路基強(qiáng)度的快速無(wú)損檢測(cè)與控制分析

1、<p>　　路基強(qiáng)度的快速無(wú)損檢測(cè)與控制分析</p><p>　　摘要：公路是一種線性工程的構(gòu)造物，其主要承受交通車輛作用以及外部環(huán)境以及設(shè)備的影響，公路由路基、路面、橋涵、隧道、防護(hù)工程、以及排水設(shè)備組成。路基是公路的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，是重要組成部分。路基的穩(wěn)定與安全是保證公路正常運(yùn)行的基本條件，不同級(jí)別的公路，路基具有不同的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性。本文介紹了PFWD無(wú)損檢測(cè)設(shè)備的使用過程，分析了路基強(qiáng)度控制標(biāo)準(zhǔn)。

2、</p><p>　　關(guān)鍵詞：強(qiáng)度、密實(shí)度、措施、分析 </p><p>　　中圖分類號(hào)：B025文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　路基是路面結(jié)構(gòu)的支撐體，路基強(qiáng)度不夠、穩(wěn)定性差以及外荷載過大都會(huì)使路基損壞。路基的施工質(zhì)量是保證其不易受損的基礎(chǔ)因素，如何快速可靠地進(jìn)行路基施工質(zhì)量評(píng)價(jià)，有效地進(jìn)行路基施工過程質(zhì)量控制，及時(shí)消除路基施工質(zhì)量隱患，是確保公路高質(zhì)量的

3、關(guān)鍵因素。確定路基強(qiáng)度方法主要是通過測(cè)量回彈模量，目前工程建設(shè)中常用的方法有查表法、現(xiàn)場(chǎng)承載板測(cè)試法、貝克曼測(cè)試換算法、室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定法、CBR法以及路表彎沉反算法。查表法不需要試驗(yàn)測(cè)定，其余幾種均需通過試驗(yàn)測(cè)定。針對(duì)于反算法中的彎沉試驗(yàn)的無(wú)損檢測(cè)，常用的儀器設(shè)備是落錘式彎沉儀(FWD)，在此基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)了PFWD(動(dòng)力模量快速無(wú)損檢測(cè)設(shè)備)，本文通過對(duì)PFWD設(shè)備使用介紹了路基強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)的過程，在此基礎(chǔ)上介紹了相關(guān)的控制措施。 &l

4、t;/p><p>　　一、PFWD無(wú)損檢測(cè)的過程分析 </p><p>　　1、PFWD無(wú)損檢測(cè)的機(jī)理分析 </p><p>　　PFWD能夠比較真實(shí)的反映出車輪對(duì)路面的實(shí)際作用情況，目前這種方法在我國(guó)公路工程建設(shè)過程中的應(yīng)用也是非常廣泛。但是PFWD無(wú)損檢測(cè)也遇到一項(xiàng)比較棘手的問題，那就是此方法需要對(duì)不同的填料進(jìn)行配置，才能夠獲得比較好的測(cè)試效果，這個(gè)問題也給我們公路

5、彈性模量測(cè)試帶來(lái)了一些問題。PFWD無(wú)損檢測(cè)原理是：某一高度自由下落的重錘會(huì)對(duì)路基表面的承載板以及底座產(chǎn)生一定的沖擊作用，此時(shí)承載板以及路基表面將會(huì)出現(xiàn)一定的位移，PFWD無(wú)損檢測(cè)設(shè)備上面的壓力傳感器以及位移傳感器將會(huì)及時(shí)記錄位移、荷載等數(shù)據(jù)，然后利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，可以通過壓力以及位移的峰值反映出彈性模量的大小。PFWD無(wú)損檢測(cè)沖擊荷載大小與重錘重量、自由下落高度以及承載板直徑大小都有一定的關(guān)系，路基路面結(jié)構(gòu)的分層強(qiáng)度以及剛

