胡辰康

（浙江交工交通科技发展有限公司，杭州 310000）

1 引言

公路是交通网络的重要组成部分，在日常使用中，车辆行驶、外部环境因素等均会对公路路面、路基等结构产生影响，导致公路出现破损、毁坏等情况，影响公路工程的服务质量与使用年限，故在公路日常维护中，加强公路使用情况检查十分重要。回弹弯沉检测技术可以通过专业的回弹弯沉检测设备获得公路路面路基的弯沉情况，便于分析公路工程运营期间的结构质量，及时发现病损等，及时进行养护，满足公路工程的实际使用需求。

公路运营过程中，路面在车轮的载荷作用下，会出现下沉变形，路面弯沉值是反映路面和路基强度的一个指标，弯沉值的大小与路基路面的强度有密切关系，通常情况下，路基路面的强度越低，弯沉值就越大，而路基强度越高，路面结构越厚，弯沉值则越小。因此，在公路的施工设计、旧路补强，质量验收检测等方面，回弹弯沉检测得到了广泛的应用[1]。

2 回弹弯沉检测的应用原则

2.1 质量原则

在公路路基路面性能检测过程中，回弹弯沉是反映公路结构强度和刚度的重要参数，根据回弹弯沉，可以分析路面路基结构的性能情况。在测量过程中，需要遵循质量原则，在测量之前对相关回弹弯沉测量设备、仪器等进行检查、校准，确保各设备可以正常使用。同时，在测量过程中，应严格参照相关规范的具体要求确保回弹弯沉检测数据的可靠性[2]。

2.2 科学管理原则

回弹弯沉检测法的检测数据在公路路基路面施工质量评估中具有十分重要作用，所以，为了保证检测结果的可靠性，各个管理部门应统一检测标准，并且明确分工，统筹各个施工环节和相关工作，确保公路工程路基路面检测工作可以顺利开展。

在回弹弯沉检测法的应用过程中，不仅需要关注技术使用是否科学、合理，还需要积极引进先进的检测仪器，使检测结果更精确、可靠，便于及时、有效地分析公路路基路面施工中所产生的问题和不足，继而进行合理的管理与控制，全面推动公路工程有序开展[3]。

3 回弹弯沉检测在公路路基路面检测中的应用

3.1 在质量验收检测中的应用

公路路基路面工程验收环节中，主要通过回弹弯沉检测对已经完成部分的结构强度和刚度进行总体了解，不符合公路标准质量要求的需要重新进行检查和返修，从而提升公路施工质量水平。而整体公路路基和路面项目施工完成之后，需要再次针对公路实施回弹弯沉参数检测，只有这样才能全面了解和掌握公路工程的整体施工质量水平，保证公路施工整体质量符合国家标准要求，提升公路施工和服务水平，确保通行安全[4]。

3.2 在旧路补强设计中的应用

对于使用时间较长的公路，结构的强度和刚度会不断下降，最终导致公路结构不能满足车辆的通行需求，此时，需要针对公路结构进行补强设计，进而提升公路质量水平。但是，公路路基路面的补强设计方案需要根据回弹弯沉检测结果而确定[5]。当路基路面的回弹弯沉值较大时，需要针对其进行大范围修整；而当回弹弯沉数值相对较小时，可以缩小公路养规模和范围。

4 公路路基路面回弹弯沉检测仪器

公路路基路面按照其所处的层位及发挥的作用主要分为面层、基础层以及结构垫层3 个层次。其中，面层主要分为上层、下层、磨损层以及联合层等。为了提高路面结构层的抗滑性能，从根本上避免路面产生大面积损耗和腐蚀，延长路面的使用年限，需要使用硬质砂砾作为基础磨损层。同时，在公路的运营过程中，需要对其进行密切监测，及时发现病害，及时进行养护，保证公路工程的使用质量。当前公路路基路面回弹弯沉检测常用到的仪器，包括自动弯沉仪、贝克曼梁弯沉仪、落锤弯沉测试仪、激光多普勒弯沉仪。

4.1 贝克曼梁弯沉仪

贝克曼梁弯沉仪是测试路面强度的仪器，在测试路面弯沉数据时应用较为广泛。采用该仪器时，常采用固定采样的方式检测路面的静态弯沉。该仪器使用较早，应用范围较为广泛，技术要求相对较低，且不受天气等因素的影响。

检测原理为：在汽车荷载的作用下，面层、基层和路基会收到不同程度的作用力，路面会出现局部下沉，以轴重负荷点为中心，发生垂直变形，形成弯沉盆，如图1 所示。当荷载转移后，弯沉盆消失，路面在自身弹性的作用下恢复到初始状态，弯沉值就是指路面在负荷前和负荷后的差值[6]。事实上，经过相关研究可知，当路面负荷转移后，即弹性弯沉与总弯沉不一样时，在路面内部还会有少量的剩余变形，路面弯沉盆不会全部消失，弯沉值的大小受气候温度，行车速度等因素的影响很大。

