[摘要]:
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[關(guān)鍵詞]:公路工程;路基路面;彎沉儀;百分表;支點(diǎn)形變量
公路路基路面工程建設(shè)時(shí),不僅需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定要求完成施工進(jìn)度,還要對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),主要檢測(cè)項(xiàng)目包括壓實(shí)度、彎沉值、寬度、平整度、橫坡等。其中,彎沉值檢測(cè)時(shí)通常采用回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)雖然速度慢,但得到的數(shù)據(jù)結(jié)果更加準(zhǔn)確,能反應(yīng)出路基路面承載能力質(zhì)量狀況,為工程建設(shè)質(zhì)量評(píng)定提供支持和保障,為高速公路檢測(cè)提供最優(yōu)化的服務(wù)。
1 回彈彎沉檢測(cè)技術(shù)基本概述
1.1 回彈彎沉概念
路基路面施加較高應(yīng)力后,可能產(chǎn)生一定的豎向變形位移,當(dāng)這一應(yīng)力去除后,路基路面出現(xiàn)的變形位移會(huì)略有恢復(fù),而恢復(fù)后的數(shù)值就是回彈彎沉值。通過(guò)該指標(biāo)的計(jì)算,能夠?qū)β坊访娴膭偠扰c強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定。該指標(biāo)數(shù)值越高,表示路面塑性形變?cè)礁?,因而剛度越小,抗疲勞性越弱,不利于路面的使用,反之,路面將存在良好的抗疲勞性,上部可承載更高的應(yīng)力,為路面的使用奠定良好基礎(chǔ)。
現(xiàn)代瀝青路面工程建設(shè)時(shí),回彈彎沉值被廣泛地應(yīng)用,將其當(dāng)作路基剛度的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一,不僅能夠提升公路設(shè)計(jì)合理性,而且還會(huì)為施工活動(dòng)的進(jìn)行提供良好指導(dǎo)。該指標(biāo)在反映路面的剛度與強(qiáng)度的同時(shí),體現(xiàn)出路面的使用情況。一般情況下,該指標(biāo)數(shù)值增長(zhǎng)后,說(shuō)明路面變形概率會(huì)相助提升,降低抗疲勞性能,導(dǎo)致其上部承載力顯著減弱;反之,該指標(biāo)降低后,路面出現(xiàn)變形的概率會(huì)顯著降低,能夠承受更高的外部應(yīng)力,使其可以同時(shí)承載更多車(chē)輛。
1.2 回彈彎沉檢測(cè)的原則
現(xiàn)代工程領(lǐng)域存在多種路基路面回彈彎沉檢測(cè)技術(shù),貝克曼梁法是其中最為常見(jiàn)的一種,屬于傳統(tǒng)靜態(tài)檢測(cè)方法,相對(duì)較為成熟,可得到較為精確的檢測(cè)結(jié)果,因而被廣泛應(yīng)用于公路工程中。應(yīng)用該檢測(cè)方法時(shí),需要遵循下述幾項(xiàng)原則。
(1)質(zhì)量?jī)?yōu)先。檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)人員必須將“質(zhì)量”放至首位,根據(jù)工程建設(shè)需求,不斷完成檢測(cè)操作方式,逐漸對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,得到最佳的檢測(cè)參數(shù),為提升路面強(qiáng)度與剛度奠定良好基礎(chǔ)。
(2)規(guī)范化。整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)人員一定要嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)定中的內(nèi)容,提升整個(gè)操作流程的規(guī)范性,以得到路面真實(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)果,更準(zhǔn)確地展示公路的具體情況。