6、度可以通過增加位移傳感器進(jìn)行測(cè)試，數(shù)據(jù)傳輸方式根據(jù)情況靈活選用。所有對(duì)于路基模量進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)路基的應(yīng)力應(yīng)變特性、力學(xué)分析模型和實(shí)際受力狀況進(jìn)行具體分析。 </p><p>　　2、PFWD無(wú)損檢測(cè)過程分析 </p><p>　　PFWD無(wú)損檢測(cè)過程可以簡(jiǎn)單分為儀器設(shè)備準(zhǔn)備、測(cè)試過程以及結(jié)束三個(gè)過程?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備的準(zhǔn)備主要是PFWD無(wú)損檢測(cè)設(shè)備的組裝，需要將數(shù)據(jù)連接線的兩端與計(jì)算機(jī)的RS2

7、32串口與PFWD底座數(shù)據(jù)I/O端口，啟動(dòng)PFWD以及計(jì)算機(jī)電源，并啟動(dòng)計(jì)算機(jī)上面的數(shù)據(jù)采集程序，在進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)試時(shí)，需要嚴(yán)格的設(shè)備檢測(cè)，啟動(dòng)PFWD以及計(jì)算機(jī)設(shè)備，還要啟動(dòng)計(jì)算機(jī)上面的數(shù)據(jù)采集以及分析程序，只有上述準(zhǔn)備過程嚴(yán)格操作，才能保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性以及可代表性。當(dāng)PFWD設(shè)備檢測(cè)完畢后，此時(shí)設(shè)備就進(jìn)入了待機(jī)狀態(tài)，然后就可以按照我們的工作計(jì)劃進(jìn)行實(shí)際測(cè)試了。 </p><p>　　1）在需要測(cè)試的路面上，每隔20

8、cm作為一個(gè)測(cè)試點(diǎn)。 </p><p>　　2）PFWD安裝需要人工或者小拖車進(jìn)行配合，安裝點(diǎn)位要經(jīng)過提前安排。 </p><p>　　3）在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行PFWD數(shù)據(jù)采集和分析，需要求出路面測(cè)試段的特征以及測(cè)試參數(shù)，參數(shù)包括測(cè)點(diǎn)序號(hào)、測(cè)點(diǎn)位置氣溫值大小、承載板半徑、泊松系數(shù)以及備注說(shuō)明情況等等。 </p><p>　　4）按下計(jì)算機(jī)鍵盤上面的F12鍵，此時(shí)計(jì)算機(jī)就可

9、以立即進(jìn)入數(shù)據(jù)采集工作狀態(tài)。 </p><p>　　5）操作人員將重錘向上提起到一定高度，鎖定桿將自動(dòng)卡緊，以避免重錘松落砸傷設(shè)備或者施工操作人員。 </p><p>　　6）用手控制好PFWD手柄，同時(shí)鎖定桿保護(hù)插銷，快速扳動(dòng)鎖定桿。 </p><p>　　7）計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)采集荷載和以及位移數(shù)據(jù)，并繪制相關(guān)變化曲線，同時(shí)還會(huì)記錄最大壓力P以及最大彎沉值l，并由此計(jì)

10、算路基彈性模量值，另外可以獲得落錘沖擊橡膠墊塊的沖擊時(shí)間。 </p><p>　　8）測(cè)量人員可以檢測(cè)電腦測(cè)定數(shù)據(jù)是否滿足要求，如果滿足相關(guān)要求，那么可以按F2鍵或者保存菜單項(xiàng)，或者按下控制面板上面的紅鍵，及時(shí)保存路面彈性模量測(cè)量數(shù)據(jù)。如果不能滿足測(cè)試要求，那么可以按ESC或者cancel鍵取消測(cè)試結(jié)果。 </p><p>　　9）返回第四步的測(cè)試過程，進(jìn)行下一個(gè)錘擊過程，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)不能少

11、于4個(gè)樣本，有效數(shù)據(jù)應(yīng)該保證在3組或者3組以上。 </p><p>　　10）當(dāng)此路面測(cè)試點(diǎn)檢測(cè)完畢后，需要在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件中設(shè)置下一個(gè)測(cè)點(diǎn)序號(hào)，或者按控制面板的藍(lán)鍵2次改變測(cè)點(diǎn)序號(hào) </p><p>　　11）返回第2步測(cè)試過程，進(jìn)行下一測(cè)試過程。 </p><p>　　上面就是一個(gè)完整的測(cè)試過程，待測(cè)試完畢后，應(yīng)該在保存完最后一錘測(cè)試數(shù)據(jù)后，點(diǎn)擊關(guān)閉菜單選項(xiàng)

