公路路基路面检测中回弹弯沉检测方法的应用

公路路基路面检测中回弹弯沉检测方法的应用

李高飞

身份证号码：152628198612064399

摘要：当前的公路工程项目日渐增多，为提高工程的总体质量，行业内对路基路面检测提出了新的标准。回弹弯沉检测法的操作简单，具体的操作中，主要获取的是后轴载双轮组轮间隙中心部位的最大回弹弯沉值，有贝克曼梁法、自动弯沉仪法两种方式。贝克曼梁法的速度慢，属于静态方法，在当前的公路工程领域的应用范围广、效果佳；自动弯沉仪法为快速连续测试法，需获取总弯沉值，再利用贝克曼梁完成标定换算。

关键词：公路路基；检测；回弹弯沉检测方法

1公路路基路面检测中回弹弯沉检测方法的应用实践

1.1 工程概况

某在建二级公路路线基本呈东西走向，与本项目交叉的等级公路有108国道、龙门公路（二级）等，其余为乡间道路。结合沿线城镇现有布局、区域路网现状设计本条线路。

该工程线路全长约800.35 m，依据设计文件，该公路工程设计车速为40 km/h，路基宽22.5 m，其中，行车道宽2×2×3.5 m，硬路肩宽2×2.5 m，土路肩宽2×0.75 m，中央分隔带宽1.0 m，中分带采取通铺式，仅采用防撞护栏进行分割对向行车，左侧路缘带宽2×0.50 m。

项目所在区域为黄河河漫滩及阶地，路基填筑主要以填土为主，路基压实采用重型击实标准。本项目的路面结构较为复杂，为符合质量、安全规定，综合本工程项目的特点，最终选定以下结构：4 cm AC-13C(SBB改性）+5 cm AC-16(SBS改性）+7 cm沥青碎石ATB-25+改性沥青同步碎石下封层+32 cm4.5%水泥稳定碎石基层+20 cm二灰土底基层，路面厚69 cm。结合总体的设计标准，上面层顶面验收弯沉值LS=19.1(0.01 mm）、基层顶面验收弯沉值LS=27.0(0.01 mm）。

1.2 应用过程及效果分析

首先，准备3.6 m铝合金制作而成的贝克曼梁（前后臂比2∶1）、（0～10)mm/0.01 mm百分表、600 mm钢直尺、接触式路表温度计（端部为平头）分度小于或等于1℃、BZZ-100标准汽车（双轴，后轴单侧双轮）。其中，标准车后轴轴载标准为99～101 k N，一侧双轮荷载为49.5～50.5 k N，轮胎充气压力为0.65～0.75 MPa，单轮传压面当量圆面积为3.36～3.76 cm2。

其次，由专业人员负责检查标准车的运行状态，以通过全方位检查保障标准车的刹车性能、轮胎内胎与充气压力等符合标准。实际操作时，将铁块装载于标准车车槽，利用地磅称量获得后轮总体重量，保障其达到规定的轴重且标车行驶阶段轴重不存在明显波动；使用千斤顶在平滑硬质路面顶起汽车后轴，将一张全新的复写纸平整铺设在轮胎下，缓慢下落千斤顶，借助数方格的方式得到复写纸上轮胎的接地面积。

再次，配备路表温度计测量空气温度、路表温度等指标，并获得前5 d内的最高、最低气温平均值，记录路基路面材料、厚度、结构、养护等各种数据。

最后，根据粒料类基层、底基层顶面弯沉代表值计算公式（1），计算回弹弯沉值。正常情况下，水稳基层弯沉值、沥青路面弯沉值均不得超过设计弯沉值。即：

式中，lr为弯沉代表值，0.01 mm;l为实测弯沉代表值（两次读数之差的2倍）；Za为与要求保证率有关的系数，由于所检测公路为二级公路，Za取1.645;S为标准差。

如得到的路基与粒料类基层、底基层弯沉代表值的结果有偏差，不一致时，舍去超出的弯沉特异值，找出舍弃弯沉值超过的点周围界限，由专人完成局部处理，重新测量相关点的弯沉值大小，最后计算平均值、标准差，结果见表1。由于沥青路面的特殊性，弯沉实际上为弯沉测量值的波动上限值，需从JTG F80/1—2017附表J表J.0.2中确定目标可靠指标β，在式（2）中进行计算。即：

式中，lr为弯沉代表值，0.01 mm;l为实测弯沉代表值；β为目标可靠指标；K1为湿度影响系数，在一系列测试得到弯沉值后，借助有关公式可直接计算路基模量值，最后修正，得到结构模量值、路表弯沉湿度修正系数；K3为温度影响系数，路表弯沉测量时许多因素都会影响结果，其中，沥青结构料材料层的温度等是必须要考虑的因素，见式（3）。

