近些年来，随着我国社会科技的进步以及时代的向前发展，我国的城市化进程也在不断的加快，市政道路作为市政工程中非常重要的一部分，一定程度上影响着道路上车辆的行驶安全和我们的正常出行，因而路面无损检测技术对于路面的施工质量有着非常重要的意义和保障。本文主要对落锤式弯沉仪在市政道路上的检测和应用进行分析，希望可以更好的了解该设备在市政道路中的应用效果，为市政道路检测分析提供借鉴与参考。

关键词：落锤式弯沉仪；市政道路；应用分析

1 引言

在市政道路质量检测的工作中，弯沉检测是工程验收的主控项目，同样也是准确的掌握道路运营性的重要支撑依据。在我国市政道路检测中，弯沉的检测方法是贝克曼梁检测法，但这个方法在实际的检测过程中，存在一些弊端，例如检测精度低、操作繁杂、人为因素影响较大以及检测效率低等问题，而目前使用的落锤式弯沉检测，相对于传统的检测方法具有操作简单、检测精度高、效率高等优点，因此逐渐被广泛应用在道路检测中。本文主要研究落锤式弯沉检测技术原理，并结合工程项目研究落锤式弯沉检测步骤在工程上的应用情况，希望可以为市政道路检测分析提供借鉴与参考。

2 落锤式弯沉检测技术

2.1 落锤式弯沉仪概述

落锤式弯沉仪——FWD，它的组成机制主要有：荷载发生装置(包括液压落锤、承载板)、冲击力和弯沉检测装置、计算机控制及数据采集运算装置和机动装置等。全自动落锤式弯沉仪的工作原理，在计算机控制下，把一定质量的重锤由液压传动装置提升至一定高度后自由落下，冲击力作用于承载板上并传递到路面，从而对路面施加脉冲荷载，导致路面表面产生瞬时变形，分布于距测点不同距离的传感器检测结构层表面的变形，记录系统将信号传输至计算机，即测定在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆。测试数据可用于反算路面结构层模量，从而科学地评价路面的承载能力。相比于传统的贝克曼梁弯沉检测，落锤式弯沉仪的应用有明显的优势：首先，在市政道路的检测中，落锤式弯沉仪的检测速度更快且应用场景更加灵活，即使交通环境很恶劣，实际应用也不会很困难。其次就是道路检测的结果，它能够实时记录在相关软件系统中，这样就能够让道路的检测数据更加真实准确，并且具有一定的时效性及可复现性。最后，落锤式弯沉仪在测试车操作室内，就可以完成所有的检测工作，相比贝克曼梁法，更加的科学便捷。

2.2 落锤式弯沉检测技术原理

落锤式弯沉检测技术原理：模拟汽车荷载对道路路面施加的瞬时冲击作用，借助落锤式弯沉检测仪获得路面瞬时变形情况，如下图：

图1 落锤式弯沉仪技术原理示意图

从图中我们可以看到，落锤式弯沉检测仪(FWD)由拖车(包括加载系统、位移传感器)、控制系统(包括控制和数据采集系统)组成，在控制系统的下，将一定质量的重锤提升至一定高度，自由落下，使冲击力作用于承载板，传递至道路路面，这样在对路面施加脉冲荷载，产生的瞬间变形，能够通过分布在不同距离的传感器，接收到道路真实具体的变形情况，并且及时把数据记录下来。根据检测到的数据，可以测定在动态荷载作用下的道路动态弯沉值和弯沉盆，基于此，反算道路路面结构弹性模量，对道路承载力性能进行科学的评价。

2.3 落锤式弯沉检测技术的优势

传统的贝克曼梁法检测道路弯沉，在检测时，它存在一些操作上的问题，例如人工操作量大、工作强度大、效率低、可靠性差（车辆启动速度、测点放入双轮间的距离等导致的人为因素影响）等，并且它只能检测单点最大弯沉值，对于路面结构在行车荷载作用下的动力特性和整个弯沉盆形状，无法进行准确的反映，造成道路检测数据精度下降。然而现在使用的落锤式弯沉检测技术，它可通过控制系统对道路施加脉冲荷载，从而获得动态弯沉峰值和弯沉盆数据，具有检测速度快、精度高、可模拟行车荷载对路面动力作用等优点。

3 落锤式弯沉仪在市政道路检测中的应用

在道路的弯沉检测中，弯沉值需100%的合格率；弯沉值就是荷载对路面作用前后，路路面发生变形的大小，其中弯沉值越大的情况下，代表路面的变形程度也就越大，这样的路面各层就比较容易破裂。弯沉值对道路底基层而言，它反映的是道路的整体强度；对路床(无结合材料)和沥青面层，反映的是密实程度。可以说弯沉试验就是给道路做整体的强度检测，弯沉值的检测数据可以反映出很多道路指标：例如路面结构的承载力以及刚度，还包括路基路面工程质量和路面材料工作特性等。

