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摘要：本文分析了水泥路面结构承载能力的影响因素，讨论了接缝和板底脱空对水泥路面结构承载能力的影响，介绍FWD、路面雷达等现代无损测试技术对路面结构承载能力的应用，准确评价水泥路面的承载能力，对旧公路进行评估和改造具有重要意义。
关键词：旧路评价；水泥路面；承载能力；检测方法
一、引言
改革开放30年以来，我国公路得到高速发展，修筑了大量公路，促进了经济的发展。然而，由于早期技术标准偏低和交通荷载重型化的原因，许多早期修筑的水泥路面出现了破损，影响公路的承载能力。因此，了解旧水泥混凝土路面承载力的影响因素，准确评价旧水泥路面的承载能力，对旧公路的评估和改造具有重要意义。
二、旧水泥路面承载能力的影响因素
路面结构承载能力是路面结构抵抗外部荷载及环境作用，保持自身状况完好的能力。通常采用弯沉值来评定路面结构的承载能力。影响水泥路面承载力的主要因素是接缝在大量重复荷载作用下逐渐丧失传荷能力和板底脱空影响对路面结构的承载能力。
混凝土板在不同的温度变化下产生的收缩和膨胀，这些变形受到板与基础之间的摩阻力、粘结力以及板的自重和车轮荷载等的约束，致使板内产生过大应力，造成板的拱胀或断裂等破坏。为了预防这种破坏，水泥混凝土路面在纵向和横向两个方向均设置接缝，但接缝的传荷能力随着车辆荷载作用次数的增加会逐渐衰减，因此接缝传荷能力直接影响板内的应力，尤其对板边、板角的影响更大，所以接缝传荷能力的衰減是引起路面板结构性能降低的主要因素之一。
板底脱空的原因主要有三个方面：设计原因、施工质量原因和养护管理水平。板下基础在车辆荷载的重复作用下产生一定的塑性变形，使混凝土路面板底与基层之间出现空隙，即出现了板下局部脱空。同时温度的变化引起板向上或向下翘曲，加速了板与基础之间的分离，形成板底脱空。脱空的出现又为水的侵入创造了条件，当路面接缝或裂缝养护不及时，雨水从破损处侵入基层，渗入的水在板下形成积水。积水与基层材料中的细料形成泥浆并沿面板接缝缝隙处喷溅出来，形成卿泥，卿泥的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始、恶性循环，最终导致路面损坏。因此，确定脱空板块并判定与评价脱空严重程度对路面的承载能力非常重要。
三、水泥路面承载能力的检测方法
目前公路承载能力检测主要采用弯沉仪测定路面结构的弯沉，通过弯沉值（转化为结构强度系数）大小判定路面的实际承载能力。我国公路部门通常采用贝克曼梁弯沉仪来测定路面结构弯沉。
采用任何一种测试方法所测得的路表弯沉都受到路面结构类型、结构层刚度和厚度、路基土类型和状态、温度和湿度及交通水平等诸多因素的影响，但选择先进、合适的测试方法非常重要。对于脱空严重的路段应结合实际情况，利用以快捷、准确的现代测试技术如FWD、路面雷达对脱空等进行全面的评定。因此，本文建议采用落锤式弯沉仪、雷达等无损检测设备对旧路进行检测，测定路面的脱空状况和接缝传荷能力。
1、落锤式弯沉仪（FWD）
落锤式弯沉仪（FWD）由法国和瑞典最先研制成功，我国FWD的应用研究是自上世纪80年代中后期开始。与传统贝克曼梁弯沉仪相比，FWD具有测量精确、信息量大、使用方便、快速、安全、节省人力的特点，此外还拥有如下明显的优点：
①有效解决了静力加载问题；
②较好的模拟了行车荷载作用，可快速方便的提供整个弯沉信息；
③荷载可调，可用于路面结构的荷载响应分析；
④数据采集参照系统稳定，工作完全自动化，是进行路面结构状况评定的有力工具；
⑤利用FWD动态弯沉盆曲线变化趋势可调查水泥混凝土路面接缝及传力杆的传荷效果。
FWD的工作原理可简化为如图1所示：
图1 落锤式弯沉仪检测工作原理 图2 探地雷达工作示意图
2、探地雷达（GPR）
探地雷达 （GPR）是一种用于确定地下介质分布的光谱电磁设备。雷达技术应用于路基路面检测开始于20世纪90年代，近年来我国部分单位开始应用探地雷达于路基、路面厚度和桥梁的破损检测等方面。
