落錘式彎沉儀在市政道路檢測中的應用分析

摘要：近些年來，隨著我國社會科技的進步以及時代的向前發展，我國的城市化進程也在不斷的加快，市政道路作為市政工程中非常重要的一部分，一定程度上影響著道路上車輛的行駛安全和我們的正常出行，因而路面無損檢測技術對于路面的施工質量有著非常重要的意義和保障。本文主要對落錘式彎沉儀在市政道路上的檢測和應用進行分析，希望可以更好的了解該設備在市政道路中的應用效果，為市政道路檢測分析提供借鑒與參考。

關鍵詞：落錘式彎沉儀；市政道路；應用分析

 

1 引言

在市政道路質量檢測的工作中，彎沉檢測是工程驗收的主控項目，同樣也是準確的掌握道路運營性的重要支撐依據。在我國市政道路檢測中，彎沉的檢測方法是貝克曼梁檢測法，但這個方法在實際的檢測過程中，存在一些弊端，例如檢測精度低、操作繁雜、人為因素影響較大以及檢測效率低等問題，而目前使用的落錘式彎沉檢測，相對于傳統的檢測方法具有操作簡單、檢測精度高、效率高等優點，因此逐漸被廣泛應用在道路檢測中。本文主要研究落錘式彎沉檢測技術原理，并結合工程項目研究落錘式彎沉檢測步驟在工程上的應用情況，希望可以為市政道路檢測分析提供借鑒與參考。

 

2 落錘式彎沉檢測技術

2.1 落錘式彎沉儀概述

落錘式彎沉儀——FWD，它的組成機制主要有：荷載發生裝置(包括液壓落錘、承載板)、沖擊力和彎沉檢測裝置、計算機控制及數據采集運算裝置和機動裝置等。全自動落錘式彎沉儀的工作原理，在計算機控制下，把一定質量的重錘由液壓傳動裝置提升至一定高度后自由落下，沖擊力作用于承載板上并傳遞到路面，從而對路面施加脈沖荷載，導致路面表面產生瞬時變形，分布于距測點不同距離的傳感器檢測結構層表面的變形，記錄系統將信號傳輸至計算機，即測定在動態荷載作用下產生的動態彎沉及彎沉盆。測試數據可用于反算路面結構層模量，從而科學地評價路面的承載能力。相比于傳統的貝克曼梁彎沉檢測，落錘式彎沉儀的應用有明顯的優勢：首先，在市政道路的檢測中，落錘式彎沉儀的檢測速度更快且應用場景更加靈活，即使交通環境很惡劣，實際應用也不會很困難。其次就是道路檢測的結果，它能夠實時記錄在相關軟件系統中，這樣就能夠讓道路的檢測數據更加真實準確，并且具有一定的時效性及可復現性。最后，落錘式彎沉儀在測試車操作室內，就可以完成所有的檢測工作，相比貝克曼梁法，更加的科學便捷。

2.2 落錘式彎沉檢測技術原理

落錘式彎沉檢測技術原理：模擬汽車荷載對道路路面施加的瞬時沖擊作用，借助落錘式彎沉檢測儀獲得路面瞬時變形情況，如下圖：

 

圖1 落錘式彎沉儀技術原理示意圖

從圖中我們可以看到，落錘式彎沉檢測儀(FWD)由拖車(包括加載系統、位移傳感器)、控制系統(包括控制和數據采集系統)組成，在控制系統的下，將一定質量的重錘提升至一定高度，自由落下，使沖擊力作用于承載板，傳遞至道路路面，這樣在對路面施加脈沖荷載，產生的瞬間變形，能夠通過分布在不同距離的傳感器，接收到道路真實具體的變形情況，并且及時把數據記錄下來。根據檢測到的數據，可以測定在動態荷載作用下的道路動態彎沉值和彎沉盆，基于此，反算道路路面結構彈性模量，對道路承載力性能進行科學的評價。

2.3 落錘式彎沉檢測技術的優勢

傳統的貝克曼梁法檢測道路彎沉，在檢測時，它存在一些操作上的問題，例如人工操作量大、工作強度大、效率低、可靠性差（車輛啟動速度、測點放入雙輪間的距離等導致的人為因素影響）等，并且它只能檢測單點最大彎沉值，對于路面結構在行車荷載作用下的動力特性和整個彎沉盆形狀，無法進行準確的反映，造成道路檢測數據精度下降。然而現在使用的落錘式彎沉檢測技術，它可通過控制系統對道路施加脈沖荷載，從而獲得動態彎沉峰值和彎沉盆數據，具有檢測速度快、精度高、可模擬行車荷載對路面動力作用等優點。

 

3 落錘式彎沉儀在市政道路檢測中的應用

在道路的彎沉檢測中，彎沉值需100%的合格率；彎沉值就是荷載對路面作用前后，路路面發生變形的大小，其中彎沉值越大的情況下，代表路面的變形程度也就越大，這樣的路面各層就比較容易破裂。彎沉值對道路底基層而言，它反映的是道路的整體強度；對路床(無結合材料)和瀝青面層，反映的是密實程度?？梢哉f彎沉試驗就是給道路做整體的強度檢測，彎沉值的檢測數據可以反映出很多道路指標：例如路面結構的承載力以及剛度，還包括路基路面工程質量和路面材料工作特性等。

