1、路基强度的快速无损检测与控制分析摘要：公路是一种线性工程的构造物，其主要承受交通车辆作用以及外部环境以及设备的影响，公路由路基、路面、桥涵、隧道、防护工程、以及排水设备组成。路基是公路的基础结构，是重要组成部分。路基的稳定与安全是保证公路正常运行的基本条件，不同级别的公路，路基具有不同的强度以及稳定性。本文介绍了 PFWD 无损检测设备的使用过程，分析了路基强度控制标准。 关键词：强度、密实度、措施、分析 中图分类号：B025 文献标识码： A 路基是路面结构的支撑体，路基强度不够、稳定性差以及外荷载过大都会使路基损坏。路基的施工质量是保证其不易受损的基础因素，如何快速可靠地进行路基施工质量评
2、价，有效地进行路基施工过程质量控制，及时消除路基施工质量隐患，是确保公路高质量的关键因素。确定路基强度方法主要是通过测量回弹模量，目前工程建设中常用的方法有查表法、现场承载板测试法、贝克曼测试换算法、室内试验测定法、CBR法以及路表弯沉反算法。查表法不需要试验测定，其余几种均需通过试验测定。针对于反算法中的弯沉试验的无损检测，常用的仪器设备是落锤式弯沉仪(FWD)，在此基础上发展出来了 PFWD(动力模量快速无损检测设备)，本文通过对 PFWD 设备使用介绍了路基强度无损检测的过程，在此基础上介绍了相关的控制措施。 一、PFWD 无损检测的过程分析 1、PFWD 无损检测的机理分析 PFWD
3、能够比较真实的反映出车轮对路面的实际作用情况，目前这种方法在我国公路工程建设过程中的应用也是非常广泛。但是 PFWD 无损检测也遇到一项比较棘手的问题，那就是此方法需要对不同的填料进行配置，才能够获得比较好的测试效果，这个问题也给我们公路弹性模量测试带来了一些问题。PFWD 无损检测原理是：某一高度自由下落的重锤会对路基表面的承载板以及底座产生一定的冲击作用，此时承载板以及路基表面将会出现一定的位移，PFWD 无损检测设备上面的压力传感器以及位移传感器将会及时记录位移、荷载等数据，然后利用计算机对数据进行整理分析，可以通过压力以及位移的峰值反映出弹性模量的大小。PFWD 无损检测冲击荷载大小与
4、重锤重量、自由下落高度以及承载板直径大小都有一定的关系，路基路面结构的分层强度以及刚度可以通过增加位移传感器进行测试，数据传输方式根据情况灵活选用。所有对于路基模量进行测试，根据路基的应力应变特性、力学分析模型和实际受力状况进行具体分析。 2、PFWD 无损检测过程分析 PFWD 无损检测过程可以简单分为仪器设备准备、测试过程以及结束三个过程。现场测试设备的准备主要是 PFWD 无损检测设备的组装，需要将数据连接线的两端与计算机的 RS232 串口与 PFWD 底座数据 I/O 端口，启动 PFWD 以及计算机电源，并启动计算机上面的数据采集程序，在进行数据测试时，需要严格的设备检测，启动 P
5、FWD 以及计算机设备，还要启动计算机上面的数据采集以及分析程序，只有上述准备过程严格操作，才能保证数据准确性以及可代表性。当 PFWD 设备检测完毕后，此时设备就进入了待机状态，然后就可以按照我们的工作计划进行实际测试了。 1）在需要测试的路面上，每隔 20cm 作为一个测试点。 2）PFWD 安装需要人工或者小拖车进行配合，安装点位要经过提前安排。 3）在计算机中进行 PFWD 数据采集和分析，需要求出路面测试段的特征以及测试参数，参数包括测点序号、测点位置气温值大小、承载板半径、泊松系数以及备注说明情况等等。 4）按下计算机键盘上面的 F12 键，此时计算机就可以立即进入数据采集工作状态