市区内进行市政工程作业中，会被很多的因素影响，例如有时需要分块分段进行施工工作，这给道路的整体性，带来了一系列的挑战，漏压欠压和不均匀等现象，时有发生，基于此怎样来控制质量问题，落锤式弯沉仪就起到了保质保量的作用。对已经完工的路段进行弯沉检测，如果弯沉值突然变大，有可能就是路面欠压或者漏压的地方；测量的弯沉值波动较大，有可能存在道路夹层的状况；弯沉值在整个施工路段都很大，这种情况反映的是，在进行市政道路建造时存在偷工减料或养护不当等问题。可以看到影响道路质量的因素有很多，怎么样去有效避免可能存在的隐患，主要是遵循一个原则：无机结合料的灰剂量滴定合格后，再碾压，压实度检测合格后再做弯沉，弯沉不合格处必返工。把握好每一道工序。

4 落锤式弯沉仪在市政道路检测中的应用分析

4.1 检测位置

首先可以在半钢结构工程的基层沥青路面上进行试验。人员应在待测路面上设置测点，并根据实际情况确定测点位置。其次，它可以在刚性路面上进行。试验时，支撑板应尽可能靠近有效板的中心，靠近试验板端部的接头或裂纹，但应将支撑板边缘控制在接头或裂纹75mm以内。特别是钢筋混凝土连续衬砌时，应严格控制支撑板之间的边缘，保证边缘间隙控制在60mm以内。特别是对于某些钢筋混凝土连续路面，也应在靠近有效板的一端或横向进行试验。

4.2 检测间隔

运用落锤式弯沉仪进行市政道路检测，这个过程需要根据之前检测所得到的相关数据，作为这次检测的依据，将数据进行对比，可以很清晰的了解同一个路段上发生的相应变化，并且将项目中的相同类型，进行科学的划分和配比，例如所产生变化范围足够大时，每一个方向上至少要存在15个检测点，并且不同方向的道路存在几个车道的时候，仅需要检测其中一个车道就好。检测间隔需要控制在304.8至340.8米之间。在进行具体道路检测时，通常会以1000米作为一个检测的单位。在检测过程遇到桥梁时，可以在桥梁的起始桩号进行标记，方便以后进行数据处理。

4.3 质量检查

在新型检测过程中，需要对落锤式弯沉仪的数据，采用软件采集的方法进行质量检查，包括，第一点是衰减，触发启动完成后，路面偏差指示数据误差应小于60m/s。常见原因是弯曲传感器与路面接触不良。如果要检测的区域明显超出传感器本身的范围，则可能出现过大值和其他情况。主要原因是标记传感器与路面接触不良，尤其是在一系列波动之后。这正是因为检测到的道路坚固，成品传感器的底板或底座不够稳定，或者附近的一些大型机械设备振动。例如，一些重型车辆在相邻车道上行驶时振动较小，这可能会影响其值的准确性，而负载波动是由于踏板不能处于正常固态。或者由于路面松散，导致路面不平整，可以根据实际情况分析产生误差的原因。经过一系列的测试，Modelo程序可以通过重新计算和分析来完成。通过各种方法，如曲线摆动和建筑历史，可以获得更准确的数据，如试验板的材料和实际厚度。这些数据可以输入计算机系统，以自动创建更完整的分析列表。一般来说，地表和地下的输入数据可以为以后的城市道路FWD检测提供清晰的思路。

4.4 应用实例

2021年对徐州市轨道交通2号线站点道路修复及交通接驳工程（四标段）道路结构SMA-13沥青混合料上面层进行路基路面弯沉检测，检测结果见表1，依据JTG3450-2019《公路路基路面现场测试规程》，弯沉代表值为13.22（0.01mm）。

表1 弯沉值检测结果

5 落锤式弯沉仪检测中注意事项

落锤式弯沉检测中，为确保检测数据准确性、可靠性，针对不同路面结构应区别标定，重新拟合回归方程，确定常数。由于弯沉检测受环境温度、水文等因素影响显著，当环境因素差异较大且检测结果明显偏离工程设计时，应重新检测。    弯沉检测数据处理中，可能因自动检测中出现特殊现象而产生奇异值，导致数据拟合相关性减弱，在数据处理时应剔除奇异值。为确保测量精度，应定期检定落锤式弯沉检测仪机械的传感器，确保检测数据准确、可靠。

6 结语

总而言之，落锤式弯沉仪在市政道路检测中所取得的成果不言而喻，在转变了传统检测的各种弊端的同时，也能够有效避免人为读表中出现的误差，以及减少外界气温、气压所带来的一系列影响，再加上这种落锤式弯沉仪的传感器精度极高，测量的结果数据也更加具有可信性，其检测数据更是可以应用于路面结构的模量反算中，进而对于各个层面的承载能力进行客观评价和分析，从而有助于找出市政道路检测施工过程中出现的问题，并给予第一时间的解决。

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 宏达 陈山虎