市政道路动态弯沉检测技术的应用分析

中图分类号：TU723 文献标识码：A

1、引言

市政道路作为城市基础设施的重要组成部分，其质量直接关系到交通运行效率与公共安全。据统计，我国城市道路总里程已突破50 万公里，但早期建设的道路普遍存在基层松散、路基沉降等问题，导致路面早期损坏率高达30%以上。传统静态弯沉检测方法（如贝克曼梁法）因检测效率低、代表性不足，难以满足大规模路网检测需求。动态弯沉检测技术通过模拟行车荷载的瞬时冲击作用，可快速获取路面动态响应数据，成为评估道路结构承载能力的核心手段。

2、动态弯沉检测技术原理与分类

2.1、动态弯沉检测核心原理

动态弯沉值指路面在标准荷载作用下产生的瞬时弹性变形，单位为 0.01mm 。其检测原理基于“荷载-变形”关系，通过测量路面在动态荷载作用下的竖向位移，结合材料力学模型反算结构层模量，进而评估道路承载能力。与静态检测相比，动态检测更贴近实际行车工况，能够反映路面在冲击荷载下的非线性变形特性。

2.2、主流检测技术分类 （1）贝克曼梁法（静态转

传统贝克曼梁法通过标准轴载汽车加载，利用杠杆原理测量梁端位移，属于静态检测范畴。为提升效率，部分工程采用“双倍车速连续检测”模式，通过牵引车拖动弯沉仪以二倍速度移动，实现准动态检测。但该方法仍受人为读数误差、交通管制要求高等限制，适用于低等级道路或补充检测。

（2）落锤式弯沉仪（FWD）

FWD通过液压系统提升并释放重锤（质量通常为200-800kg），对路面施加脉冲荷载（冲击力范围50-700kPa），通过分布在测点周围的多组传感器（通常5-9 个）采集动态弯沉盆数据。其技术优势为：

高精度模拟：荷载作用时间短（约 30ms），接近车辆轮胎与路面的实际接触时间；

多参数反算：通过弯沉盆数据可反算各结构层模量，评估基层与面层结合状态高效检测：检测速度可达80km/h，单日检测里程超200 公里。

（3）激光多普勒动态弯沉检测技术

该技术基于激光多普勒效应，通过安装在检测车后轴的激光传感器阵列（通常6-8 个）同步测量路面动态变形速度，结合姿态测量装置修正刚性梁微小角度变化，实时计算弯沉值。其核心特点包括：

超高速检测：检测速度可达 90km/h，信号采样频率300Hz非接触式测量：避免传统方法对路面的机械接触损伤；

高精度定位：GPS 定位精度±1.25m，适用于连续路网检测

3、动态弯沉检测技术应用流程

3.1、检测前准备

设备校准：FWD 需标定荷载传感器与位移传感器，确保冲击荷载精度±5%；激光多普勒设备需校准激光发射角度与传感器灵敏度。

测点布置：按《公路路基路面现场测试规程》（JTG 3450-2019）要求，每公里双车道检测点不少于80 个，多车道公路需按车道数比例增加测点。

环境控制：记录检测时气温、湿度及路面温度，春融期需进行温度修正（沥青路面弯沉值随温度升高而增大）。

3.2、现场检测操作以FWD 为例，典型检测流程如下：

荷载施加：将承载板（直径 300mm）置于测点，重锤从设定高度自由落下，施加脉冲荷载；

数据采集：传感器记录距测点不同距离（如0mm、200mm、600mm 等）的弯沉值，形成弯沉盆曲线；

动态修正：通过车载计算机自动剔除机械振动干扰数据，保留有效弯沉值。

3.3 数据分析与评价弯沉代表值计算：

L₀=L+Z_a ∙ S

其中，ഥL为测点平均弯沉值，S 为标准差，Z 为置信系数（通常取1.645 对应95%保证率）。

结构层模量反算：基于弹性层状体系理论，通过弯沉盆数据反算各结构层模量。某市政道路检测中，面层模量反算值为 1200MPa，基层模量为 1800MPa，表明基层承载能力优于面层。

病害诊断：若弯沉值突变或弯沉盆形状异常（如中心弯沉过大、边缘弯沉衰减缓慢），可能存在基层松散、路基沉降或裂缝反射等病害。

4、工程应用实例分析

4.1、徐州市轨道交通2 号线站点道路修复工程

2021 年，徐州市对轨道交通2 号线沿线道路进行修复，采用FWD 检测SMA-13 沥青混合料上面层弯沉值。检测结果显示：

弯沉代表值：13.22（ （0.01mm） ），符合设计要求（≤15）；

异常点处理：发现3 处弯沉值超限点，经开挖验证为基层压实度不足，通过局部注浆加固后复检合格；

效率提升：FWD 检测速度达60km/h，较贝克曼梁法效率提升5 倍。

4.2、河南省某高速公路连续检测项目

采用激光多普勒动态弯沉检测车对某高速公路进行全线检测，检测里程 200 公里。关键发现包括：裂缝识别：通过弯沉盆数据反演，准确 半刚性基层横向裂缝位置，与人工钻孔验证结果吻合率达 92% ；模量衰减分析：建立材料模量与 度关系模型，预测剩余使用寿命，为养护资金分配提供依据；交通影响：检测车以 80km/h 速度行驶，对正常交通流无显著干扰。

5、动态弯沉检测技术优化策略

5.1、半刚性基层裂缝检测优化

半刚性基层因温缩、干缩易产生裂缝，传统检测方法难以识别。建议采用以下策略：

多传感器协同检测：结合FWD 弯沉盆数据与探地雷达（GPR）图像，定位裂缝深度与范围；

动态模量反算：通过动态荷载下的模量衰减率评估裂缝扩展风险，例如模量衰减率＞15%时需加强监测。

5.2、季节性温差影响修正

沥青路面弯沉值受温度影响显著，需建立温度修正模型：

5.3、检测数据质量控制

奇异值剔除：采用格拉布斯准则（Grubbs' test）剔除离群值，例如当某测点弯沉值超过均值3 倍标准差时予以剔除；

重复检测验证：对关键路段进行3 次重复检测，取中位数作为最终结果，降低随机误差影响。

6、结束语

动态弯沉检测技术通过模拟实际行车荷载，可高效精准评估市政道路结构承载能力并为养护决策提供科学依据，其未来将朝着智能化检测（结合人工智能实现数据自动分析与病害智能诊断）、多技术融合（与探地雷达、三维激光扫描等技术结合构建健康监测系统）、标准化体系完善（制定专用规范统一数据处理与评价标准）的方向发展，通过技术创新与标准优化，该技术将在市政道路全生命周期管理中发挥更大作用，推动城市交通基础设施高质量发展。

参考文献：

[1]陈然.市政道路动态弯沉检测技术的应用分析[J].江西建材，2024，（06）：81-82+99.

[2]方林泉.市政道路检测中落锤式弯沉检测技术应用探讨[J].福建建材，2021，（12）：31-32+50.

[3]范江平.市政道路动态弯沉检测及半刚性路面结构适用性[J].江西建材，2019，（03）：42-43.

[4]胡蓉.杭州市政道路动态弯沉检测及半刚性路面结构适用性分析[D].浙江大学，2014.