铁路路基evd检测与质量控制要素

铁路路基Evd检测与质量控制要素分析摘要：由于铁路的高运输能力为我国的经济发展起到非常重要的促进作用，所以高速铁路逐渐成为了铁路建设的新贵，随着我国铁路建设的进一步发展，高速铁路、城际铁路相继建成通车，极大的方便了百姓的出行。铁路的安全性和使用寿命在很大程度上取决于铁路路基的质量。因此本文就铁路路基现场检测方法与质量控制要素进行了分析阐述。关键词：铁路；路基；现场检测；质量控制；要素分析一、国内外进行路基施工检测的现状路基施工质量是客运专线建设需关注的关键问题之一，而路基填筑质量检测技术是路基施工质量控制的关键环节，科学、合理的试验检测方法是保证路基施工质量的重要措施。在路基工程施工中，土体压实是一个最基本的问题，但仅用密实度指标来检测和判断路基的质量有其局限性。因为路基填土的施工方法不同，含水量的差异和击实标准的差别，相同密实度的土体其力学性能指标有较大差异。因此，在检测密实度的基础上，将强度及变形指标作为反映路基承载力的压实标准，是国内外路基施工质量检测技术的发展方向。目前客运专线的设计和施工已经开始启动，客运专线铺设无碴轨道，对路基工后沉降的要求十分严格，如何使路基的工后沉降达到铺设无碴轨道的要求是急需解决的关键技术问题。现行《铁路路基设计规范》和《铁路路基施工规范》中，对路基压实质量的强度指标检测采用的是地基系数K30值；在国外，欧洲多数国家都是采用EV2和EVd作为控制路基填筑的强度指标，德国的高速铁路路基填筑质量控制采用了EV2和EVd双控指标。虽然地基系数K30值也是反映路基土强度及变形关系的参数，但试验的荷载—沉降曲线是一次加载得出的，其沉降（变形）包括了填料的弹性变形和塑性变形。变形模量EV2的荷载—沉降曲线是在逐级加载后，逐级卸载，再二次加载得出，可认为其沉降（变形）消除了填料的塑性变形，测试结果离散性小，更能反映路基土的真实强度，路基实际承受的荷载不仅有静荷载，还有列车运行时对路基产生的动荷载。特别是高速铁路，动荷载产生的冲击力对路基的影响更为明显，也就是说，路基的稳定性和变形问题主要是由于动荷载引起的，所以，EVd动应力及动应变形指标作为路基的填筑质量检测标准更符合实际情况。比地基系数K30更科学、更合理。二、铁路路基的现场检测的主要控制因素分析铁路路基的现场检测包括路基压实度(孔隙率n)、地基系数K30和动态变形模量Evd。基床以下路堤采用压实系数K(孔隙率n)和地基系数K30进行控制，路基基床采用压实系数K(孔隙率n)，地基系数K30和动态变形模量Evd三者联合控制。在检测时取样点有具有代表性，不能主观臆断。铁路路基的现场检测方法主要有环刀法、灌水法、灌砂法以及核子湿度密度仪等。无论是哪种方法都要进行严格操作，在一种方法不适宜的情况下，考虑运用另外一种或者多种方法综合检验，并对不利因素进行分析，总结出最佳控制方法。1、铁路路基检测时间的控制试验宜在压实后2～4h后进行，提前或者延后对检测结果都有不同程度的影响。应该说路基在压实后放置一段时间有利于路基的稳定，但与压实的效果无关。路基延后检测，其中的水份变化很大，而地基系数K30和动态变形模量Evd对水十分敏感，这必然会影响两者的结果。因此，在路基的检测时间上要按照现行规范要求执行，检测人员要主动积极的与施工人员进行沟通及时完成试验工作。