式中，e为指数函数自然对数；T为沥青结合料材料层中点预估或实测温度，℃；E0为平衡湿度状态下路基顶面回弹模量，MPa;H为沥青结合料类材料层厚度，mm。

2 应用回弹弯沉检测方法中不足的总结与应对

2.1 应用中的不足

1）采用弯沉仪可获得路基路面的弯沉值，但在利用其实施测试时，支座位置上的变形现象时有发生。

2）现有沥青路面回弹弯沉值温度修订方法为查图法，查图法是先根据JTG 3450—2019提供的沥青层平均温度变化查找路表下25 mm位置与沥青层中间深度、底面位置的温度，再根据式（3）计算测定沥青面层平均温度（路表温度与测定前5天日平均气温之和）。虽然上述方法能获得公路沥青面层平均温度下回弹弯沉的温度修正系数，但是此方法也存在不足之处，即未考虑同一工作日公路沥青面层平均温度会随路表温度而出现明显的变化，检测时间段、检测公路路段情况（是否存在高边坡等）、天气变化等均会造成查图工作量成本增加，数据处理效率不高。

2.2 应对措施

为修正弯沉仪支座位置变形导致的回弹弯沉检测误差，另外准备1台检验用弯沉仪，在测量用弯沉仪后方安装，并在测量用弯沉仪支点旁架设测点。在标准汽车行驶后，于同一时刻进行2台弯沉仪弯深读数的测定，并记录测量用弯沉仪百分表读数。在位于同一公路结构层时，选择不同位置，利用同样的方法连续测定5次，求取5次测量结果的均值，为后续弯沉测量结果修正提供依据。具体修正时，需要先行计算车轮中心临近弯沉仪测头时候检验用贝壳曼梁的最大读数、汽车驶出弯沉影响半径后检验用贝壳曼梁的终读数，作为修正值，修正后的路面测点回弹弯沉值为修正前路面实测回弹弯沉值与6倍修正值的和。

为解决现有公路沥青路面回弹弯沉温度修正查图法存在的效率低、工作量大、可操作性差、准确度不高的情况，根据JTG F80/1—2017中图表均为直线的特点，各参数符合二元一次函数关系，可以求解各条线的函数表达式的斜率、截距。进而根据函数截距与斜率，绘制函数参数与公路沥青层厚度、深度之间的关系，获得相关性系数超出0.99的函数表达式。若测试公路沥青路面层厚度未标出，则利用参数公式直接计算法代替直线内差法，获得公路沥青路面厚度修正系数。此时，测试沥青面层平均温度为路面下25 mm位置、沥青路面层中间深度、底面位置温度的均值。而整个过程中决定公路沥青路面平均温度的函数参数与各直线交点坐标直接相关。在各直线交点坐标为（23.9,5.16）时，温度小于23.90℃情况下，路面深度25 mm位置斜率、截距分别为0.640、-10.14，其中，斜率与路面深度关系为：斜率=-0.078 3lnh+0.892 7，截距与路面深度关系为：截距=1.869 9lnh-16.159；在温度大于23.90℃情况下，路面深度25 mm位置的斜率、截距分别为0.591、-9.04，斜率与路面深度的关系为斜率=-0.069 5lnh+0.818 6，截距与路面深度关系为截距=1.708lnh-14.604。根据不同深度、温度下斜率和截距之间的关系，可以直接求出沥青路面回弹弯沉值的温度修正系数。而决定公路基层弯沉温度修正系数的函数图像各直线交点坐标为（19.4,0.999），可以借鉴沥青路面层温度修正值计算方式确定不同厚度与斜率、截距的关系，直接求解公路路基回弹弯沉的温度修正系数，在事先编制的Excel表格内快速完成回弹弯沉值修正，降低温度超出22℃或低于18℃环境下沥青路面层、路基层的回弹弯沉值检测误差。

3 结语

综上，贝克曼梁法在路基路面回弹弯沉值测定中具有适用性，不论路基路面的结构设计还是施工质量控制方面均可引入这一方法。但如果公路工程为沥青路面，弯沉检测时还需参考沥青层的平均温度，当该参数超出标准限值时，采取恰当的方法修正，以提高结果的准确性，使测定结果可用于指导工程建设。

参考文献

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[2] 韩志斌.公路工程回弹弯沉检测方法研究[J].河南科技,2020(17):105-107.

[3] 田艳花.公路路基路面回弹弯沉检测技术[J].建筑技术开发,2022(10):124-126.