探地雷达检测技术实质上是一种特高频电磁波的发射与接收技术（见图2）。雷达波由自身激振产生，直接向路基路面发射高频电磁波，利用电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质（如介电常数Er）及几何形态的变化差异，根据接收到的回波时间、幅度和波形等信息获得路基路面的采样信号，确定目标体的空间结构和位置，从而达到无损、快速、高精度、大面积的检测要求。
四、评价方法
传统的水泥混凝土路面结构承载力采用贝克曼梁弯沉仪测定的弯沉值和钻芯强度试验来评价。有了落锤式弯沉仪，则可利用测得的最大弯沉值和弯沉盆，通过对路面各层结构模量的反算，应用理论解分析评定路面的结构承载能力。同时利用FWD和GPR评价路面接缝传荷能力和板体脱空程度。
1、接缝传荷能力
表征接缝传荷能力的直接指标应是接缝两侧所承受的荷载之比值，国内通常采用挠度法和应变法两种反映接缝传荷能力的评价方法。
接缝两侧弯沉差指标，即：不管是加荷边还是未加荷边，两者的差即为评定传荷能力的指标。当差值为0时为完全传荷，差值越大传荷能力越差。但即使弯沉差相同，弯沉值较小者缝边受力状况肯定好些。
2、脱空板的评价
根据国内外的实践经验，脱空板的评价采取对比综合判定脱空程度：①采用落锤式弯沉仪在同一块水泥混凝土板上测定多点弯沉值及弯沉盆，根据各点值之间的异常情况判定脱空位置及脱空范围；②通过对混凝土路面板块静回弹弯沉测定，通过经验法即弯沉值超过0.2mm的，应确定为板底脱空；③观察雨后卿泥现象和错台发展程度以及接缝传荷能力等；④边缘和角隅处锤击听音等经验方法。
五、小结
本文分析了旧水泥路面结构承载能力的影响因素，讨论了接缝和板底脱空对水泥路面结构承载能力的影响，利用现代无损测试技术对路面结构承载能力进行评价，对旧公路进行评估和改造具有重要意义。
参考文献：
[1]张风程等.用FWD进行板下地基脱空状况的评定[J].公路与汽运，2002
[2]王颖等.混凝土接缝传荷能力与方法分析[J].黑龙江工程学院学报，2005（4）
[3]李华，邵腊庚.旧水泥混凝土路面评价指标的研究[J].湖南交通科技，2004（1）
[4]曾胜.路面性能评价与分析方法研究[D].中南大学，2003
关键词：旧路评价；水泥路面；承载能力；检测方法
一、引言
改革开放30年以来，我国公路得到高速发展，修筑了大量公路，促进了经济的发展。然而，由于早期技术标准偏低和交通荷载重型化的原因，许多早期修筑的水泥路面出现了破损，影响公路的承载能力。因此，了解旧水泥混凝土路面承载力的影响因素，准确评价旧水泥路面的承载能力，对旧公路的评估和改造具有重要意义。
二、旧水泥路面承载能力的影响因素
路面结构承载能力是路面结构抵抗外部荷载及环境作用，保持自身状况完好的能力。通常采用弯沉值来评定路面结构的承载能力。影响水泥路面承载力的主要因素是接缝在大量重复荷载作用下逐渐丧失传荷能力和板底脱空影响对路面结构的承载能力。
混凝土板在不同的温度变化下产生的收缩和膨胀，这些变形受到板与基础之间的摩阻力、粘结力以及板的自重和车轮荷载等的约束，致使板内产生过大应力，造成板的拱胀或断裂等破坏。为了预防这种破坏，水泥混凝土路面在纵向和横向两个方向均设置接缝，但接缝的传荷能力随着车辆荷载作用次数的增加会逐渐衰减，因此接缝传荷能力直接影响板内的应力，尤其对板边、板角的影响更大，所以接缝传荷能力的衰減是引起路面板结构性能降低的主要因素之一。
板底脱空的原因主要有三个方面：设计原因、施工质量原因和养护管理水平。板下基础在车辆荷载的重复作用下产生一定的塑性变形，使混凝土路面板底与基层之间出现空隙，即出现了板下局部脱空。同时温度的变化引起板向上或向下翘曲，加速了板与基础之间的分离，形成板底脱空。脱空的出现又为水的侵入创造了条件，当路面接缝或裂缝养护不及时，雨水从破损处侵入基层，渗入的水在板下形成积水。积水与基层材料中的细料形成泥浆并沿面板接缝缝隙处喷溅出来，形成卿泥，卿泥的出现进一步加剧了板底的脱空。这样周而复始、恶性循环，最终导致路面损坏。因此，确定脱空板块并判定与评价脱空严重程度对路面的承载能力非常重要。