(3)科學(xué)管理回彈彎沉檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)安排專業(yè)人員予以監(jiān)督與管理,及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)操作中出現(xiàn)的問(wèn)題,并在第一時(shí)間對(duì)其指正,以保證整個(gè)檢測(cè)操作的合理性,進(jìn)而獲得更加精確的檢測(cè)結(jié)果。
1.3 適用范圍
對(duì)于貝克曼梁法來(lái)說(shuō),通常適用于以下4個(gè)方面。
(1)對(duì)公路路基路面回彈彎沉值進(jìn)行測(cè)量,以此評(píng)估公路的承載力,為路面設(shè)計(jì)提供支持。
(2)在路面交竣工驗(yàn)收階段,可將回彈彎沉值作為判斷工程是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的主要指標(biāo)之一。
(3)在公路工程養(yǎng)護(hù)時(shí),可通過(guò)對(duì)路面回彈彎沉值的測(cè)量,為養(yǎng)護(hù)方案的制訂奠定良好基礎(chǔ),以得到最佳的路面養(yǎng)護(hù)方案,提升路面養(yǎng)護(hù)效果。
(4)一般情況下,對(duì)回彈彎沉值檢測(cè)時(shí),通常將溫度控制在20±2℃區(qū)間內(nèi),若不在該區(qū)間內(nèi),且路面厚度在5cm以上,則應(yīng)通過(guò)相應(yīng)的方式對(duì)彎沉值進(jìn)行溫度修整,以得到標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果。
2 回彈彎沉檢測(cè)流程
2.1 檢測(cè)工具
回彈彎沉檢測(cè)時(shí),需要使用以下工具。
(1)測(cè)試車(chē),采用雙軸、后軸雙側(cè)4輪的載重車(chē),應(yīng)根據(jù)檢測(cè)要求,從軸荷載、輪胎規(guī)格、輪胎氣壓等角度出發(fā),選擇適當(dāng)型號(hào)的測(cè)試車(chē),一般來(lái)說(shuō),在高速公路與一、二級(jí)公路建設(shè)中,通常選擇標(biāo)準(zhǔn)軸載符合BZZ–100的載重車(chē);而對(duì)于其他類型公路來(lái)說(shuō),則選擇標(biāo)準(zhǔn)軸載符合BZZ–60的載重車(chē)。
(2)彎沉儀,由3部分構(gòu)成:
1)貝克曼梁,主要材料為鋁合金,其內(nèi)部裝有一定量的水準(zhǔn)泡,前臂放置到路面上,后臂與百分表連接到一起,兩者長(zhǎng)度的比值為2∶1;
2)百分表,用于顯示出測(cè)量數(shù)值;
3)框架,用于對(duì)其他兩個(gè)結(jié)構(gòu)的固定?,F(xiàn)代工程領(lǐng)域根據(jù)貝克曼梁長(zhǎng)度的不同,可將其劃分成2種類型:梁長(zhǎng)3.6m,其中,前臂2.4m,后臂1.2m;梁長(zhǎng)5.4m,前臂3.6m后臂1.8m,屬于加長(zhǎng)型彎沉儀。一般情況下,選擇3.6m的彎沉儀即可,若為半剛性基層瀝青路面,則選擇5.4m的彎沉儀。
(3)溫度計(jì),用于測(cè)量路面溫度,以對(duì)路面溫度進(jìn)行控制,溫度計(jì)分度應(yīng)在1℃以內(nèi)。
(4)除上述幾種共計(jì)外,還需要采用以下輔助工具。
1)指揮旗,用于對(duì)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的指揮;
2)白油漆,用于刻畫(huà)記號(hào);
3)皮尺,用于路面長(zhǎng)度、寬度等數(shù)據(jù)的測(cè)量。
2.2 前期準(zhǔn)備工作為保證整個(gè)檢測(cè)活動(dòng)順利進(jìn)行,需做好如下前期準(zhǔn)備工作。
(1)對(duì)測(cè)試車(chē)進(jìn)行檢查,判斷測(cè)試車(chē)的剎車(chē)系統(tǒng)、輪胎是否符合要求,若不符合要求,則應(yīng)采取相應(yīng)的方式予以處理,以保證測(cè)試車(chē)各方面均滿足要求。
(2)在車(chē)槽內(nèi)裝入適量的集料,通過(guò)后軸稱量結(jié)果,對(duì)槽內(nèi)集料予以調(diào)整,以確保測(cè)試車(chē)符合BZZ–100或BZZ–60標(biāo)準(zhǔn)軸載的要求。車(chē)輛運(yùn)行時(shí),軸重應(yīng)保持穩(wěn)定。