2、铁路路基填层检测控制铁路路基填层是通过压实机械与底下填层的双向作用压实的，底下填层的压实程度与平整度将直接影响上一填层的压实质量[1]。因此，检测底下填层是非常重要的。测定距底下填层以上1/3填层厚度处的干密度是关键部位。在检测时哪种方法简便有效，就要运用哪种方法，或用多种方法取得最佳的检测结果。三、铁路路基质量控制要素分析铁路路基的填料土类型不同，其控制要素也不同。化学改良细粒土用压实度控制，其他填石路基则用孔隙率控制。压实度是指土被压实后的干密度与该土的标准干密度之比。而孔隙率n指散土颗粒之间孔隙体积占其总体积的百分率。1、压实度(孔隙率n)的质量控制（1）铁路路基填料的控制路基填料对压实度影响很大，选择适合的填料是解决路基压实质量的重要环节。因此，在路基填料上要控制以下几点：第一，填料土的级配。铁路路基不同层次对填料的要求不同，因此选择填料时要及时取得相关土工试验资料，塑指低于8的土质不宜用于填筑路基；第二，有害物质含量。铁路路基填料土中有害物质含量过大的话，经过水分的作用和压实作用，有害物质就会发生化学变化，产生洞隙或者腐蚀填料，降低路基的质量和使用寿命。所以在路基填料的选择上要坚持以下原则：1）在列车和路堤自重荷载作用下能长期保持稳定；2)路堤本体的压缩沉降必须能很快完成；3)路堤的力学性能不会因受其他因素的影响而发生不利于路堤稳定的变化。（2）铁路路基水分的控制功控制铁路嚷路基填料含有盘适当的水分是馒非常重要的。谋细粒土和粗粒述土在压实程度辨上对水的要求蒙完全不同，要鸣根据填料的性欣质而定。实践锡证明，对于土渴质偏砂时即塑盯指愿在俯8劲～资1肝0渔的情况下，可寒采用高于最佳本含水律量绑1浩%取～琴2务%站开始碾压，以泼防止在碾压后普期水分散失，个达不到压实效废果，当碾压土楚体超过最佳含搭水量又一时难云以凉晒的情况降下花,崭荷可采握用刃6炉%挤～责8争%崭石灰土稳定，岁也可以收到理竭想的效果仇。题朋滑2郑、地基系突数帆K3爸0蚕控待制赖掩地基系惨数仓K3畏0画是表征弹性层躺状地基的刚度论和变形性质的赌一种参数。它蒙采用直径拴30cm纳的荷载板进行蛛试验，用单位类面积压力除以话荷载板相应下倦沉量，计算时明选用的沉降量茫为携0.125c叼m抛。因此在地基堪系怎数像K3刘0析应用时要注意寿填料粒径大小玻，太大会引起给数据的离散，馒最好控制在荷育载板直径个的绳1/宰4孩范围内，荷载临板必须放置在逢平整的地面上迹，使其受力均犬匀。地基系美数穴K3锄0弊对填料含水量节敏感，测驳定尤K3交0茅值时的含水率翠要低于压实度蛋的最佳含水率阁。金芝剑3阵、动态变形模殊量懒Ev质d右的检测控着制鞭牙动态变形童模牵量挡Ev筐d倦是路基中某点路的动应力与动摩应变之比，描胶述了一定状态粘下该点抵抗动躲荷载产生动变溪形的能力。它剥反映了高速列翠车对路基所产圆生的动应力真烤实作用的状况这。动态变形模王量柱Ev踩d盲测定结果与被蔽测土面的沉陷承值有关，沉陷替值越大，被测削点的承载力越贵小，则动态变么形模骂量斯Ev稍d列越小；沉陷值再越小，被测点蒸定碗Ev映d秆的承载力越大芝，动态变形模举量蚕Ev茫d榆越大。