沥青路面厚度及弯沉检测技术研究

卢生海

（甘肃省交通科学研究院集团有限公司，甘肃兰州 730000）

1 引言

现阶段，我国在沥青路面厚度以及弯沉等重要指标检测过程中开始应用雷达检测技术等自动化无损检测技术，在提升检测效率同时，数据精准性也得到有效提升，在推动公路工程建设水平提升方面具有重要意义。介质中电磁波传播理论是雷达检测技术的主要应用原理，该技术在实际应用过程中，通过脉冲设备向检测区域地下发射电测波，依据电磁波传播理论，其在在同性介质中会通过电场以及磁场相互交替变化的方式依照相应的速度前进，在遭遇不同性介质后，电磁波会产生反射、折射现象，随后技术人员利用专业设备接受发射回来的电磁波即可实现对介质厚层进行精准探测。

2 工程概述

为验证沥青路面弯沉检测中FWD 法应用价值，本文将结合案例进行具体说明。案例工程为某地区高速公路，其道路全长为76 km，路面采用沥青混凝土材料。由于该工程建设时间较早，受制于当时经济发展水平，相关管理部门为降低成本投入采用较低的工程标准要求。近年来，受超载现象严重影响，路面出现较为严重的破坏，龟裂、坑槽等道路病害严重威胁行车安全性。本文研究中将结合此工程，分别利用FWD 以及贝克曼梁弯沉比对路面进行对比检测，进而探究FWD技术可行性

3 检测方案设计

3.1 检测设备

研究者为完成本次对比试验，选取贝克曼梁弯沉仪以及FED 设备为本次对比试验提供硬件支持。其中FWD 测试需要落锤弯沉仪、传感器设备贝克曼梁及标准承重车设备。落锤弯沉仪50kN 荷载的8000 型仪器，用于产生测试所需的脉冲荷载。传感器设备会自动对路面弯沉参数进行接受并记录；贝克曼梁以及承重车设备要求采用前后臂比例为2:1的5.4m长杆设备以及重后轴余轮胎接地压强分别为1000kN以及0.7MPa的标准设备[1]。

3.2 FWD弯沉检测

本次试验开展过程中，技术人员依据试验要求，将FWD 承载板设置在行车道中心位置。同时设定仪器检测频率为1 点/50m。弯沉检测开展过程中设计落锤三次，第一次落锤目标为确定承载板稳定性，取后两次落锤平均值作为弯沉值检测结果。

3.3 弯沉比对试验

为验证FWD 技术可行性，技术人员在案例工程中选取具备代表意义的结构路段，并依照20m 间隔设置测点，为确保FWD 以及贝克曼梁测点稳定，技术人员在检测开始前对各测点进行标记作业。除此以外，技术人员在工作中为避免弯沉测试值在温度变化影响下出现偏差，技术人员在FWD 技术检测后立即进行贝克曼梁完成检测。在实际进行试验过程中，承重车后轴轮隙中心应控制在FWD 承载板位置，同时严格遵照《公路路基路面现场测试规程》开展贝克曼梁弯沉检测[2]。

4 检测结果分析

4.1 沥青路面弯沉值比对

考虑到实际检测过程中获取的检测数据在仪器、人为等主客观因素影响下存在出现误差的可能性，因此，技术人员在工作中对所有检测结果进行梳理并剔除其中异常值，随后对其余合理检测数据进行线性回归分析。

通过实地测试结果可得出结论，换算关系式随路面结构形式变化而变化，但是不同关系式之间存在较好的线性关系，此关系可表示为y=ax+b。依据对照试验结果可知，技术人员所选取的8段不同结构形式路面中，存在常数a、b 相近情况的路段共有5个，其数值分别在0.0613-0.0854 以及10.877-18.433区间范围内，其路面结构形式也呈现出较为显著的相近情况；所选取的8 个试验段中，存在与其他结构形式差异较大的路段一个，其常数a、b也呈现出较为显著的差异性；相较于其他结构关系式，结构2 与结构3 表现出较为显著的差异性，具体如其b 常数，分别为1.2346 以及4.5453。通过对上述情况进行深入分析可知，沥青分层厚度是导致此情况的主要因素。

我国颁布的《公路路基路面现场测试规程》中将相关系数设定为0.95，而本次对照试验中实测相关系数明显低于0.95，导致此问题出现的主要原因在于路面施工质量差异较大，同时结构强度衰减幅度相对较高。

由此可知，FWD 以及贝克曼梁弯沉值换算会受到路面结构施工所有材料以及厚度影响，同时技术人员在实际进行换算过程中还应对路面使用状况以及使工作会亮等因素进行综合考量。由此，在针对施工质量以及结构存在较大差异的同一公路进行检测时，不应采用相同换算方式，以实现规模出现较大误差的情况。

4.2 全线路面弯沉检测结果分析

技术人员在实际工作过程中针对工程全线沥青路面进行FWD 弯沉检测，并依照关系式将其转化为贝克曼梁弯沉值。依照我国现行的《公路工程质量检验评定标准》，要求计算单幅1km 路段的代表弯沉值。技术人员在对各路段左右两幅代表弯沉值进行计算与统计后得出以下两个结论：第一，虽然同一路段路面弯沉值相近，但是受路面运营多年，超载情况较为严重影响，使得路面结构承载力受到较大幅度的削弱，进而路面结构形式产生较大幅度的变换；第二，依据实测结果可知，本次试验中涉及的各路段间弯沉值及其差异相对较大，其代表值明显高于设计弯沉值。这就使得在沥青路面施工质量控制不严格情况影响下，即使路面存在相近的结构形式，其强度衰减不均问题依旧出现。

4.3 路面结构理论弯沉分析

技术人员在实际进行测试过程中，依照弹性层庄连续体系理论进行更深层次的研究，最终结果显示，在双圆均布荷载作用影响下，承重车轮隙中心部位路表弯沉值与实测路面厚度及模量计算所得路表弯沉值相近。为进一步验证FWD 弯沉检测结构以及计算值之间的差异，技术人员在案例工程中选取具备代表性的k40+000-k41+000 以及k51+000-k57+000 左右两幅路段进行现场抽样进行FWD 弯沉检测。

技术人员对测试路段弯沉值进行计算可知两路段计算弯沉值分别为34.8mm 以及131mm，而实测弯沉值分别为36.3mm 以及132.3mm，计算值以及实测值之间差异幅度分别为4.1%以及1.0%。由此结果可得出测试路段沥青路面结构弯沉值实测值以及计算值相近，符合弹性层状连续系统理论，依据结果可印证采用FWD 弯沉检测技术具备应用价值，且可以利用其对沥青路面结构强度进行评定。

5 总结

综上所述，沥青路面厚度以及弯沉值是检验公路工程质量以及使用价值的重要指标，同时也是确保公路运行安全性的重要保障。本文所研究案例利用FWD 技术对路面弯沉值进行测定，从最终结果显示，该技术可以有效实现评定路面弯沉值的目标，且结果较为精确，具备应用价值。