落锤式弯沉仪FWD

落锤式弯沉仪（FWD ）在老路改造工程中的应用实例在老路改造设计中，老路弯沉一直是一个重要的设计参数，我国目前常规的路面弯沉检测手段是采用贝克曼梁法，但由于贝克曼梁法仅能测得静载作用下路面单点（最大）回弹弯沉值，而没有反映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，所以不能科学地评价路面的承载能力，导致改造方案偏于保守。落锤式弯沉仪（FWD ）可以测定路面在动态荷载作用下产生的动态弯沉及弯沉盆，并通过刚度组成分析得到各结构层的回弹模 量，再结合路面钻芯、DCP测试等检测手段，能较好地反映老路状况，从而指导老路改造设计，达到优化设计方案，降低工程投资的目的。在2003年锡沙线养护改善工程中，我处委托江苏省交通科学研究院利用FWD对全线达不到设计弯沉的路段进行了检测， 在分析得到各结构层回弹模量的基础上， 确定了施工方 案。工程竣工通车一年多来运行状况良好，路面修补率为零。一、改造前锡沙线概况锡沙线全长31.28km，二级公路标准，设计车速 80km/h，路面结构形式为 4cmAC-13 I 上面层+5cm下贯式下面层+18cm路拌法施工的二灰碎石基层，路面宽度 15m，日交通流量 25000 辆。二、老路检测1、路面弯沉测试及各结构层模量分析路面弯沉测试设备采用的是丹麦 DYNATEST公司开发的落锤式弯沉仪（FWD ）,属于脉冲式动力弯 沉仪，系统包括九个弯沉传感器和一个荷载传感器，弯沉传感器的精度为 2%_2m。测点分布为横向每车道设1个测点，纵向间距100m。各结构层模量分析图1系统识别原理采用的刚度组成分析方法是采用FWD测试的弯沉盆，应用图 1所示的系统识别原理,通过参数（即各层模量）调整，以计算弯沉盆来模拟实际弯沉盆，得到收敛的各层模量。需要说明的是，采用 FWD测试弯沉盆反演得到的路面各层模量是动模量，与我们在设 计中所使用的静态回弹模量不同，根据美国AASHTO规范，一般情况下，动模量等于静态模量的23倍，本工程中取3倍。通过分析模量与弯沉的关系图，可以得出以下定性结论： 根据对各车道的反演结果，面层模量很不稳定，面层模量的分布规律与表面弯沉关系不明显，存在有些点弯沉大， 但面层模量并不低，而有些点弯沉小，但面层模量较低的情况。因此，初步认为表面弯沉增大的主要原因不是面层模量较低造成的； 在弯沉小于20的测点上，基层模量较高；而在弯沉大于40的测点上，基本上所有 的基层模量均很低，在弯沉介于20和40之间时，基层模量分布较为离散。因此，可以认为 表面弯沉增大的主要原因是基层模量的降低； 底基层及以下层位的综合模量也有一定的起伏，但与表面弯沉的大小关系不明显， 总体上可以认为情况较好。2、路面钻芯通过钻芯，得到以下结论： 上面层整体情况较好； 下贯式下面层沥青含量较少，未能将石料完全包裹，且石料间隙大，较松散； 二灰碎石基层中二灰含量偏低，较松散。3、DCP测试通过标准贯入，可用于判定路基、白灰土底基层或无粘结基层、底基层的不同深度的承 载能力及整体承载能力，评价指标可以是CBR值或回弹模量（根据 AASHTO公式转换）。该设备的优点是快速、简便、不受场地限值，适合于施工现场测试或老路路基承载力评价。根据AASHTO的规定，DCP测试结果与CBR之间的关系为：CBR=405.3PR1.259式中：PR DCP测试的贯入率，单位 mm/锤击次CBR 加州承载比， 。本工程中，通过分析 DCP测试转化得到的 CBR值，反映出底基层强度较好。总体评价：沥青混凝土上面层、底基层（及以下层位）情况较好，表面弯沉的增大主 要原因是沥青下贯式下面层和二灰碎石基层松散。三、设计思路锡沙线途经江阴市顾山镇，锡山区港下镇、东湖塘镇、张泾镇、八士镇、东北塘镇，沿 线厂矿企业较多，所以本次改造中，对不能满足设计弯沉的路段，以翻挖处理为主，尽可能减少路面抬高的高度。根据以上老路检测的结果，结合现场实际情况，我们确定如下几种方 案：（见表1）表1老路处理方案条件万案老路回弹模量不小于 410 MPa老路上加铺 4cmSMA-13老路回弹模量不小于 384MPa老路上加铺 4cmSMA-13+5cmAC-20 I老路基层顶回弹模量不小于384MPa铳刨9cm沥青混凝土面层，重新摊铺4cmSMA-13+5cmAC-20 I老路底基层顶回弹模量不小于115MPa挖除18cm二灰碎石基层后，重新铺筑4cmSMA-13+5cmAC-20 I +18cm 二灰碎石老路底基层顶回弹模量不小于80MPa挖除18cm二灰碎石基层后，重新铺筑4cmSMA-13+5cmAC-20 I +22cm 二灰碎石老路底基层顶回弹模量不小于53MPa挖除18cm二灰碎石基层后，重新铺筑4cmSMA-13+5cmAC-20 I +27cm 二灰碎石老路底基层顶回弹模量小于 53MPa挖除底基层后视路基情况进行处理上述方案中，重新铺筑的沥青混凝土和二灰碎石在20C和15C时的抗压模量以及劈裂强度在计算时均取最大值。四、实例以K31+800K32+800为例，省科院弯沉检测和模量分析结果如下:右幅行车道右幅超车道桩号弯沉模量桩号弯沉模量面层甘日基7层底基 层面层甘日基7层底基 层K31+82534.0215619074K31+82715.2478337394K31+92763.18616262K31+92320.6246330193K32+02652.31645155K32+02724.8358252284K32+12753.930875757K32+12919.9337333275K32+22426.4132686573K32+22422.6492251187K32+32551.711865256K32+32615.62573407126K32+42637.8149426066K32+42921.8300329975K32+52735.843932396K32+53424.9315279185K32+62633.7307126465K32+62727.1223165190K32+72349.027226060K32+73713.87563287121左幅行车道左幅超车道桩号弯沉模量桩号弯沉模量面层甘日基7层底基层面层甘日基7层底基层K31+87139.0205142971K31+85430.9211336764K31+97375.827241155K31+97142.027572099K32+07556.8163310658K32+07426.3351171987K32+17383.314092861K32+17424.4120673586K32+27261.814146365K32+27246.0126718458K32+370119.42149651K32+37358.821216053K32+47199.916321453K32+47337.5220020567K32+56999.42389953K32+57522.1136696196K32+66888.221931654K32+66143.2170414766K32+77130.11067258111K32+77028.4116542388对照上述的设计方案， 结合弯沉检测和模量分析结果，最终确定施工方案为： 挖除9cm沥青混凝土面层和 18cm二灰碎石基层后，重新铺筑4cmSMA-13+5cmAC-20 I +27cm二灰 碎石。