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EV2/EV1值对过渡段级配碎石质量控制作用来源:中铁八局建筑公司检测中心发表时间:2010-4-2作者：寇利红 徐军 杨维摘要:时速350km的铁路客运专线路基过渡段是路基施工质量控制的难点，按照相关技术规范的要求需检测Ev2等指标，Ev2/Ev1值通常得不到足够重视。本文通过哈大客运专线路基过渡段施工，探讨了Ev2/Ev1值对路基过渡段级配碎石的质量控制作用。一、前言铁路客运专线的线下工程以设计时速350km/h的标准建设，并且大量采用无碴轨道的结构形式，这对路基填筑质量检测技术提出了新的要求。借鉴国外高速铁路建设经验，我国客运专线无碴轨道路基压实质量的检测与评价采用了变形模量指标，主要是二次变形模量Ev2。二次变形模量Ev2属于路基土体的强度指标，由平板载荷试验二次加载，测得承载板下应力和与之相对应的承载板中心沉降量S来计算得到。在测试Ev2的同时，利用第一次加载试验可测得一次变形模量Ev1，其计算公式为：式中：Evi变形模量（MPa）； r承载板半径（）； 1max-第一次加载的最大应力（MPa）； a1、a2系数（/ MPa2）理论上，通过二次加载消除路基表面填料的塑性变形的影响，Ev2的测试结果离散性小，能更准确的反映路基压实质量。但研究表明，Ev2尚不能全面反映路基压实质量，其二次变形模量与一次变形模量的比值Ev2/Ev1也须予以控制。哈大客专技质2008116号哈大客专路基检测和质量控制指导意见,针对基床表层级配碎石的施工提出“参照德铁标准Ev2/Ev12.3”。二、工程应用哈大铁路客运专线是铁路中长期规划“四纵四横”快速客运网中连接东北和关内地区之北京沈阳哈尔滨（大连）客运专线的北段，铁路“八纵八横”主骨架京哈通道的重要组成部分，设计时速350km，是全路重点建设的七大主通道之一。铁路线路是由不同的构筑物桥、涵、隧、路基等和轨道构成的，不同构筑物之间均需设置过渡段，使其缓和过渡，过渡段受力状况介于半刚半柔之间。过渡段分为：路桥过渡段、路涵过渡段、路堤与路堑过渡段、半填半挖过渡段。过渡段结构因动力特性和刚度上的差异，导致存在许多技术问题，其处理措施也是多种多样的。由于过渡段是两种不同受力状况结构物的交接处，也是最容易出现质量事故的部位。1、质量和工艺要求过渡段填料采用05mm、510mm、1031.5mm三级掺配组成的级配碎石，掺加5%-6%的PO42.5水泥。填料应分层填筑压实，每层的压实厚度不大于30cm；采用小型机械夯实时，每层的松铺厚度不得大于20cm，最小压实厚度不得小于15cm，并形成路拱不得有积水现象。级配碎石填料粒径、级配符合客运专线铁路路基工程施工技术指南的要求（见表一），其中颗粒中针状、片状碎石含量不大于20%，质软、易破碎的碎石含量不超过10%，黏土团及有机物含量不超过2%。表一：过渡段用碎石级配范围级配编号通过筛孔(mm)质量百分率()50403025201052.50.50.075110095100一一6090一3065205010302102一10095100一6090一3065205010302103一一10095100一5080306520501030210过渡段级配碎石填层的压实质量采用地基系数K30、变形模量Ev2、动态变形模量Evd、压实系数K和孔隙率n五项指标控制，其压实标准见表二。表二：基床表层以下过渡段级配碎石填层压实标准 项 目厚度（m）地基系数K30(MPa/m)静态变形模量Ev2(MPa)动态变形量Evd(MPa)压实系数K孔隙率n()压实标准03015080500.9528施工中严格控制级配碎石的含水率为5%。碾压时先静压后振压，先慢后快，由弱振至强振，直线段由两边向中间，曲线段由内侧向外侧，纵向进退式进行，横向轮迹重叠不少于40cm，做到无漏压、无死角，碾压均匀，达到施工图及质量标准规定的压实度。通过试验段工艺总结，确定施工过渡段采用静压1遍、弱振3遍，再静压一遍收面的碾压组合方式，共计碾压5遍。但具体碾压遍数各工点可根据试验得出参数后适当修改指导施工。级配碎石集中拌合，并且从拌合、运输、摊铺、整平到碾压完毕及检测宜在2h内完成（检测时间宜在水泥初凝之前，根据不同水泥厂家、品种该时间不等），完成后及时对表面进行覆盖养生。 2、压实质量检测过渡段检测标准要求，每层检测Evd、压实系数K、孔隙率n；每填筑60cm（相当于每两层）另检测Ev2、K30。过渡段因加入了水泥，检测时需严格控制成型后的时间。