深圳市泰科检测有限公司
摘要：近年来，我国交通量不断增多，各种因素都增加了道路荷载量。路基路面是组成公路建设工程的主要部分，其保证了工程质量，客观反映了公路本身的强度与稳定性，因此要合理应用路基路面检测技术。回弹弯沉检测法是检测路基路面的主要方法之一，提高了施工水平。为此，对公路工程回弹弯沉检测方法实行分析，为今后公路建设提供参考。
关键词：公路工程；回弹弯沉检测；应用
引言
公路在建设使用过程，无法避免受到路面荷载与施工质量的干扰，也会暴露公路存在的问题。为快速解决问题，应采取科学的检测方法，综合把握路基路面质量，提高路面的安全水平。在检测路面刚度与强度过程，科学应用回弹弯沉检测方法，发现隐藏的路面问题。因此，应科学应用回弹弯沉检测方法，预防公路发生病害。
1回弹弯沉检测原则
1.1管理科学原则
公路建设中回弹弯沉值检测是主要内容，需根据法律法规，设计可行性的工作流程，以合理方法设定各个环节，从而有序开展各项工作。
1.2质量优先原则
通过回弹弯沉值的大小判断公路的刚度与强度，有利于科学调整道路的使用情况，保证道路的施工质量。如果失去质量基础，则回弹弯沉测试将失去现实应用价值。
1.3程序公正原则
程序公正是指必须根据法律依据处理路面路基，提高施工过程的透明性，获得准确、高效的检测值，提高检测的安全性。
2公路工程回弹弯沉检测的应用方法
2.1路面结构设计的应用
在公路建设初期，公路质量的测量涉及各方面内容，其中至关重要的测量方法是垂直变形与回弹值，即回弹弯沉测量法。比如，在两地间建设一条四车道公路，投入运行期间年平均交通量增长率为10%，结合交通的现实需求，对路基路面回弹弯沉的值科学计算，客观说明路面的刚度和强度。准确计算回弹弯沉的值，满足了公路的塑性要求。设计路面时必须利用相关指数开展回弹弯沉测量，反映了公路的使用状况。
2.2施工控制、施工验收的应用
施工单位需对施工的公路质量定期检测，采取的主要方法即回弹弯沉检测法。施工单位利用该方法，把握完工公路的刚度与强度，未达标的路段令其返工，保证公路的施工质量。工程竣工后，对公路实行回弹弯沉检测，系统了解公路的整体质量，且将其作为支出施工费用的参考。施工中与施工后不断反复检测，保证公路质量达到国家标准，有利于公路安全运行。比如，对公路工程沥青面层实行回弹弯沉值检测。本次检测采取路面回弹弯仪、贝克曼梁、百分表支架等，共计检测28个点，设计弯沉值≤26，与设计标准相符。
2.3旧路补强设计中的应用
旧公路经过长时间破坏，其刚度和强度都会被外力影响，降低了承受值，不能满足人们日常使用公路的要求，此时有必要修补公路，以回弹弯沉的检测方法明确修补完善的程度。回弹弯沉的检测数值偏大时，全面修补公路，回弹弯沉的检测数值偏小时，对公路实行小范围修补。时代的发展，也改变了公路的施工状态荷载承受要求，我国扩大了交通工具的使用范围，逐步提高了对公路的强度与刚度要求，旧公路难以满足时代的发展要求，对公路科学补强设计，提高公路施工质量。
3公路工程回弹弯沉检测方法的应用案例
本文以公路扩建工程为例，比较贝克曼梁、FWD在旧水泥路面沥青加铺结构的弯沉检测适用性。
3.1弯沉检测
3.1.1检测路段
某高速公路为四车道，路面结构为两种形式，即水泥混凝土和沥青混凝土，因路面出现严重的破损，故修补破损路段，加铺沥青混凝土。选择贝克曼梁和FWD检测加铺结构，比较现场的弯沉。
3.1.2检测方案
本次现场检测是分析旧水泥路面沥青加铺结构，合理应用两种弯沉检测技术分析超车道和行车道的代表弯沉值。
贝克曼梁检测时，应用一辆标准轴卡车，后轴重10t，胎压0.7MPa，测量时控制卡车行驶速度，试验选择百分表测量弯沉。而FWD弯沉检测系统应用弯沉传感器和荷载传感器，持续产生大概50kN的冲击荷载。检测点是超车道和行车道相同断面的左右轮迹，间隔20m设置一个点，获取大概1700个点的弯沉信息。
3.2贝克曼梁与FWD实测弯沉对比
3.2.1弯沉统计
选择弯沉标准差、变异指数、代表弯沉实行计算，结果见表2。由此可知，由FWD测量得出的代表弯沉值，相当于贝克曼梁测量的1/3，结果较小，降低了变异指数，数据均匀分布。利用结构强度指数对FWD和贝克曼梁实现评级，前者为优。
表1弯沉检测结果比较
|
检测指标
|
超车道
|
行车道
|
|
贝克曼梁
|
FWD
|
贝克曼梁
|
FWD
|
|
标准差
|
13
|
2.3
|
12.1
|
2.0
|
|
变异指数%
|
76.6
|
30.8
|
61
|
26.5
|
|
代表弯沉
|
38.5
|
11.6
|
39.8
|
10.6
|
|
PSSI
|
70.1
|
99.5
|
66.8
|
99.5
|
|
性能评价
|
次
|
优
|
次
|
优
|