6、。 5）操作人员将重锤向上提起到一定高度，锁定杆将自动卡紧，以避免重锤松落砸伤设备或者施工操作人员。 6）用手控制好 PFWD 手柄，同时锁定杆保护插销，快速扳动锁定杆。7）计算机会自动采集荷载和以及位移数据，并绘制相关变化曲线，同时还会记录最大压力 P 以及最大弯沉值 l，并由此计算路基弹性模量值，另外可以获得落锤冲击橡胶垫块的冲击时间。 8）测量人员可以检测电脑测定数据是否满足要求，如果满足相关要求，那么可以按 F2 键或者保存菜单项，或者按下控制面板上面的红键，及时保存路面弹性模量测量数据。如果不能满足测试要求，那么可以按ESC 或者 cancel 键取消测试结果。 9）返回第四步的测试
7、过程，进行下一个锤击过程，每个测试点不能少于 4 个样本，有效数据应该保证在 3 组或者 3 组以上。 10）当此路面测试点检测完毕后，需要在计算机数据采集软件中设置下一个测点序号，或者按控制面板的蓝键 2 次改变测点序号 11）返回第 2 步测试过程，进行下一测试过程。 上面就是一个完整的测试过程，待测试完毕后，应该在保存完最后一锤测试数据后，点击关闭菜单选项，关闭计算机计算程序以及控制面板。 3、强度检测结果分析 公路路基一般是弹塑性体，其本构关系一般是呈现非线性的。但是在 PFWD 荷载作用下的时间是比较短暂的，一般不会超过 25ms，也就是说路基还没有充分时间进行形变，作用过程就已经结
8、束了，所以我们可以知道这个变形过程主要是以回弹变形为主。 二、路基施工质量控制标准分析 我国针对于路基强度标准研究的三个重要指标是土基回弹模量、回弹弯沉以及现场 CRB 值，这三个数值分别表示了土基弹性变形、承载能力、强度三个性质。公路设计人员路基强度参数选用土基回弹模量，设计标准采用的是路基回弹弯沉，检验土基强度是 CRB 值。 路基建设指标中的压实度与含水率是有着一定关联的，当路基处于最佳含水率时才可以进行压实作业，路基施工才能最经济并能确保质量。另外，在路基运营过程中，含水率对路基的稳定性、强度以及刚度起着非常重要的作用。含水率过低的路基，使用性能会比较差，相反来说，含水率高的路基回填量
9、大，使用效果比较好。路基含水率变化，其刚度、强度以及稳定性也会产生比较大的变化，此时可以采用多元对数关系进行路基强度分析： y=a.Kb.wc 此公式中的 y 为因变量，这是一个经验数值，K 是压实度，w 为路基的含水率，a 为系数项，b 和 c 均为幂系数项。 由于我国幅员广阔，不同地区的路基具有不同的土质类型，各个成型路基上建立的土基回弹模量与弯沉值关系式只适用于本地区的同种土质情况，当土质相似时可以借鉴之前的相关数据加以验证分析。本文从路基强度无损检测设备分析入手，介绍了 PFWD 的工作特性以及应用性能指标、测试程序，在此基础上分析了压实度与强度、含水率的关系，以此阐述了路基施工质量控
10、制的可行性。相信随着科技的进步以及施工技术的快速发展，我国公路路基施工质量将会越来越好。 参考文献： 【1】戴惠民;高伟;王兴隆;杨猛;滕竣 常季冻区公路基垫层材料与路基强度变化规律探讨【J】东北公路，2004,07 【2】田小波;魏建明;张俊 粉煤灰路基强度特性影响因素分析与研究【J】中外公路，2007,04 【3】晁德志;吴雄飞;赵永国;蒋宗 岑山区一级公路升级改造工程路基稳定性评价及加固技术 【J】公路，2010,03 【4】谢国栋;朱洪洲;陈森 FWD 和承载板在路基强度检测中的对比分析【J】公路工程，2004,07 【5】贺永利 提高高等级公路路基强度的建议【J】科技情报开发与经济，2010,03