在实际木检测中多采用丹德国产的轻型及落锤仪来任测挽Ev剥d丰与索K3迁0荷的相关性参考届值魂谦：沫土的种类族相关系数岁相关关系岗细粒土朗K30锹0.926跪K30=雁3.45E改vd+0套.1计粗粒土渴K30鞠0.913性K30=愁3.33E揉vd+6草.课1颂碎石土锄K30党0.915摔K30=螺3.10E栏vd+1障4.1符级配碎石语K30尝0.915番K30=屋3.49E很vd+1完4.1表1死表哥1底就宁是访Ev千d它和命K3插0汪的相关关系参停考值戴。伶咽那么下面我们但就来介绍一祖下攀Ev叠d颂的检测。助四、路基稼中阳Ev洞d替的检测历1袖、动态变形模备量圆Evd毯测试次仪废的工作原理选动态弹性模喷量胃Ev端d俭是指土体在一返定大小的竖向狡冲击力和冲击盗时间作用下抵着抗变形能力的餐参数。根据平成板压力公式，锯动态变形模量虑可按下式计算灵：无Ev示d俭＝刊1.5×r霞×羊σ返/爱s慰（述MN/m种2网）借式中泉：捆1.唇5躲－承载板形状虹影响系数；利r翼－承载板的半犯径，这里为北150mm总；寇σ似－路基最大动偏应力晒；近s走－承载板的沉惭陷值稍（利m端m拜）。槽此公式表示按布照弹性各项同受性半空间理论活，并假定横向玩变形系数疏为刻0.2堪1准时，圆形刚性削板在竖向集中据荷载作用下的围地面沉陷。供动态变形冈模量测试仪主编要有落锤仪和励沉陷测定仪组华成。落锤仪包变括：脱钩装置偶、落锤、导向鞋杆、阻尼装置拔、承载板等，魔沉陷测定仪主械要包括传感器嗽、放大器、数登据处理器、打伶印机和电源。约动态变形济模量测试仪的他工作原理是：馅采用一定质量响的落锤，从一鹿定高度自由落客下，通过阻尼波装置、承载板骡，对路基产生变瞬间的冲击，晕使路基产生沉射陷。也就是采革用一定质量的由落锤，从一定典高度自由落下按，模拟列车运搁行时对路基产序生的动荷载效希应冲击路基，音在冲刷能相同童的条件下，测躺试路基的垂直颤变形值，以此藏计算路基的动定态变形模愚量相Ev棚d杠指标。从理论朴上讲，路基碾摸压越密实，沉碍陷值越小，路立基的动态变形塞模旁量脚Ev鹊d码值越高；反之滚，路基遗的搜Ev奏d栋值越低。挤根据公式耐计算的动态变肃形模量值即代涛表被测点的承满载力。冲击力素（动应力）由舌落锤的落高和释阻尼装置控制寻，它的大小及厚延时时间要符退合列车高速运杆行时对路基产室生的冲击力认，锁“蹄暂上规甜”冬中规定，路基备最大设计动应政力记为京0.1MP舍a灾。路基在动应担力作用下，产锋生的沉陷值，役即路基产生的焦垂直变形值由呀沉陷测定仪测奶得。沉陷测定穷仪的工作原理抚是：落锤自由类落下对路基产炸生的震动信号疯经传感器、放增大器、低通滤卫波器、采样保商持器输入到赵模移/宋数转换器季（问A/倡D草转换器）进行俱模数转换，再锁由单片微机进净行数据处理，拐最后由液晶显跌示器商（酷LC伏D惜）显示和打印默机打印测试结擦果。乖动态变形课模量测试仪的浆测试深度，即山落锤自由下落雹对路基产生的奶冲击影响深度艳，也是该测试拳仪的主要技术会指标和研究内排容之一。落锤伐的质量和落高想是决定冲击影买响深度的主要证因素，落高一黑定时，落锤越革重，影响土体子的深度越深，费反之则越浅。守但对于便携式只测试仪来说，质落锤太重，不惭便于携带。所黎以在研制时，震采用直径为筝30cm而的承载板，鲜10kg剩的落锤。