公路路基路面回弹弯沉检测技术应用

郝晨先

(山西省交通建设工程质量检测中心(有限公司),山西 太原 030000)

0 引 言

各地现代化经济建设取得了一定成果,在进一步落实高质量发展过程中,离不开道路交通运输系统的支持。然而,在实际建设应用过程,公路工程的路基路面存在车辙、沉降等病害问题,这就降低了项目建设使用的安全可靠性。为提高公路路基路面的施工建设效果,工程建设者可采用回弹弯沉检测技术,通过与实际建设情况与公路建设要求的结合,选择具有适用性的回弹弯沉检测技术,以为后续检测工作开展的科学合理性奠定坚实的基础。这是进一步优化公路工程项目所处道路交通运输系统的重要课题,需引起更多重视,进而服务于现代化经济建设的全面发展进程。

1 研究公路路基路面回弹弯沉检测技术应用的现实意义

回弹弯沉检测技术应用,能够作用于路基路面综合承载能力大小的测试,以找出失稳问题位置。这是提高公路工程建设使用效果的有效途径。具体来讲,回弹弯沉值是指标准后轴载双轮组轮缝中心位置的最大回弹弯沉值。车轮荷载作用下,汽车运行过程中路面所产生的垂直位移便被称为弯沉,可评定路面使用性能。然而,实际应用公路路基路面回弹弯沉检测技术效果并不理想,这与检测技术应用不理想,没有遵循科学管理、质量第一以及公平原则有关。为此,研究人员应加大技术应用原则与要点方面的研究,以为同类工程建设情况提供有效的参考依据。

2 公路路基路面回弹弯沉检测技术的应用原则

2.1 遵循科学管理原则

测量回弹弯沉参数对于高速公路建设至关重要,因此,各部门应当根据相关法律,统一划分标准和规范,明确职责分工,统筹安排各环节作业,以保证公路项目路基路面建设的顺利完成。在公路路基路面检测中,不但要注重回弹弯沉测试的合理性,还应保障其符合国家有关规章的具体实施规定,特别是在测试阶段,要采用更为科学的管理措施,严格遵守规范化的管理,不能任意变更检测程序及步骤,以科学技术合理的方法,使检测工作更具公正性,及时准确地评估出过程中产生的安全问题,并实施有效的控制,以保障施工安全。实施有条不紊的进度,保障建设各项任务有效顺利完成。

2.2 遵循质量第一原则

回弹弯沉数值是衡量公路强度和刚度的指标,因此,根据实际情况,对施工参数进行精确调节,能够有效提升公路施工品质。回弹弯沉检测的目的在于确保质量,因此,质量第一是最基本的原则。通过运用回弹弯沉检测,能够准确反应出公路路基路面施工中存在的质量问题,并对其指标进行解析,如承载力、强度、刚性等,以便为后续施工管理提出科学的根据,以便及时调整和优化设计,以确保公路路基路面建设的安全性和可靠性。

2.3 遵循公平原则

根据有关规范,必须严格遵守合同规定,保证过程中的公平、公正、公开,主动协助监管部门的各项工作,以保证提交的数据准确可信,以便高效地顺利完成检查各项任务。

3 关于公路路基路面回弹弯沉检测技术的应用要点

3.1 做好回弹弯沉检测准备工作

为了保证检测活动的顺利进行,检测技术人员需要做好以下准备工作:(1)对试验车实施全面检查,确认其制动器体系和车轮符合规定,如果发觉有任何不符合规定的情况,应立即采取相应的预防措施,以保证试验车在各个方面都能达到预期的目标[1]。(2)将适量的集料装入车槽内,并根据后轴称重数据加以调节,以保证试验车满足BZZ—100或BZZ—60标准轴载的需要。在车辆行驶时,轴重应稳定,并对车轮的接触表面加以检查。在平整的道路上,将千斤顶安放在汽车底部,并定期检查后轴,然后在车轮下面放入一张干净的复写纸,慢慢地把千斤顶放下,使纸上产生轮胎印痕。最后,利用计算机检测设备和手段,精确测量车轮接地面积,控制在0.1 cm2以内。(4)对弯沉仪实施严格检查,以保证其灵敏度达到规定标准;(5)实时监测道路温度,并与气象部门进行沟通,获取前五天温度的平均值;(6)收集路面施工过程中的相关资料,如材料、厚度等。