通过大量试验总结，过渡段检测一般宜在级配碎石拌合好到摊铺碾压成型后2-3小时内，数据更具代表性。选择哈大线TJ-1标段 DK151+275.45+375.45桥台过渡段级配碎石作为试验段，填料采用05mm、510mm、1031.5mm三级掺配组成的级配碎石, 实际掺配比例见表三： 粒径范围 掺配比例（%）05mm25510mm301031.5mm45表三：实际掺配比例将该试验段分成两部分，一部分严格按照工艺要求进行摊铺、碾压，另一部分摊铺过厚，碾压遍数不足。分别对该两段试验段进行2-3h、1d、2d时间段的K30、EVD、Ev2检测，所得数据见表表四（为按标准工艺施工的检测数据）和表五（为非标准工艺施工的检测数据）表四：标准工艺施工检测数据 时间 项目数据部位K30 (MPa/m)Evd (MPa)Ev2 (MPa)Ev2/Ev1值24小时1天2天24小时1天2天24小时1天2天24小时1天2天测点2128.9180.7153.35234.64304.871761.801.75测点2133.8172.4162.54265.67345.452.232.302.32测点三20522422460.2146.3192.9141.87253.34298.122.012.002.10测点5121.8186.0127.61206.78267.542.222.262.26测点五21822422465.1143.5212.1189.83289.21312.341.871.921.94 时间 项目数据部位K30 (MPa/m)Evd (MPa)Ev2 (MPa)Ev2/Ev1值24小时1天2天24小时1天2天24小时1天2天24小时1天2天测点398.3158.0288.89331.1367.825.206.036.12测点796.8151.0264.98345.84391.235.476.086.21测点5121.9179.3324.25362.41412.235.606.206.32测点四11822422437.0109.9164.3379.23378.89433.345.836.536.72测点五11122422435.4141.5198.2459.92371.89413.145.526.156.26表五：非标准工艺施工检测数据3、讨论对表四、表五数据观察、分析，可以发现：(1)过渡段由于添加了水泥，检测时间的控制尤为重要，错过最佳时间的检测，单项值都合格，达到试验要求，但因为级配碎石中的水泥的强度增长，所反映出的数据基本上是水泥的强度值，而不是真实的压实值。(2)不管是标准试验段还是非标准试验段，是在正常时效内检测还是非正常时效检测，其他几项指标都有所变化，唯有Ev2/Ev1比值是基本不变的，说明路基压实质量好坏与Ev2/Ev1值的相关性很大，应把它作为控制过渡段压实质量的指标之一。（3） Ev2/Ev1值的大小，是决定路基压实质量的重要指标，但在我国铁路客运专线施工中各标准对过渡段级配碎石的Ev2/Ev1比值没有给出明确要求。哈大客专技质2008116号哈大客专路基检测和质量控制指导意见中提出“参照德铁标准Ev2/Ev12.3”，但对过渡段没有给出明确指标控制。根据Ev2/Ev1定义，路基碾压的好坏是决定Ev2/Ev1比值的一个重要环节，碾压遍数和级配碎石施工含水量是是控制能否碾压密实的关键。严格按照工艺标准施工的过渡段，Ev2/Ev1比值都偏小，我们通过大量数据总结比值控制在3.5以内，过渡段就压密实了，比值越小，说明压的越密实。没有压密实的过渡段，Ev2/Ev1比值都偏大。（4）没有压密实的过渡段，比值与检测间隔时间、水泥含量均有关系。因为Ev2/Ev1的检测原理，在检测间隔时间过长、水泥含量过大的情况下（间隔十天以上），检测时有的比值达到二十几。因为在填料碾压时，含水量达不到要求，碾压遍数不够的情况下进行Ev2检测时，填料的密实度不够，填料内部空隙率较大，沉降量大Ev1的测试值就会很小，进行一次加载试验使该地段填料产生压实变形，而使第一次加载完后卸载后的回弹值很小，填料的内部结构受到破坏，从而进行第二次加载的沉降量值很小，如果水泥含量又过大，检测间隔时间又长，使水泥强度得到充分增长，Ev2就很大，Ev2/Ev1的值固然就非常大。三、结束语Ev2/Ev1值的控制对过渡段施工质量起了至关重要的作用，它能直接反应过渡段施工碾压是否达到要求，避免了级配碎石水泥凝固后数据无代表性的表面现象，应将Ev2/Ev1值作为压实质量控制指标之一，并在施工过程中严格控制，保证过渡段动力性能和刚度上的要求，使整个工程构成了一条连续的整体，保证工程