三、水泥路面承载能力的检测方法
目前公路承载能力检测主要采用弯沉仪测定路面结构的弯沉，通过弯沉值（转化为结构强度系数）大小判定路面的实际承载能力。我国公路部门通常采用贝克曼梁弯沉仪来测定路面结构弯沉。
采用任何一种测试方法所测得的路表弯沉都受到路面结构类型、结构层刚度和厚度、路基土类型和状态、温度和湿度及交通水平等诸多因素的影响，但选择先进、合适的测试方法非常重要。对于脱空严重的路段应结合实际情况，利用以快捷、准确的现代测试技术如FWD、路面雷达对脱空等进行全面的评定。因此，本文建议采用落锤式弯沉仪、雷达等无损检测设备对旧路进行检测，测定路面的脱空状况和接缝传荷能力。
1、落锤式弯沉仪（FWD）
落锤式弯沉仪（FWD）由法国和瑞典最先研制成功，我国FWD的应用研究是自上世纪80年代中后期开始。与传统贝克曼梁弯沉仪相比，FWD具有测量精确、信息量大、使用方便、快速、安全、节省人力的特点，此外还拥有如下明显的优点：
①有效解决了静力加载问题；
②较好的模拟了行车荷载作用，可快速方便的提供整个弯沉信息；
③荷载可调，可用于路面结构的荷载响应分析；
④数据采集参照系统稳定，工作完全自动化，是进行路面结构状况评定的有力工具；
⑤利用FWD动态弯沉盆曲线变化趋势可调查水泥混凝土路面接缝及传力杆的传荷效果。
FWD的工作原理可简化为如图1所示：
图1 落锤式弯沉仪检测工作原理 图2 探地雷达工作示意图
2、探地雷达（GPR）
探地雷达 （GPR）是一种用于确定地下介质分布的光谱电磁设备。雷达技术应用于路基路面检测开始于20世纪90年代，近年来我国部分单位开始应用探地雷达于路基、路面厚度和桥梁的破损检测等方面。
探地雷达检测技术实质上是一种特高频电磁波的发射与接收技术（见图2）。雷达波由自身激振产生，直接向路基路面发射高频电磁波，利用电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质（如介电常数Er）及几何形态的变化差异，根据接收到的回波时间、幅度和波形等信息获得路基路面的采样信号，确定目标体的空间结构和位置，从而达到无损、快速、高精度、大面积的检测要求。
四、评价方法
传统的水泥混凝土路面结构承载力采用贝克曼梁弯沉仪测定的弯沉值和钻芯强度试验来评价。有了落锤式弯沉仪，则可利用测得的最大弯沉值和弯沉盆，通过对路面各层结构模量的反算，应用理论解分析评定路面的结构承载能力。同时利用FWD和GPR评价路面接缝传荷能力和板体脱空程度。
1、接缝传荷能力
表征接缝传荷能力的直接指标应是接缝两侧所承受的荷载之比值，国内通常采用挠度法和应变法两种反映接缝传荷能力的评价方法。
接缝两侧弯沉差指标，即：不管是加荷边还是未加荷边，两者的差即为评定传荷能力的指标。当差值为0时为完全传荷，差值越大传荷能力越差。但即使弯沉差相同，弯沉值较小者缝边受力状况肯定好些。
2、脱空板的评价
根据国内外的实践经验，脱空板的评价采取对比综合判定脱空程度：①采用落锤式弯沉仪在同一块水泥混凝土板上测定多点弯沉值及弯沉盆，根据各点值之间的异常情况判定脱空位置及脱空范围；②通过对混凝土路面板块静回弹弯沉测定，通过经验法即弯沉值超过0.2mm的，应确定为板底脱空；③观察雨后卿泥现象和错台发展程度以及接缝传荷能力等；④边缘和角隅处锤击听音等经验方法。
五、小结
本文分析了旧水泥路面结构承载能力的影响因素，讨论了接缝和板底脱空对水泥路面结构承载能力的影响，利用现代无损测试技术对路面结构承载能力进行评价，对旧公路进行评估和改造具有重要意义。
参考文献：
[1]张风程等.用FWD进行板下地基脱空状况的评定[J].公路与汽运，2002
[2]王颖等.混凝土接缝传荷能力与方法分析[J].黑龙江工程学院学报，2005（4）
[3]李华，邵腊庚.旧水泥混凝土路面评价指标的研究[J].湖南交通科技，2004（1）
[4]曾胜.路面性能评价与分析方法研究[D].中南大学，2003