在回弹弯沉检测中,主要有四个步骤:(1)使用皮尺测量,确定合适的检测点,并将其设置在机动车道内的轮迹带上,使用白色喷漆标志。(2)调整试验车的方位,使其后轮隙与检测点下方4±1 cm的高度相等[2]。将弯沉仪慢慢置入车后轮间的空隙内,确保设备方位与车轮平行,并且梁臂不会与车轮发生碰撞;对于弯沉仪侧头,将其设置在检测点上,在测量杆上固定百分表,然后将其回复到“0”位,接着轻轻敲打弯沉仪,观测百分表指针的变化,确认指针平稳后,重新返回到“0”位。当汽车移动时,道路会发生相应的形变,测试杆可以捕获这一情况,并将其传递给百分表,当表针不再发生变化时,立刻标记下示数L1;随着汽车继续行进,百分表的指针会逐渐向“0”位转动;当汽车经过弯沉影响半径超过3 m时,百分表会发出停止指令,以此来提醒驾驶人员注意安全。当表针停止运动时,应立即标记下L2的数值,并且在汽车行进时,应将车速限制在5 km/h以内。

3.2 静力弯沉检测技术应用要点

(1)贝克曼梁检测技术

贝克曼梁是一项非常高效的静力弯沉检测装置,其能够将载货机动车分类装载,并利用百分表准确测量公路面层回弹弯沉值,操作简单,检测效率极高,在机动车向前卸载测试过程中,贝克曼梁端头会从基准车后轴双轮之间穿过,从而实现对道路的有效检测。在具体检测工作中,测试技术人员应该将百分表放置在梁的一端,以此当作端头,实现沉降量的正确测定。当机动车以匀速行进时,测试技术人员应该严密观测百分表的数据,并标记下峰值,等机动车从道路上驶出后,再次观测百分表,读出对应的测试数据,二次测试的误差的两倍,即道路真实回弹弯沉值。为了更准确地测出公路面层的总弯沉值,检测人员应该采取后退加载法,这种方法能够更加合理地提高测试精度[3]。

贝克曼梁法可以用于衡量高速公路的承载力,并且在道路交竣工验收阶段可以作为判断工程是否达到标准的重要指标。其常常应用于四个方面。①测定公路路基路面回弹弯沉值,以此来衡量高速公路的承载能力,并为道路工程设计提出技术支持。②在公路工程养护过程中,经过测试道路回弹弯沉值,可以为养护方案的制定提出有力的依据,从而获得最佳的路面养护方法,提高养护效果。③一般情况下,为了确保回弹弯沉值的准确性,温度应控制在20±2 ℃的范围内,但是,如果道路厚度超过5 cm,则需要采取相应的措施来调整温度,以达到标准化的结果。

(2)自动弯沉仪检测方法

基于杠杆原则,检测技术人员提供了一个新的测试技术,其构建在贝克曼梁的基石上。通过有效测试汽车前后轴底盘连接的弯沉,检测技术人员可以保证梁体能够直接支承到地板上[4]。在慢慢、匀速行走的进程中,后轴双轮之间必须从测头通过,此时位移传感器能够手动记载下道路弯沉情况。随着测量梁的旋转,自动弯沉仪以两倍速度慢慢地向下运动,以精确测量道路弯沉值。与其他设备相比,其能够实现自动化、连续化的测量,并且能够准确记录下最终的测量结果。

3.3 动态弯沉检测技术应用要点

(1)稳态动力弯沉仪

稳态动力弯沉仪是一种先进的公路路面检测技术,其运用动负荷产生器,以循环性的方式产生负荷,并在公路路面上依照规定的距离装设传感器,从而实现对弯沉曲线的高效测量,具有快速、准确的特点。

(2)脉冲动力弯沉仪

落锤式弯沉仪,也称FWD,是一款用于检测基础路面回弹弯沉值的常见仪器。其采用计算机控制液压系统,将重锤逐步上升到规定高程,并采用自由下落的方式,迫使承载板经受强大冲击力,最终传导到道路,从而实现路面弯沉的检测[5]。通过测距感应器,可以即时录得高速公路结构层表面的变化状况,并将其快速数据传输至计算机系统,经过精密的计算,测试工程师可以获取道路弯沉值,并结合锤重和高度,有效地调整测试负荷,从而更好地保障高速公路安全性。随着国内高速公路交通运输行业的迅猛发展,反弹弯沉数据编制规范和通行技术标准可能会发生变化,这将会导致最后测试结论产生较大误差,从而影响公路路基路面反弹弯沉值测试管理工作的准确性和可靠性[6]。为了确保检测结果的准确性和可靠性,检测人员必须严格遵守基础路面回弹弯沉检测流程,以确保检测结果的可靠性。经过系统的修改和充实,尤其是对公路路基面层回弹弯沉测试程序加以合理修改,并且继续改变现行的监测工作机制,可以很好地反映出公路路基面层反弹弯沉测定方法的重要性,从而使得该项测定方法能得到良好的运用。