图1 路基路面负荷作用下受力示意图

贝克曼梁弯沉仪运用杠杆原理制成，在测试时，路面路基受荷载影响会出现下沉情况，百分表侧杆受外力作用向上运动，表内指针出现旋转。百分表在使用时需要将百分表装夹在专用表架或其他牢靠的支架上，如图2 所示，不可将百分表随便卡在不稳定的地方，确保表固定良好。测量时需要将百分表轻轻提起放在测试杆上，把工件移至测头下面，缓慢下降，需要工件与测头接触，不可将工件强迫推入侧头下，也不可急剧下降测头，避免顺势冲击测力，导致测量误差，工件与测头接触方法如图3 所示。百分表的读数方法先读小指针转过的刻度线（即数据的整数部分，mm），再读大指针转过的刻度线（即小数部分），并乘以0.01，然后二者相加，即得到所测量的数值。

图2 百分表固定方法

图3 工件与测头接触方法

常用的贝克曼弯沉仪梁长有5.4 m 和3.6 m 两种，测试梁后臂与前臂的长度比为1∶2。贝克曼梁弯沉仪操作较为简便、结构简单、价格低廉等，但这种检测方式受人为因素影响相对较大，工作效率相对较低，因此，该方法主要应用于低等级公路的日常养护施工以及旧路评价等检测中[7]。

弯沉值可根据式（1）计算：

式中，Lr为测试路段弯沉代表值；L 为测试路段回弹弯沉值的平均值；Zα为保证系数；S 为测试路段回弹弯沉值的标准差。

4.2 自动弯沉仪

自动弯沉仪主要由数据采集处理系统、测量机构、测试车辆3 部分组成。数据采集系统可以同温度、位移、距离等多种传感器相连，自动获取相关数据，连续自动采集双侧或单侧测点的弯沉盆数据、静态弯沉峰值等相关信号。自动弯沉仪所获得的检测结果为弯沉盆数据，检测结果需要按照相关规定同贝克曼梁弯沉仪建立相关关系，以分析测试点回弹弯沉情况。尽管自动弯沉仪可以实现自动测试，但此种检测方式受行驶车辆、外界因素等影响较大，会影响测试效果[8]。

4.3 落锤弯沉测试仪

落锤弯沉仪是应用较为广泛的弯沉监测设备，该测试方式可以根据落锤质量对落锤导致路面出现的瞬时变形值情况进行分析。落锤弯沉仪回弹弯沉测试的基本原理为：通过液压系统释放荷载块对路面施加冲击荷载，动态分析路基路面的弯沉情况，属于固定采样弯沉测试方式的一种[9]。落锤弯沉仪测试冲击荷载与时速60～80 km/h 地车辆对路面产生的荷载十分相似，可较好地模拟公路正常使用中的工况。当前常用的落锤弯沉仪主要包括牵引式落锤弯沉仪、内置式落锤弯沉仪两类。其中，牵引式落锤弯沉仪应用较为广泛，此种弯沉仪一般由荷载发生装置、牵引车、弯沉检测装置等系统组成，可以借助计算机系统自动控制落锤装置启动，使具有一定质量的落锤从一定高度自由落下形成的冲击力可以直接传递到路面，对路面施加脉冲荷载，使路面出现瞬时形变，同时，不同距离测试点的传感器将产生相关形变信号，之后，通过采集系统将该信号转化为电信号，再将采集的信号传输到计算机系统，便于分析动态弯沉、弯沉盆情况。采用此种方式除了可以进行路面结构弯沉数据测量外，还可以反算路面结构层模量，综合科学分析路面路基承载力具体情况。

4.4 激光多普勒弯沉仪测试

在公路路基路面回弹弯沉检测中，利用激光多普勒弯沉仪可以进行动态数据的采集。该测试方式的原理为：在高速行驶过程中，使用激光多普勒原理对路面路基受地面荷载作用影响下出现的垂直下沉的速度以及下沉量等情况进行测量，然后通过弯沉盆、弯沉值分析，得到路面路基的回弹弯沉情况[10]。激光多普勒弯沉仪可以采用非接触的监测方式对公路路基路面情况进行分析，可以在试验车的行驶速度高达80 km/h 时，精确分析地面弯沉情况。激光多普勒弯沉仪是当前高速公路弯沉检测中较为先进的仪器，但受成本因素的影响，尚未全面推广。

5 结语

为了进一步提升公路工程的服务质量，必须重视公路路基路面性能的检验，保证公路路基路面的刚度、强度与相关标准相符合，而回弹弯沉检测技术在公路路基路面质量检测中起到了非常重要的作用，为公路建设工程与养护工作提供了更为精准的技术参数，保证公路工程运营过程的安全性，基于此，在未来的工程的实践中，要加强对回弹弯沉检测技术的研究与应用，为公路工程事业的可持续发展保驾护航。