市區內進行市政工程作業中，會被很多的因素影響，例如有時需要分塊分段進行施工工作，這給道路的整體性，帶來了一系列的挑戰，漏壓欠壓和不均勻等現象，時有發生，基于此怎樣來控制質量問題，落錘式彎沉儀就起到了保質保量的作用。對已經完工的路段進行彎沉檢測，如果彎沉值突然變大，有可能就是路面欠壓或者漏壓的地方；測量的彎沉值波動較大，有可能存在道路夾層的狀況；彎沉值在整個施工路段都很大，這種情況反映的是，在進行市政道路建造時存在偷工減料或養護不當等問題?？梢钥吹接绊懙缆焚|量的因素有很多，怎么樣去有效避免可能存在的隱患，主要是遵循一個原則：無機結合料的灰劑量滴定合格后，再碾壓，壓實度檢測合格后再做彎沉，彎沉不合格處必返工。把握好每一道工序。

4 落錘式彎沉儀在市政道路檢測中的應用分析

4.1 檢測位置

首先可以在半鋼結構工程的基層瀝青路面上進行試驗。人員應在待測路面上設置測點，并根據實際情況確定測點位置。其次，它可以在剛性路面上進行。試驗時，支撐板應盡可能靠近有效板的中心，靠近試驗板端部的接頭或裂紋，但應將支撐板邊緣控制在接頭或裂紋75mm以內。特別是鋼筋混凝土連續襯砌時，應嚴格控制支撐板之間的邊緣，保證邊緣間隙控制在60mm以內。特別是對于某些鋼筋混凝土連續路面，也應在靠近有效板的一端或橫向進行試驗。

4.2 檢測間隔

運用落錘式彎沉儀進行市政道路檢測，這個過程需要根據之前檢測所得到的相關數據，作為這次檢測的依據，將數據進行對比，可以很清晰的了解同一個路段上發生的相應變化，并且將項目中的相同類型，進行科學的劃分和配比，例如所產生變化范圍足夠大時，每一個方向上至少要存在15個檢測點，并且不同方向的道路存在幾個車道的時候，僅需要檢測其中一個車道就好。檢測間隔需要控制在304.8至340.8米之間。在進行具體道路檢測時，通常會以1000米作為一個檢測的單位。在檢測過程遇到橋梁時，可以在橋梁的起始樁號進行標記，方便以后進行數據處理。

4.3 質量檢查

在新型檢測過程中，需要對落錘式彎沉儀的數據，采用軟件采集的方法進行質量檢查，包括，第一點是衰減，觸發啟動完成后，路面偏差指示數據誤差應小于60m/s。常見原因是彎曲傳感器與路面接觸不良。如果要檢測的區域明顯超出傳感器本身的范圍，則可能出現過大值和其他情況。主要原因是標記傳感器與路面接觸不良，尤其是在一系列波動之后。這正是因為檢測到的道路堅固，成品傳感器的底板或底座不夠穩定，或者附近的一些大型機械設備振動。例如，一些重型車輛在相鄰車道上行駛時振動較小，這可能會影響其值的準確性，而負載波動是由于踏板不能處于正常固態?；蛘哂捎诼访嫠缮?，導致路面不平整，可以根據實際情況分析產生誤差的原因。經過一系列的測試，Modelo程序可以通過重新計算和分析來完成。通過各種方法，如曲線擺動和建筑歷史，可以獲得更準確的數據，如試驗板的材料和實際厚度。這些數據可以輸入計算機系統，以自動創建更完整的分析列表。一般來說，地表和地下的輸入數據可以為以后的城市道路FWD檢測提供清晰的思路。

4.4 應用實例

2021年對徐州市軌道交通2號線站點道路修復及交通接駁工程（四標段）道路結構SMA-13瀝青混合料上面層進行路基路面彎沉檢測，檢測結果見表1，依據JTG3450-2019《公路路基路面現場測試規程》，彎沉代表值為13.22（0.01mm）。

表1 彎沉值檢測結果

序號	樁號	檢測參數	設計彎沉值	平均值	標準差	代表值
1	K5+336.75~K5+521.5機動車道面層	彎沉值	22.7	10.20	1.84	13.22

 

5 落錘式彎沉儀檢測中注意事項

落錘式彎沉檢測中，為確保檢測數據準確性、可靠性，針對不同路面結構應區別標定，重新擬合回歸方程，確定常數。由于彎沉檢測受環境溫度、水文等因素影響顯著，當環境因素差異較大且檢測結果明顯偏離工程設計時，應重新檢測。    彎沉檢測數據處理中，可能因自動檢測中出現特殊現象而產生奇異值，導致數據擬合相關性減弱，在數據處理時應剔除奇異值。為確保測量精度，應定期檢定落錘式彎沉檢測儀機械的傳感器，確保檢測數據準確、可靠。

 

6 結語

總而言之，落錘式彎沉儀在市政道路檢測中所取得的成果不言而喻，在轉變了傳統檢測的各種弊端的同時，也能夠有效避免人為讀表中出現的誤差，以及減少外界氣溫、氣壓所帶來的一系列影響，再加上這種落錘式彎沉儀的傳感器精度極高，測量的結果數據也更加具有可信性，其檢測數據更是可以應用于路面結構的模量反算中，進而對于各個層面的承載能力進行客觀評價和分析，從而有助于找出市政道路檢測施工過程中出現的問題，并給予第一時間的解決。

 

 

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 宏達 陳山虎