落锤式弯沉仪FWD

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1、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

2、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 ⑴路面弯沉测试 设备采用的是丹麦 DYNATEST公司开发的落

3、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%_2」m。测点分 布为横向每车道设1个测点，纵向间距100m。 ⑵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2〜3倍，本工程中取3倍。

4、 通过分析模量与弯沉的关系图，可以得出以下定性结论： ① 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； ② 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； ③ 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

5、较好。 2、 路面钻芯 通过钻芯，得到以下结论： ① 上面层整体情况较好； ② 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； ③ 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= 405.3 PR 1.259 式中：

6、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

7、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

8、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+800〜K32+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+825 34.

9、0 2156 190 74 K31+827 15.2 478 3373 94 K31+927 63.1 861 62 62 K31+923 20.6 246 3301 93 K32+026 52.3 164 51 55 K32+027 24.8 358 2522 84 K32+127 53.9 3087 57 57 K32+129 19.9 337 3332 75 K32+224 26.4 1326 865 73 K32+224 22.6 492 2511 87 K32+325 51.7 11

10、86 52 56 K32+326 15.6 257 3407 126 K32+426 37.8 1494 260 66 K32+429 21.8 300 3299 75 K32+527 35.8 439 323 96 K32+534 24.9 315 2791 85 K32+626 33.7 3071 264 65 K32+627 27.1 223 1651 90 K32+723 49.0 2722 60 60 K32+737 13.8 756 3287 121 左幅行车道 左幅超车道 桩号

11、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+871 39.0 205 1429 71 K31+854 30.9 211 3367 64 K31+973 75.8 2724 11 55 K31+971 42.0 2757 20 99 K32+075 56.8 1633 106 58 K32+074 26.3 351 1719 87 K32+173 83.3 1409 28 61 K32+174 24.4 1206 735 86 K32

12、+272 61.8 1414 63 65 K32+272 46.0 1267 184 58 K32+370 119.4 2149 6 51 K32+373 58.8 212 160 53 K32+471 99.9 1632 14 53 K32+473 37.5 2200 205 67 K32+569 99.4 2389 9 53 K32+575 22.1 1366 961 96 K32+668 88.2 2193 16 54 K32+661 43.2 1704 147 66 K32+771 30.1 1067 258 111 K32+770 28.4 1165 423 88 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。