路基路面彎沉檢測設備的應用

路面彎沉值，作為反映路面強度的重要力學指標，其檢測技術與設備的發展十分迅速。
　　1953年，貝克曼發明梁式彎沉儀，利用“貝克曼梁”測定路面回彈彎沉值,操作簡便，應用廣泛。我國路面設計及檢測的標準方法和基本參數都是建立在這種試驗方法基礎上的。但是，此方法全是人工操作，其結果受人為因素和天氣因素的影響較大，而且人員多，測速慢,影響交通。
　　激光自動彎沉儀和落錘式彎沉儀（FWD）是測定路面（基）彎沉值的自動化設備，可對路面（基）進行高密集點的強度測量，適用于路面（基）施工質量控制、驗收及路面養護管理。
　　1. 激光自動彎沉儀
　　激光自動彎沉儀屬于靜態彎沉體系，它由測試汽車、測量機構、數據采集處理系統三部分組成，測量機構安裝在測試車底盤下面。自動彎沉儀測定車在檢測路段以一定速度行駛，將安裝在測試車前后軸之間底盤下面的彎沉測定梁放到車輛底盤的前端并支于地面保持不動，當后軸雙輪隙通過測頭時，彎沉通過位移傳感器等裝置被自動記錄下來，這時,測定梁被拖動，以二倍的汽車速度拖到下一測點，周而復始地向前連續測定。通過計算機測試系統采集、處理并輸出路段彎沉檢測統計計算結果。
　　2. 落錘式彎沉儀（FWD）
　　落錘式彎沉儀FWD檢測系統屬于動態彎沉體系，它主要包括FWD掛車、信息處理系統和微機操作系統。FWD掛車由加載系統和傳感器系統構成。
　　落錘式彎沉儀所測彎沉為動態總彎沉，與貝克曼梁所測的靜態回彈彎沉不同。可通過對比試驗，得到兩者之間的相關關系，并據此將落錘式彎沉儀所測彎沉值換算為貝克曼梁的靜態回彈彎沉值。可利用計算機按彈性層狀體系理論的計算模式和程序，根據落錘式彎沉儀所測彎沉盆數據反算路面各層材料的彈性模量。
　　3. 設備比較
　　近幾年來，兩種設備在我省已廣泛使用，現從四個方面做比較分析。
　　1）數據體系
　　自動彎沉儀屬于靜態彎沉體系，與貝克曼梁測試值有良好的換算關系（相關系數大于0.95）。主傳感器的測試分辨力是0.6微米。測試機構的測試數據采用美國的7段跳頻無線數字傳輸技術,不必連接電纜,提高了設備的可靠性。
　　落錘式彎沉儀屬于動態彎沉體系與貝克曼梁測試值的換算關系一般小于0.95。數據較自動彎沉儀偏小。主傳感器的測試分辨力是1微米。測試傳感器必須連接電纜。主電纜插口多次插拔容易損壞。用于新結構新材料研究，進行分層模量分析比較好。
　　2）安全性
　　自動彎沉儀測試時,連續行走,不用停車,所以不必封閉交通。該設備龐大,安全指示標志齊全,設備和測試人員安全性較好。
　　落錘式彎沉儀必須停車測試, 必需封閉交通或安排專車專人進行保護。
　　3）檢測速度
　　如兩種設備的檢測頻率為每一雙車道評定路段（不超過1km）檢查20個點時，速度基本相當。2005年《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2004）規定彎沉值用貝克曼梁或自動彎沉儀測量。每一雙車道評定路段（不超過1km）檢查80-100個點，多車道公路必須按車道數與雙車道之比，相應增加測點。自動彎沉儀6 km /h連續測試速度(測點間距12.5m,每步可得到左右各一個測試值)，臺班工作8h，可得到9000點的測試結果,完成50km測試任務。
　　落錘式彎沉儀按12.5m一個測試點,日工作300-500個測點,只能完成4-5km測試任務。以在青銀高速公路交工驗收檢測為例，落錘式彎沉儀累計檢測兩個多月，驗收總里程的一半，后因設備故障，調用一臺自動彎沉儀繼續檢測，只用了不到一個星期就將剩余里程檢測完畢。現在的高速公路施工工期緊，任務急，按現在的檢測頻率落錘式彎沉儀已不適合在路面交工檢測中使用。如果想讓落錘式彎沉儀在路面彎沉檢測中發揮更好的作用就必須制定相應的檢測頻率。
　　4）靈活性
　　自動彎沉儀設備龐大進行路面檢測時受路況影響不大，但是在路基交工檢測時受施工環境影響較大，便道狹窄，不平整，交工路段短，都對自動彎沉儀的檢測工作造成困難。
　　落錘式彎沉儀較自動彎沉儀體積小，機動性強。更能適應路基彎沉的驗收工作，至今已完成了青銀高速公路、張石高速公路（保定段）等多條高速公路的路基彎沉驗收工作。
　　4. 優缺點歸納
　　1) 激光自動彎沉儀屬于靜態彎沉體系，與貝克曼梁測試值有良好的換算關系，相關系數大于0.95；落錘式彎沉儀屬于動態彎沉體系，與貝克曼梁測試值的換算關系一般小于0.95。
　　2) 激光自動彎沉儀用于大量的路面驗收及路網檢測評價比較好；落錘式彎沉儀用于新結構新材料研究，進行分層模量分析比較好。
　　3) 激光自動彎沉儀6km/h連續測試速度，一個臺班可完成50km測試任務；落錘式彎沉儀只能完成4—5km測試任務。
　　4) 激光自動彎沉儀不必封閉交通,設備龐大,安全標志齊全,安全性好；落錘式彎沉儀必須停車測試, 對交通干擾大, 安全性差。
　　5) 激光自動彎沉儀主傳感器分辨力是0.6微米；落錘式彎沉儀主傳感器分辨力是1微米。
　　6) 激光自動彎沉儀采用美國的7段跳頻無線數字傳輸技術,無連接電纜,提高了可靠性；落錘式彎沉儀測試傳感器必須連接電纜,可靠性降低。
　　7) 激光自動彎沉儀荷載可以恒定在100kN，其加載過程靠汽車自身質量；落錘式彎沉儀的荷載靠調整落錘高度,受路面柔硬強度的反力影響,其作用于路面的荷載是變化的, 落錘能量先加載在柔性橡膠座上,而橡膠的彈性硬度決定模擬的動載速度，所以其荷載時間穩定性差。
　　兩種檢測設備雖然工作原理有所不同，但是數據采集密度大，可以準確的檢測路面（基）的強度，從而防止因路面材料強度不足而造成的質量隱患，從根本上避免路面過早破壞；在養護決策方面，對路網進行定期彎沉檢測，可以科學的制定養護方案，合理的分配養路資金；在道路改造設計時，依靠準確的彎沉檢測，實現路面補強優化設計。