(3)測(cè)量輪胎的接地面積。在平滑的路面上,將千斤頂放置到車(chē)輛下部,并逐漸將后軸定期,之后在輪胎的下方放置1張潔凈的復(fù)寫(xiě)紙,緩慢下放千斤頂,使紙上出現(xiàn)輪胎印痕,最后通過(guò)求積儀等設(shè)備與手段,測(cè)算出輪胎接地面積,精度控制在0.1cm2以內(nèi)。
(4)對(duì)彎沉儀予以檢查,判斷其靈敏度是否達(dá)到要求。(5)實(shí)時(shí)檢測(cè)路面溫度,并通過(guò)與氣象部門(mén)的溝通,獲取前5d溫度的均值。(6)收集路面施工時(shí)相關(guān)資料,如路面材料、厚度等。
2.3 檢測(cè)步驟
回彈彎沉檢測(cè)時(shí),主要由如下4步構(gòu)成。
(1)通過(guò)皮尺的測(cè)量,確定合理的測(cè)試點(diǎn),每個(gè)測(cè)試點(diǎn)均要處于車(chē)道內(nèi)的輪跡帶上,同時(shí)通過(guò)白油漆作出記號(hào)。
(2)調(diào)整試驗(yàn)車(chē)的位置,使其后輪隙對(duì)準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)后方4±1cm的位置。
(3)將彎沉儀緩慢插入到車(chē)后輪間的縫隙內(nèi),儀器方向與汽車(chē)相同,且保證梁臂未與車(chē)輪碰觸;對(duì)于彎沉儀側(cè)頭來(lái)說(shuō),放置到測(cè)試點(diǎn)上,在測(cè)定桿上固定百分表,并將其恢復(fù)到“0”位,之后輕輕叩打彎沉儀,觀察百分表指針情況,判斷指針?lè)€(wěn)定后是否能夠再次回歸到“0”位。
(4)向車(chē)輛駕駛員發(fā)布實(shí)驗(yàn)開(kāi)始指令,隨著車(chē)輛的移動(dòng),路面會(huì)出現(xiàn)一定的形變,檢測(cè)桿獲取這一現(xiàn)象后,可將形變量傳輸給百分表,當(dāng)表針不再變化后,立即記錄下示數(shù)L1;車(chē)輛繼續(xù)形式,指針逐漸向“0”位轉(zhuǎn)動(dòng);當(dāng)車(chē)輛經(jīng)過(guò)彎沉影響半徑(3m以上)后,向駕駛?cè)藛T發(fā)布停止指令。當(dāng)表針停止移動(dòng)后,記錄下表盤(pán)示數(shù)L2。車(chē)輛移動(dòng)時(shí),應(yīng)將速度控制在5km/h。
2.4 彎沉儀的支點(diǎn)變形與修整
對(duì)半剛性基層瀝青路面進(jìn)行檢測(cè)時(shí),若選擇3.6m的彎沉儀,很容易出現(xiàn)制作地步變形的問(wèn)題,影響測(cè)量結(jié)果的精確度。所以,在測(cè)量過(guò)程中要對(duì)支點(diǎn)形變量予以檢測(cè)。即在測(cè)量路面彎沉儀(A1)的后端,固定另一臺(tái)彎沉儀(A2),A2的測(cè)點(diǎn)放置到A1支點(diǎn)旁。
汽車(chē)移動(dòng)后,分別記錄下兩儀器示數(shù),進(jìn)而對(duì)支點(diǎn)變形進(jìn)行修整。在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)上分別測(cè)試5次,計(jì)算出計(jì)算值后,當(dāng)作測(cè)量結(jié)果的修正值。若選擇5.4m的彎沉儀,則無(wú)需修正。具體來(lái)說(shuō),修正后的計(jì)算公式為:
FaEpIes021000d=(1)
其中,Is表示彎沉測(cè)量值(mm);p表示車(chē)輛輪胎接地壓強(qiáng)(MPa),可由輪胎接地面積與后軸重量計(jì)算而得;δ表示當(dāng)量半徑(m);E0表示土基回彈模量;ae表示彎沉常數(shù);F表示修正常數(shù)。
2.5 結(jié)果計(jì)算與溫度修整
推導(dǎo)出測(cè)量點(diǎn)的回彈彎沉結(jié)果后,先對(duì)形變予以修整,若路面厚度在5cm以上,且路面溫度不在20±2℃區(qū)間內(nèi)時(shí),要通過(guò)相應(yīng)的公式,進(jìn)一步對(duì)溫度予以修正,以提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2.6 結(jié)果評(píng)定
