“白+黑”路面弯沉测试方法对比研究——以省道S272线部分水泥混凝土路面为例

卜中平

珠海交通工程技术有限公司，广东 珠海 519000

1 工程概况

省道S272线部分采用水泥混凝土路面，其中白蕉高速出口至尖峰大桥桥头段（含桥头环岛），公路等级为一级公路，设计速度为60km/h。省道S272线弯沉检测范围为 K173+650～ K176+800、K176+800～ K182+724.733（不含硬路肩）左幅、右幅检测频率采用每车道50m一个测点，共1000个测点。其中，起点自白蕉高速出口处平交口往北50m处，起点桩号为K173+650，终点位于现状尖峰大桥桥头环形交叉圆盘中心处，终点桩号为K182+724.733，K173+650～K176+800采用双向六车道，长3.15km，K176+800～K182+724.733采用双向八车道，长5.924km，路线全长9.075km。

2 弯沉检测影响因素

（1）结构层变化。结构层的主要表现形式包括厚度、压实度、含水率、CBR值等。其中，结构层厚度增加，弯沉值减小；结构层密度增加，弯沉值减小；结构层含水量率会间接对弯沉测定值产生影响；结构层CBR值与弯沉值存在某种关联。

（2）环境因素。地质、季节、现场温湿状况都会对弯沉检测造成一定的影响。在冻土地区，受环境因素的干扰，弯沉测定值将受到影响。检测数据证明在测定沥青路面弯沉时，若路表温度高于20℃时测定的弯沉值会偏大。

（3）参数设置。施加荷载的大小、轮胎间距、胎压、测头高度等也是影响弯沉检测的主要因素。弯沉值的降低有可能是轴载不够、胎压较小、轮胎触地面积小、轮宽或双轮间距较大导致的。

（4）人为因素。驾驶者的操作方式会在一定程度上影响弯沉测定值，例如行车速度、行车稳定性等。

3 路面弯沉的变化规律

造成路面弯沉的因素有很多，例如路基材料性质、压实质量、气候条件、现场温湿度、仪器性能、操作方法等，多种多样的因素都会造成路表弯沉。沥青路面的弯沉表现具有阶段性的变化规律，具体特征如下：

（1）第1～2年为路面竣工后的第一阶段。此时，半刚性基层材料随着龄期强度增强，车辆荷载的反复碾压，逐渐压实，路表弯沉具有逐步减小的变化特点，通常，在路面竣工后约第2年，该值几乎会减小至最小的状态。

（2）第2～4年为路面竣工后的第二阶段。此时，路表弯沉具有持续增加的变化特点，究其原因，与半刚性基层的强度增速放缓有关，其逐步趋于稳定。此外，车辆荷载、温度、路面材料特性等均是关键的因素，存在于结构内部的微观缺陷将在应力集中区域发生显著的变化，显现出小范围的损坏，随时间的延长而扩大，导致路面刚度明显降低。

（3）第3～4年为路面竣工后的第三阶段。经过前期的一系列变化，此时路面已经达到极限破坏状态。随着时间的推移，路面的各种因素充分暴露，缺陷周边蓄积的高密度能量也将通过缺陷的“载体作用”而逐步向周边转移，此时系统的能量趋于稳定，结构内部的损伤在经过持续积累后也几乎不会出现更为严重的变化。

4 弯沉检测方法类型

4.1 贝克曼梁检测法

纵观我国的公路弯沉检测工作，贝克曼梁检测法是一种应用较为广泛的方法。从工艺原理的角度来看，贝克曼梁是利用杠杆测定路基路面的回弹弯沉，其规格一般有3.6m和5.4m两种规格，其前臂与后臂的长度比为2∶1。沥青路面表面弯沉的检测主要使用贝克曼梁、百分表和温度计等仪器，适配胎压为（0.70±0.05）MPa的标准车，在此条件下组织试验。

