路基路面弯沉检测设备的应用

路面弯沉值，作为反映路面强度的重要力学指标，其检测技术与设备的发展十分迅速。
　　1953年，贝克曼发明梁式弯沉仪，利用“贝克曼梁”测定路面回弹弯沉值,操作简便，应用广泛。我国路面设计及检测的标准方法和基本参数都是建立在这种试验方法基础上的。但是，此方法全是人工操作，其结果受人为因素和天气因素的影响较大，而且人员多，测速慢,影响交通。
　　激光自动弯沉仪和落锤式弯沉仪（FWD）是测定路面（基）弯沉值的自动化设备，可对路面（基）进行高密集点的强度测量，适用于路面（基）施工质量控制、验收及路面养护管理。
　　1. 激光自动弯沉仪
　　激光自动弯沉仪属于静态弯沉体系，它由测试汽车、测量机构、数据采集处理系统三部分组成，测量机构安装在测试车底盘下面。自动弯沉仪测定车在检测路段以一定速度行驶，将安装在测试车前后轴之间底盘下面的弯沉测定梁放到车辆底盘的前端并支于地面保持不动，当后轴双轮隙通过测头时，弯沉通过位移传感器等装置被自动记录下来，这时,测定梁被拖动，以二倍的汽车速度拖到下一测点，周而复始地向前连续测定。通过计算机测试系统采集、处理并输出路段弯沉检测统计计算结果。
　　2. 落锤式弯沉仪（FWD）
　　落锤式弯沉仪FWD检测系统属于动态弯沉体系，它主要包括FWD挂车、信息处理系统和微机操作系统。FWD挂车由加载系统和传感器系统构成。
　　落锤式弯沉仪所测弯沉为动态总弯沉，与贝克曼梁所测的静态回弹弯沉不同。可通过对比试验，得到两者之间的相关关系，并据此将落锤式弯沉仪所测弯沉值换算为贝克曼梁的静态回弹弯沉值。可利用计算机按弹性层状体系理论的计算模式和程序，根据落锤式弯沉仪所测弯沉盆数据反算路面各层材料的弹性模量。
　　3. 设备比较
　　近几年来，两种设备在我省已广泛使用，现从四个方面做比较分析。
　　1）数据体系
　　自动弯沉仪属于静态弯沉体系，与贝克曼梁测试值有良好的换算关系（相关系数大于0.95）。主传感器的测试分辨力是0.6微米。测试机构的测试数据采用美国的7段跳频无线数字传输技术,不必连接电缆,提高了设备的可靠性。
　　落锤式弯沉仪属于动态弯沉体系与贝克曼梁测试值的换算关系一般小于0.95。数据较自动弯沉仪偏小。主传感器的测试分辨力是1微米。测试传感器必须连接电缆。主电缆插口多次插拔容易损坏。用于新结构新材料研究，进行分层模量分析比较好。
　　2）安全性
　　自动弯沉仪测试时,连续行走,不用停车,所以不必封闭交通。该设备庞大,安全指示标志齐全,设备和测试人员安全性较好。
　　落锤式弯沉仪必须停车测试, 必需封闭交通或安排专车专人进行保护。
　　3）检测速度
　　如两种设备的检测频率为每一双车道评定路段（不超过1km）检查20个点时，速度基本相当。2005年《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）规定弯沉值用贝克曼梁或自动弯沉仪测量。每一双车道评定路段（不超过1km）检查80-100个点，多车道公路必须按车道数与双车道之比，相应增加测点。自动弯沉仪6 km /h连续测试速度(测点间距12.5m,每步可得到左右各一个测试值)，台班工作8h，可得到9000点的测试结果,完成50km测试任务。
　　落锤式弯沉仪按12.5m一个测试点,日工作300-500个测点,只能完成4-5km测试任务。以在青银高速公路交工验收检测为例，落锤式弯沉仪累计检测两个多月，验收总里程的一半，后因设备故障，调用一台自动弯沉仪继续检测，只用了不到一个星期就将剩余里程检测完毕。现在的高速公路施工工期紧，任务急，按现在的检测频率落锤式弯沉仪已不适合在路面交工检测中使用。如果想让落锤式弯沉仪在路面弯沉检测中发挥更好的作用就必须制定相应的检测频率。
　　4）灵活性
　　自动弯沉仪设备庞大进行路面检测时受路况影响不大，但是在路基交工检测时受施工环境影响较大，便道狭窄，不平整，交工路段短，都对自动弯沉仪的检测工作造成困难。
　　落锤式弯沉仪较自动弯沉仪体积小，机动性强。更能适应路基弯沉的验收工作，至今已完成了青银高速公路、张石高速公路（保定段）等多条高速公路的路基弯沉验收工作。
　　4. 优缺点归纳
　　1) 激光自动弯沉仪属于静态弯沉体系，与贝克曼梁测试值有良好的换算关系，相关系数大于0.95；落锤式弯沉仪属于动态弯沉体系，与贝克曼梁测试值的换算关系一般小于0.95。
　　2) 激光自动弯沉仪用于大量的路面验收及路网检测评价比较好；落锤式弯沉仪用于新结构新材料研究，进行分层模量分析比较好。
　　3) 激光自动弯沉仪6km/h连续测试速度，一个台班可完成50km测试任务；落锤式弯沉仪只能完成4—5km测试任务。
　　4) 激光自动弯沉仪不必封闭交通,设备庞大,安全标志齐全,安全性好；落锤式弯沉仪必须停车测试, 对交通干扰大, 安全性差。
　　5) 激光自动弯沉仪主传感器分辨力是0.6微米；落锤式弯沉仪主传感器分辨力是1微米。
　　6) 激光自动弯沉仪采用美国的7段跳频无线数字传输技术,无连接电缆,提高了可靠性；落锤式弯沉仪测试传感器必须连接电缆,可靠性降低。
　　7) 激光自动弯沉仪荷载可以恒定在100kN，其加载过程靠汽车自身质量；落锤式弯沉仪的荷载靠调整落锤高度,受路面柔硬强度的反力影响,其作用于路面的荷载是变化的, 落锤能量先加载在柔性橡胶座上,而橡胶的弹性硬度决定模拟的动载速度，所以其荷载时间稳定性差。
　　两种检测设备虽然工作原理有所不同，但是数据采集密度大，可以准确的检测路面（基）的强度，从而防止因路面材料强度不足而造成的质量隐患，从根本上避免路面过早破坏；在养护决策方面，对路网进行定期弯沉检测，可以科学的制定养护方案，合理的分配养路资金；在道路改造设计时，依靠准确的弯沉检测，实现路面补强优化设计。