落锤隆从一定高度自树由落下，通过酱阻尼装置、承培载板对路基产狐生冲击，再通盘过在土体中不旱同深度处分层艇埋设压力和的汗试验方法，测柱试沿土层深度佛方向锤击能量虽衰减的程度，胡来确定冲击影骄响深度。根据物测试数据分析沸，锤击能量的捏大部分消耗在倍40cm浊厚的土层内。听因此可以得出铁落锤冲击路基科的影响深度迫为丹4驼0购～啦50c特m钢，满足路基施御工中每层填土殃碾压后有30cm套的分层检测要飞求。陷用动态变削形模量测试仪故检测路基的承丘载力，与动力冒触探法检测路拾基的承载力相孝比，它们的相朗似之处在于：鲜它们都是采用稻一定质量的落旅锤，以一定高建度自由落下。呈但两者的检测民原理壤和检测方法完凤全不同：动力递触探设备简单混，操作方便，糖检测速度快，霞但影响检测结眨果的因素较多犁，如探杆侧壁器摩擦阻力的影及响、地下水的专影响、探杆的码连接刚度等，拆是一种较为粗缘略的定性方法伶；而动态变形殖模量的检测方还法是采用电子伍技术获得路基迟填筑信息或数魔据的一种先进厌的检测方法，盾可直接测得路险基在动荷载作舰用下所发生的航力和变形的参聪数，即动态弹护性模量。娘2驳、动态平板荷右载试验仪的主步要技术性能参丑数及适用范围寒仅梨1让．测试范围满按足拆：沫10MP贵a丝≤北Ev眉d萄≤驾225MP而a身；公支艳2墙．测试深度范品围埋：孕40虫0怕～拜500m再m背；栽锹铁3袖．测试面最大拉坡度推：棵5件%炎；轮肤奶4胁．总重：觉35kg峰，落锤重：舒10kg冻；炕递缝5捷．最大冲击力超：独7.07k茅N望；淋哪斧6霸．承载板直径按：双300mm秒；厚度：绕20mm崭；撕申慢7尚．沉陷测试范暴围刺：析0.2傲0巨～绑2呼.00mm张；精度消：德±5瞒%边；逐畏懒8萝．环境温度范刘围贸：大0误～习40库℃专；式适用范围镜：经Ev嫁d淘动态平板荷载怪试验适用于粒什径不大于荷载盾板直垒径精1/输4置的各类土和土狸石混合填料，监测试有效深度蓄范围疗为弯40锡0随～井500m胜m信。它广泛适用默于铁路、公路锦、机场、城市额交通、港口、辰码头及工业与蹄民用建筑的地惯基施工质量监挥控测试。也能疲适用于场地狭暗小的困难地段壳的检测，如路渣桥（涵）过渡融段及路肩的检辣测。3、主要特点奸动态平板哥荷载试验是一脖种新的检测方厉法，与其他传衫统的试验方法喘相比，具有以眠下特点：餐言闪1辅．采用掀Ev曲d伙动态平板载荷按试验方法检测缸路基的动态变翅形模揉量覆Ev具d支指标，操作简毕单、测试速度局快，检测一点忠只需三分钟。退所以，在施工虽中可以增加检以测点的数量，瓦使试验数据更啦全面、更有代西表性；并且还臂可以随时跟踪件检测，真正实葬现施工过程中批的质量监控。塞怖惜2滤．该检测方法裙是模拟列车高奇速行驶时对路拾基产生的冲击性效应进行动态趟测试，与静载骆试验相比，更浇能反映路基土消的实际受力情颗况，所以这种末测试方法特别咸适合铁路、公尾路、等受动荷适载作用的地基选质量监控测试理。畜拒树3常．检测仪器体它积小、重量轻卡（总重量不超窝过孔3心5糟公斤命，单件重不超以过艰1尤5忧公斤董）、安装携带乎方便，且不需功外加附属设备内。在路基的狭毕窄地段，如路辰桥过渡段、边哪坡附近检测也羞非常方剩便园﹑策适用。谎绒塌4区．通过在细粒拖土、碎石土、幻粗粒土、级配千碎石等土类，絮几百组与静载督测试的对比试猜验，试验结果砌表明：在同