然而，现场的自然环境、参与人员的工作方法等均为关键的影响因素，会对贝克曼梁检测法的正常应用带来影响，且检测所涵盖的内容较为丰富，测量数据的准确度偏低，难以从根本上反映路面的结构状态。但部分影响因素具有可控性，因此若在弯沉检测工作中采取全面的管理措施，则依然可以发挥出贝克曼梁检测法的应用优势，得到较为准确且全面的数据。

4.2 自动弯沉仪法

基于杠杆原理，衍生出了自动弯沉仪法，其中自动弯沉仪的数据收集系统可对检测数据进行实时采集，原因在于该仪器通常适配在与标准车一致的测试车辆上，检测过程中，随着测试车辆的行驶，可同时进行数据采集，自动弯沉仪检测方法具有检测频率高、自动化程度高等特点，应用广泛。另外，自动弯沉仪法还能够实现与前述所提的贝克曼梁弯沉仪法的结合，即在两项方法的检测数据间建立关系，以便更为全面地判断沥青路面的结构特点。

4.3 落锤式弯沉仪法

落锤式弯沉仪也称之为脉冲动力弯沉仪。具体检测原理为通过引入计算机系统，由其完成检测数据处理，基于现有数据推出路基路面材料的动态模量，将所得结果作为路面设计参数。从运行机制的角度来看，落锤式弯沉仪的运行模式包含内置式和外部牵引式两种，但均以液压装置为主动动力源，将特定重量的重锤提升至特定的高度，释放后使其自由落体，通过重物对路表面产生冲击作用，从中测定在荷载作用下的动态弯沉值，整理分析相关的数据。概言之，落锤式弯沉仪法可以用于检查接缝的荷载传递效果，也可以根据结果揭示水泥混凝土板下的空洞状况，因此具有多重检测优势。

5 弯沉检测方法对比

5.1 试验路段

以实际案例为例，取两段展开试验，其中一段为K173+650～K176+800，该段特点在于过往交通流量中以重载车辆为主，一段为K176+800～K182+724.733。采用落锤式弯沉仪和贝克曼梁弯沉仪对试验段的弯沉值进行检测。

5.2 对比试验流程

（1）使落锤式弯沉仪施加的冲击荷载应与贝克曼梁弯沉仪中标准车的后轴双轮轴载一致，并适配满足试验要求的标准车。

（2）准确标记试验路段的起点和终点，精准界定试验范围。

（3）在贝克曼梁弯沉仪检测工作中，待测试车辆驶离测点后，在测点的半径15cm内做好标记。

（4）在落锤式弯沉仪检测工作中，确定前述所提的半径15cm范围，将承载板与该“圆圈”对齐，确保误差在30mm以下，且需合理协调测试时间，两种方法在相同测点的测试时间差需在10min以内。

5.3 对比试验结果分析

试验段检测中，分别采用落锤式弯沉仪法和贝克曼梁弯沉仪法，根据两者的数据展开对比分析，确定回归方程。具体的检测结果如表1、表2所示。

表1 K173+650～K176+800段弯沉测量结果

表2 K176+800～K182+724.733段弯沉测量结果

由上可知：（1）在路面检测中，落锤式弯沉仪的应用效果更佳，能够以较为精准的方式模拟行车荷载，可以发挥出测量效率高、自动化水平高等多重应用优势。（2）使用落锤式弯沉仪时需做到仔细检查，减少失误，可以有效减少在检测过程中出现的掉线情况，提高准确性，从而将弯沉检测技术提升至全新的层面，给沥青路面质量控制工作的开展提供可靠的技术支撑。

6 结束语

综上所述，计算机技术的应用水平正逐步提高，彰显出自动化、高精度的特性，给沥青路面弯沉检测技术的升级提供了重要帮助，相继有更优质的仪器被应用于沥青路面的弯沉检测工作中。但在实际操作时，需加强协调与控制，尽可能排除自然因素和人为因素给测量工作所带来的不良影响，根据以上对比实验，表明落锤式弯沉仪在沥青路面弯沉检测中的应用更加简便、准确。