12、，關(guān)閉計(jì)算機(jī)計(jì)算程序以及控制面板。 </p><p>　　3、強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果分析 </p><p>　　公路路基一般是彈塑性體，其本構(gòu)關(guān)系一般是呈現(xiàn)非線性的。但是在PFWD荷載作用下的時(shí)間是比較短暫的，一般不會(huì)超過25ms，也就是說(shuō)路基還沒有充分時(shí)間進(jìn)行形變，作用過程就已經(jīng)結(jié)束了，所以我們可以知道這個(gè)變形過程主要是以回彈變形為主。 </p><p>　　二、路基施工質(zhì)

13、量控制標(biāo)準(zhǔn)分析 </p><p>　　我國(guó)針對(duì)于路基強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)研究的三個(gè)重要指標(biāo)是土基回彈模量、回彈彎沉以及現(xiàn)場(chǎng)CRB值，這三個(gè)數(shù)值分別表示了土基彈性變形、承載能力、強(qiáng)度三個(gè)性質(zhì)。公路設(shè)計(jì)人員路基強(qiáng)度參數(shù)選用土基回彈模量，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用的是路基回彈彎沉，檢驗(yàn)土基強(qiáng)度是CRB值。 </p><p>　　路基建設(shè)指標(biāo)中的壓實(shí)度與含水率是有著一定關(guān)聯(lián)的，當(dāng)路基處于最佳含水率時(shí)才可以進(jìn)行壓實(shí)作業(yè)，路基

14、施工才能最經(jīng)濟(jì)并能確保質(zhì)量。另外，在路基運(yùn)營(yíng)過程中，含水率對(duì)路基的穩(wěn)定性、強(qiáng)度以及剛度起著非常重要的作用。含水率過低的路基，使用性能會(huì)比較差，相反來(lái)說(shuō)，含水率高的路基回填量大，使用效果比較好。路基含水率變化，其剛度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性也會(huì)產(chǎn)生比較大的變化，此時(shí)可以采用多元對(duì)數(shù)關(guān)系進(jìn)行路基強(qiáng)度分析： </p><p>　　y=a.Kb.wc </p><p>　　此公式中的y為因變量，這是一個(gè)經(jīng)

15、驗(yàn)數(shù)值，K是壓實(shí)度，w為路基的含水率，a為系數(shù)項(xiàng)，b和c均為冪系數(shù)項(xiàng)。 </p><p>　　由于我國(guó)幅員廣闊，不同地區(qū)的路基具有不同的土質(zhì)類型，各個(gè)成型路基上建立的土基回彈模量與彎沉值關(guān)系式只適用于本地區(qū)的同種土質(zhì)情況，當(dāng)土質(zhì)相似時(shí)可以借鑒之前的相關(guān)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證分析。本文從路基強(qiáng)度無(wú)損檢測(cè)設(shè)備分析入手，介紹了PFWD的工作特性以及應(yīng)用性能指標(biāo)、測(cè)試程序，在此基礎(chǔ)上分析了壓實(shí)度與強(qiáng)度、含水率的關(guān)系，以此闡述了路基

16、施工質(zhì)量控制的可行性。相信隨著科技的進(jìn)步以及施工技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)公路路基施工質(zhì)量將會(huì)越來(lái)越好。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　【1】戴惠民;高偉;王興隆;楊猛;滕竣 常季凍區(qū)公路基墊層材料與路基強(qiáng)度變化規(guī)律探討【J】東北公路，2004,07 </p><p>　　【2】田小波;魏建明;張俊 粉煤灰路

17、基強(qiáng)度特性影響因素分析與研究【J】中外公路，2007,04 </p><p>　　【3】晁德志;吳雄飛;趙永國(guó);蔣宗 岑山區(qū)一級(jí)公路升級(jí)改造工程路基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及加固技術(shù) 【J】公路，2010,03 </p><p>　　【4】謝國(guó)棟;朱洪洲;陳森FWD和承載板在路基強(qiáng)度檢測(cè)中的對(duì)比分析【J】公路工程，2004,07 </p><p>　　【5】賀永利 提高高等級(jí)公路