基于PFWD的半刚性路面基层裂隙检测及描述技术探究

（江西省嘉和工程咨询监理有限公司，江西 南昌 330000）

一、便携式PFWD弯沉仪工作原理

手持便携式PFWD弯沉仪是近年逐渐广泛应用的一种无损伤基层裂隙探测技术。探测体系主要由数据参数加载、采集及传输3个功能部分组成。冲击荷载会经载承板传递向地面，使地面承受超强度载荷作用影响而出现形变，载承板则因地面结构状态形变而对应发生垂向移位，经由采集数据系统的特定移位与压力感受器识别记录移位及荷载，并传输给计算机实施数据计算处理。计算系统参考移位以及压力等技术数据，借助公式（1）推算出路基的反弹模量。

式中，P为载承板所承压力；a为载承板半径；u为泊松常数；l为弯沉；Ep为路基反弹模量。

二、裂隙深度检测实验方案设计

某工程全长59.96km，路幅宽度24.5m，路面系属于半刚性基层路面结构中的一种较为高级别的沥混路面构造。历经周边环境及车辆荷载累加作用，该区段高速公路相继发生了数量相对很大的横向裂隙，以及相对数量较少的纵向结构裂隙。该研究主要是选择了1575～1577桩号间横向裂隙相对较多的路段，实施裂隙深度PFWD检测实验。

经过对该高速公路路段的长度在2km区间的路面裂隙开展调查及统计，得出裂隙大体可以划分为系列3种基本类型；横向贯穿裂隙，能够贯穿应急车道及车行道，数量占58%左右；发展至路面1/3宽度区域的裂隙，其数量占总裂隙数量的34%左右；纵向发展和存在的裂隙，其数量占总裂隙数量的8%左右。不同类型裂隙统计具体见表1所示。

表1 不同类型裂隙统计

该路段由20cm混凝土稳态砂砾、15cm沥青面层、28cm石灰混凝土稳定土及天然砂砾15cm垫层组成。

实验方案概要如下：选定目标裂隙，并依照不同距离标记，其中起始0点表示裂隙所在位置，左右两侧的10、15、20和30则各表示了距离裂隙10cm、15cm、20cm及30cm的部位，以圆环标志PFWD载承板的安装部位；把PFWD移动到各个标记所在部位，保持PFWD垂向于地面，举高落锤至固定高程，然后释放落锤，冲击后以数据收集系统即时收集地面在落锤冲击载荷作用下的各个弯沉值。

三、检测结果及芯钻验证

（一）检测结果

如表2所示，不同裂隙及其弯沉值的检测结果揭示，裂隙处对应的弯沉量呈最大值状态，随距离裂隙病害部位的距离越远，对应的弯沉值则相对越小，原因在于裂隙病害处的路面构造所遭遇的损坏影响超值，结构强度及载承力均相对降低，致使该位置结构强度无法抵御病害载荷作用而对应出现形变，弯沉值相对比较大。越远离病害裂隙，抵御路面病害形变的能力就相对越好，所以对应的弯沉值要呈现逐渐下降趋势；在另一方面，因为不同裂隙病害深度不同，给路面构造造成的结构损害有所不同，因此看到不同裂隙位置的弯沉值有所差异。数据揭示，2、6、7、8、9裂隙区域的弯沉值呈现相对较小的状态，裂隙区域弯沉跟距离裂隙最远区域弯沉值的差值相对较小，PFWD的作用影响范围基本均在15cm以内；1、3、4、5、11裂隙区域的弯沉值均相对较大，裂隙区域弯沉相对距裂隙最远区域的弯沉值间的差值较大，其PFWD的影响作用范围均基本符合≥30cm条件；无法在裂隙10及12处测出弯沉值，该处的PFWD作用范围为0cm。

表2 不同裂隙及其弯沉值的检测结果（um）说明；“-”系属未测量出结果

表4 芯钻实验结果统计

如表3所示，为对不同裂隙PFWD作用范围和弯沉值值最大的总结，数据揭示，当最大弯沉值＜0.130m和（10～20）cm间的PFWD作用范围时，裂隙仅面层裂开，基层结构基本还可以继续保持基本完整，对应级别评定一般为中等病害裂隙范围，此种裂隙必须长期不间断跟踪观测和识别；最大弯沉值＞0.130m和30cm的PFWD作用范围时，裂隙为半刚性状态基层裂开病害所导致的结构反射型裂隙，对应级别评定一般为严重病害裂隙，需立即针对裂隙病害给予必要的注浆治理；而当借助PFWD无法测出面层弯沉值情况下，则该类病害裂隙对路面构造所形成的损害通常相对较小，这样的路面其载承能力依然保持相对完好，病害级别一般描述为轻微病害裂隙，这种病害裂隙对路面构造一般并无太大影响。

表3 裂隙描述结果

（二）芯钻结果验证

实验钻取了严重裂隙病害、中等裂隙病害，以及轻微裂隙病害3类裂隙研究样芯，其中轻微病害裂隙在芯钻过程中因为病害裂隙的深度太浅，往往直接呈现碎松散塌状态，部分相对严重的裂隙病害多由路表积水入浸形成，致使对应基层发生散碎，结构丧失固结载承能力，因此芯钻操作时，常常无法钻出相对完整的样芯，致使松散基层部分常常无法聚拢，而只能钻取仅15cm的沥青面层。

裂隙芯钻样芯的实验结果统计具体如表4所示。比较表3、4可知，选用PFWD对裂隙的描述与芯钻试件统计结果基本相符合。裂隙病害类型描述为严重条件的，一般其钻取样芯的裂隙损伤深度相对较深一些，相对面层厚度值基本要高出15cm左右，系属于半刚性状态的基层裂开所致使的沥青面层结构裂开的反射型裂隙；而针对中等裂隙病害钻取的样芯病害裂隙相对较浅，一般仅在面层存在裂开，其基层结构仍可以一如既往保持基本完整；对于裂隙病害类型描述为轻微的，钻取样芯3cm深度。