定的车轮平均垂直单位压力，标准荷载0.7MPa；
R——当量圆的半径，标准荷载下r=106.5mm；
μ——泊松比，取0.35；
α0——均匀体弯沉系数，取0.712。
（2）PFWD法。首先对测点表面进行平整处理，排出表面不平整因素对侧量结果的影响，然后将设备放在相应的路基测点表面上，轻微旋转仪器使仪器底座与路基表面接触良好，开启仪器，按照2.3检测步骤进行检测，在处理数据时需要的是平均动弯沉值和平均动回弹模量。
2.3检测标准值确定
完成检测后对两种检测方法测得的检测结果进行分析。贝克曼梁法检测的是静弯沉值，并通过静弯沉值可反算静回弹模量；PFWD法检测的是动弯沉值和动回弹模量。在确定PFWD标准值时考虑两个检测量，可利用静弯沉值和动弯沉值计算动弯沉标准值，利用反算静回弹模量和动回弹模量计算动回弹模量标准值。
（1）静弯沉值和动弯沉值相关性分析。在处理数据时采用指数、线性、对数和乘幂四种模型分别绘制静弯沉和动弯沉的回归曲线，如图4-图7所示。
图4-图7为动静弯沉回归分析的四种回归曲线，除对数型外其他三种模型的相关性都很好。其中指数型相关性指数R2=0.8807，相关性最好，得公式（7）：
LP=23.511
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（7）
根据设计要求静弯沉LB不大于120（0.01mm）与公式（7）可求算动弯沉LP的标准值为170（0.01mm）。
（2）静回弹模量和动回弹模量相关性分析。在处理数据时采用指数、线性、对数和乘幂四种模型分别绘制静回弹模量和动回弹模量的回归曲线，如图8-图11所示。
如图8-图11为动静回弹模量的四种模型回归曲线，其中对数型的相关性指数R2=0.956，相关性最好，得公式（8）：
EP=100.68lnEB-401.76 （8）
根据设计弯沉值反算的静回弹模量标准值为EB=77.6Mpa，利用公式（8）计算可得动回弹模量标准值为EP=36.4Mpa。
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图4动静弯沉指数回归曲线 图5动静弯沉线性回归曲线 图6动静弯沉对数回归曲线 图7动静弯沉乘幂回归曲线
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图8动静回弹模量指数回归曲线 图9动静回弹模量线性回归曲线 图10动静回弹模量对数回归曲线 图11动静回弹模量乘幂回归曲线
3.结论
（1）通过对便携式落锤弯沉仪设备的结构组成、检测原理、检测稳定性分析以及仪器的适用场合进行了分析，可知该设备便携性强，操作简单，检测效率高，检测结果能够反映材料的工程力学特性，检测稳定性好，可以对单点进行多次检测，且适用范围广。
（2）通过落锤式弯沉仪法和贝克曼梁法联合检测试验段路基面质量，可得到该仪器检测路基面的动弯沉值及动回填模量控制指标。当静弯沉值为120（0.01mm）时，动弯沉标准值为170（0.01mm）；当反算静回弹模量为77.6MPa时，动回弹模量标准值为36.4MPa。当检测达到这一标准值时路基填筑质量符合规范要求。
参考文献
[1]杨恒.PFWD在红砂岩路基回弹模量快速检测中的应用[J].黑龙江交通科技,2010,33（07）：70-71+73.
作者简介
孙亚东，男，1980年8月20日，汉族，河北保定人，大学本科，高级工程师，研究方向：道路桥梁。
任政界，男，1993年3月21日，汉族，河北沧州人，大学本科，助理工程师，研究方向：道路桥梁。