将1km作为评价对象，两种检测技术带来较大的结果差异，贝克曼梁得到的代表弯沉值相当于3.5倍的FWD测量结果。旧水泥路面沥青加铺结构，在水泥板底发生脱空、松散等问题，随之增大局部弯沉，降低结构承载力，具体到检测结果，数据的离散性和变异指数增加，弯沉值增大。由测量结果分析，FWD法获得相对平均的数据，无法客观呈现局部点位的病害。
3.2.2现场取芯检验
对测量结果差异实行检验，在差异较大的结果段落实行取芯作业，合理分析弯沉检测的使用特点。在贝克曼梁检测的较大弯沉位置取芯，对其结果分析，均发现病害，降低路面结构的承载力，而FWD检测产生不到10mm的弯沉，无法及时发现病害，进一步说明贝克曼梁检测的精确度更高。
3.3不同弯沉检测技术的力学模拟
利用有限元软件，结合原路面结构和两种检测技术加载模式的特点，构建有限元模型，分析路面结构的力学特征。
3.3.1材料参数
（1）贝克曼梁静态模拟
对路表弯沉采取贝克曼梁检测时，在路面增加一个准静态荷载，根据要求选择20℃的静态抗压回弹模量。
（2）FWD动态模拟
在路面以FWD增加一个冲击荷载，对力学模型科学分析时，综合研究沥青混合料的黏弹性效应。沥青混合料具有黏弹性，荷载频率和温度均不同程度影响了力学特性，突出了蠕变与松弛特点。
沥青混合料开展松弛模量试验的要求偏高，普通室内试验无法达到标准，一般由复数模量试验转化为基本黏弹性关系确定。
3.3.2有限元模型
路面一般是复合路面结构，采取5m×4m水泥板，为综合了解水泥板的影响，模型中设计4个水泥板，其中一块板的板角增加荷载。水泥板间形成施工缝，假设模型的缝宽1cm。模型选择非均匀划分网络，围绕荷载与结构层实现细分，其他可实行渐进粗分。
在板边和边角位置容易出现脱空，板角是不利于受力的位置，仅考虑板角脱空的状况。在水泥板下的二灰碎石基层形成脱空。设计正方形的脱空区域，科学划分单元，提高计算准确性。板底预留充分的竖向脱空量，比如2-3mm，避免路面板与地基在荷载作用下进行接触。
关于贝克曼梁检测，设计双圆均布荷载为两个矩形均布荷载。以半正弦波说明FWD冲击路面的情况，为更好实现网格划分，把圆形均布荷载等效为正方形。
3.3.3模拟结果
由贝克曼梁检测有限元模拟结果可知，路面未出现脱空时，路表弯沉为24.7mm；路面出现脱空时，路表弯沉快速增加，为62.2mm。
从FWD检测有限元模拟结果可知，路面未出现脱空时，路表弯沉为6.0mm，路面出现脱空时，路表弯沉增加为11.8mm。
经对比可知，FWD弯沉几乎不会被脱空影响，而贝克曼梁弯沉更容易被脱空影响，说明FWD检测时荷载作用时间短暂，应力很难到达水泥层结构，不利于准确识别水泥层存在的病害，故选择贝克曼梁法实行弯沉检测。
4公路回弹弯沉检测法的应用问题及改进
4.1存在的问题
4.1.1确定温度影响系数程度复杂，缺少温度的修正
回弹弯沉检测中温度是一个关键的影响因素，应联系温度的变化规律合理调整系数，获得合理的弯沉检测值。但目前的现实操作，大多数检测员一般不注意改进温度系数，这样难以获得正确的检测数据。
4.1.2弯沉检测难以实现客观准确
不同的检测员，在操作方式、操作流程和操作标准方面存在明显的差异，因此造成操作的结果出现很大的出入，难以获得准确的检测数据。在具体操作中不能以一次检测结果判定公路的综合性能，而是综合各方面情况系统考虑，经过客观对比，提高检测结果的精确性。
4.2改进措施
4.2.1提高检测人员的素质
我国当前的回弹弯沉检测人员队伍整体素质不高，降低了公路检测能力，联系现实的情况，培养素质较高的检测人员，全面落实公路检测工作。
4.2.2增加成本投入，严控资金的使用
为全方位推进公路回弹弯沉检测工作，要建立专门管理资金的部门。我国目前在公路检测方面投入的资金存在很多问题，不利于我国公路检测工作的可持续发展。为提高公路检测工作的效率，有必要追加资金投入，保证资金使用充足，另外，还要建立有序的资金使用程序。
4.2.3建立健全公路回弹弯沉检测管理档案
工程结束后，有关部门要构建管理公路回弹弯沉检测管理档案，真实记录今后的检测工作，有利于今后实施查档，提高检测的效率。
结束语
现今，国内外公路检测中通常使用回弹弯沉检测方法掌握路基路面的承载能力，路基回弹弯沉值不只客观呈现建筑物的刚度与强度，并且还密切联系公路的现实使用情况，准确的测试保证了公路的利用质量，强化管理公路施工效率，采取行之有效的手段实现管理。
参考文献：
[1]马超，汤春宇.回弹弯沉检测方法在道路路基路面检测中的应用分析[J].百科论坛电子杂志，2019，000（018）：124-125.
[2]冯建.公路路基路面检测中回弹弯沉检测方法的应用[J].江西建材，2019，000（007）：32，34.
[3]杨东涛.落锤式弯沉仪模量反算精度影响因素分析与评价[J].公路交通科技（应用技术版），2019，v.15；No.172（04）：67-70.
[4]鲍宇.关于沥青路面施工质量检测项目及检测方法的研究[J].居舍，2020（15）：190-190.