獲得各測(cè)量點(diǎn)后,要將那些特異性較大的數(shù)據(jù)去除,并確定其周?chē)缦蓿瑸榫植刻幚硖峁┲С?。通過(guò)兩臺(tái)彎沉儀同時(shí)對(duì)車(chē)輛左右輪彎沉值進(jìn)行檢測(cè)時(shí),要分別將其單獨(dú)記錄,而非兩者的均值。
獲得彎沉測(cè)量值(L1)后,與設(shè)計(jì)值(L2)進(jìn)行對(duì)比,L1不大于L2為滿分,表明路面回彈彎沉符合要求;L1大于L2為0分,表面路面回彈彎沉不符合要求。
需要注意的是,在不同季節(jié)測(cè)量時(shí),還要考慮季節(jié)對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾。
3 回彈彎沉檢測(cè)時(shí)的注意事項(xiàng)
在回彈彎沉檢測(cè)時(shí),為了保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,還應(yīng)注意下述幾個(gè)方面。
(1)校準(zhǔn)與復(fù)核測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量過(guò)程中一定要按照相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)測(cè)量所需的儀器與設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)與復(fù)核,確保儀器、設(shè)備性能的良好性,防止檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。在使用結(jié)束后,也要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行全面檢查,以免設(shè)備使用時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題而影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。
(2)溫濕度設(shè)點(diǎn)。在路面上固定長(zhǎng)度在11cm以上的溫濕度傳感器,通過(guò)其對(duì)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的溫濕度予以檢測(cè),以準(zhǔn)確了解外界環(huán)境情況,為檢測(cè)工作的開(kāi)展提供支持。
(3)溫濕度校準(zhǔn)點(diǎn)。對(duì)溫濕度進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),順序?yàn)?5℃與20℃時(shí)40%RH,60%RH與80%RH,校準(zhǔn)時(shí)需要確保偏差相對(duì)較小。
一般情況下,溫度低于±0.5℃,濕度低于±2.0%RH,同時(shí),也可根據(jù)工程具體情況,設(shè)定出其他要求的偏差標(biāo)準(zhǔn)。在空載的條件下,能夠進(jìn)行全部的校準(zhǔn)項(xiàng)目。實(shí)際操作時(shí),能夠利用溫濕度檢測(cè)箱各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定與調(diào)整,不斷降低校準(zhǔn)誤差,使其控制在±0.5℃與2.0%RH以內(nèi)。溫度校準(zhǔn)時(shí),應(yīng)將濕度檢測(cè)關(guān)閉,或?qū)穸葪l件設(shè)定成60%RH。
4 結(jié)束語(yǔ)
公路路基路面工程建設(shè)時(shí),需通過(guò)貝克曼梁法等方式,對(duì)路面回彈彎沉予以檢測(cè),通過(guò)該指標(biāo)檢測(cè)值的判斷,確定路面強(qiáng)度與剛度是否符合要求,為工程設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等工作的開(kāi)展提供指導(dǎo)。檢測(cè)時(shí)不僅要做好前期準(zhǔn)備工作,而且還要嚴(yán)格遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,使其在公路工程建設(shè)中發(fā)揮出大的作用。
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