4 公路路基路面回弹弯沉检测技术的应用实例分析

某国省道干线改造工程,建设标准为一级公路,设计速度为60 km/h,主车道采用双向八车道,行车道宽度31 m,辅道设计速度40 km/h,行车道宽度10m,路线全长4.001 km。工程建设者根据项目所处环境条件与建设特点,开展回弹弯沉检测时采用贝克曼梁法,以为后续施工建设提供重要的数据信息参考。以下内容为具体检测过程:

选用测试设备与仪器

如表1所示,为标准轴载参数要求。

表1 标准轴载参数要求

弯沉仪选用,如图1所示设备。

图1 弯沉仪

该设备主要构件包括贝克曼梁、百分表和表架,其中贝克曼梁的材质属于铝合金,贝克曼梁上方设有水准泡,其前臂的长度是后臂长度的2倍,需要注意前臂接触路面,后臂上安装着百分表[7]。弯沉仪的长度分为两种:第一种长度为3.6 m,其前后臂的长度依次是2.4 m和1.2 m;第二种长度为5.4 m,其前后臂的长度依次是3.6 m和1.8 m。针对水泥混凝土路面、半刚性基层沥青路面回弹弯沉测定时,选取的是第二种弯沉仪,同时选取BZZ—100标准车。

(2)试验方法与步骤

①在测定前,必须对汽车实施全方位检测,主要是检测车身、刹车和其他指标。特别是要确保车轮内胎的充气压强满足设计要求。②在列车内装填重量级物质,并精确测定和记载汽车前后轴的总品质。注意,在测定过程中,轴重应保持不变。③通过利用千斤顶,在硬质道路上测定汽车轮毂的连接面积,可以精确地计算出车轮的连接建筑面积,其精度可达0.1 cm2。④为了更加精确地测定,可以在车轮下面铺上一块复写纸,然后慢慢下落千斤顶,从而印出车轮的印痕。⑤为了确保测定精度,技术人员必须对弯沉仪和百分表实施灵敏度检测。此外,为了在沥青路面上完成测试,还须采用路表温度计来测试当天的气温和路表的工作温度。⑥还须准确记录路面建设或机械加工时所用的材料、结构、厚度、施工情况以及后期养护状况。

(3)测试步骤

①为了进行检测,技术人员须在进行检测的道路超前布设测点。测点应该间隔一些距离,并且应该放置在道路行驶的车道轨迹上。②测点应该用白涂料或粉笔标出[8]。此外,测量汽车的后轮轮隙应该准确测点下方约5 cm处。③安放弯沉仪时,应确保其与汽车前行方位保持一致,并将其安放在汽车后轮中间的空隙部位,以避免测量梁与车轮产生接触情况。测量梁端头应安放在测点上,并在其上装设百分表,以便完成调零,一般可以轻击弯沉仪以检查其能否平稳归零。弯沉仪可以用作单侧测定,也可以用作双侧同时测量。④当工作人员发出指令后,测量汽车缓慢前行,百分表会随着路面变形程度的增加而不断旋转,直到达到最大值L1,然后持续前行,百分表的表针会相反旋转,直到测量汽车的弯沉值影响最大曲率半径变化时,停车持续前行,此时百分表仍然处在不稳态,需要进一步调整,以确保测量结果的准确性。当表针平稳后,应该精确地读取L2数据,并且要确保测量汽车的行驶速度不超过6 km/h。

5 结 语

综上所述,公路路基路面回弹弯沉检测而技术的应用,需在明确优化控制原则的基础上,对各个检测技术环节进行控制。通过与公路工程路基路面实际情况、技术规范要求进行充分结合,以提高回弹弯沉检测技术的适用性效果。事实证明,只有如此,才能最大程度的降低道路交通系统运输压力增加、施工建设环境复杂以及技术水平要求较高所带来的负面影响,进而以高可靠性与高耐久性状态作用于实践,进而为所处地区的现代化经济发展提供助力。故,相关建设者应将上述分析内容与科研结果更多地作用于不同建设条件与建设要求的公路路基路面工程,以达到项目建设质控目的。