高速路基檢測(cè)技術(shù)

高速鐵路路基檢測(cè)技術(shù)

中鐵17局集團(tuán)工程檢測(cè)中心

劉世安

3/6/20241主要內(nèi)容高速鐵路路基檢測(cè)必要性壓實(shí)系數(shù)K孔隙率n地基系數(shù)K30動(dòng)態(tài)變形模量Evd靜態(tài)變形模量Ev2施工過(guò)程中動(dòng)態(tài)檢測(cè)〔FVDK〕3/6/20242高速鐵路路基檢測(cè)必要性一方面可以評(píng)價(jià)路基施工過(guò)程中或竣工后路基的質(zhì)量，檢驗(yàn)路基是否到達(dá)了設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證路基是否具有足夠的強(qiáng)度能夠承受列車(chē)動(dòng)荷載的作用，同時(shí)又具備保證列車(chē)平安、舒適運(yùn)行的合理剛度；3/6/20243高速鐵路路基檢測(cè)必要性另一方面，可以了解施工過(guò)程的質(zhì)量情況，控制施工進(jìn)度，促進(jìn)施工單位改進(jìn)施工工藝，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，保質(zhì)保量地完成施工任務(wù)。3/6/20244壓實(shí)系數(shù)K環(huán)刀法灌水法灌砂法氣囊法核子濕度密度儀《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》〔TB10102—2004〕3/6/20245孔隙率n灌水法灌砂法氣囊法《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》〔TB10102—2004〕3/6/20246K30平板載荷試驗(yàn)《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》〔TB10102—2004〕

地基系數(shù)K303/6/20247地基系數(shù)K30是日本和我國(guó)在鐵路路基檢測(cè)中常用的方法，是采用單循環(huán)荷載試驗(yàn)。用單位面積壓力除以承壓板相應(yīng)的下沉量表示的〔MPa/m〕，計(jì)算時(shí)選用的沉降量為0.125cm。以級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石的基床表層為前提的路堤結(jié)構(gòu)，列車(chē)荷載產(chǎn)生的道床壓力，通過(guò)基床表層結(jié)構(gòu)大致均勻地分布在路堤上部，作用范圍比以往采用土質(zhì)基床表層要大，從壓力的傳遞程度及路堤堤身承受壓力的情況看，采用直徑為30cm的承壓板試驗(yàn)確定路基填土的承載力密實(shí)度與列車(chē)荷載實(shí)際傳遞狀況相接近，比以往的規(guī)定要合理。3/6/20248Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》〔TB10102—2004〕

動(dòng)態(tài)變形模量Evd3/6/20249《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》

〔TB10102—2004〕標(biāo)志著動(dòng)態(tài)變形模量術(shù)語(yǔ)Evd符號(hào)正式在我國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)中采用3/6/202410動(dòng)態(tài)變形模量Evd的定義動(dòng)態(tài)變形模量Evd〔英文：dynamicmodulusofdeformation〕是指土體在一定大小的豎向沖擊力Fs和沖擊時(shí)間ts作用下抵抗變形能力的參數(shù)。它由平板壓力公式Evd=1.5×r×σ/s計(jì)算得出，其中：Evd——?jiǎng)討B(tài)變形模量〔MPa〕；r——圓形剛性荷載板的半徑〔mm〕；σ——荷載板下的最大沖擊動(dòng)應(yīng)力，它是通過(guò)在剛性根底上，由最大沖擊力Fs=7.07KN且沖擊時(shí)間ts=18ms時(shí)標(biāo)定得到的，即σ=0.1MPa；s——實(shí)測(cè)荷載板下沉幅值〔mm〕；1.5——荷載板形狀影響系數(shù)。實(shí)測(cè)結(jié)果采用公式Evd=22.5/s計(jì)算。3/6/2024111.脫鉤裝置；2.落錘；3.導(dǎo)向桿4.阻尼裝置；5.荷載板；.6.沉陷測(cè)定儀3/6/202412

Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀20多年的開(kāi)展歷史3/6/202413

動(dòng)態(tài)變形模量Evd是德國(guó)九十年代開(kāi)始采用的新型路基壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從研究開(kāi)發(fā)至今已有近二十年的歷史。動(dòng)態(tài)變形模量Evd標(biāo)準(zhǔn)首先應(yīng)用于道路建設(shè)、路面墊層、管道和電纜溝槽、渠道、根底回填等工程。1997年2月德國(guó)公布執(zhí)行的《德國(guó)鐵路建設(shè)輕型落錘儀使用規(guī)定》〔NGT39〕標(biāo)志著動(dòng)態(tài)變形模量Evd標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始在鐵路工程中正式采用。關(guān)于國(guó)外Evd開(kāi)展情況的說(shuō)明：3/6/202414

動(dòng)態(tài)變形模量Evd標(biāo)準(zhǔn)的最大特點(diǎn)是能夠反映列車(chē)在高速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力對(duì)路基的真實(shí)作用狀況。1999年12月20日公布執(zhí)行的德國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)DS836.0501中，按路基結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)速度、填土種類(lèi)、工程部位的不同，明確規(guī)定了各種情況下的動(dòng)態(tài)變形模量Evd的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，其中，設(shè)計(jì)速度300km/h的高速鐵路路基基床表層的Evd設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50MPa。關(guān)于國(guó)外Evd開(kāi)展情況的說(shuō)明：3/6/2024153/6/2024163/6/2024173/6/2024183/6/2024193/6/202420

國(guó)際上廣泛采用的是德國(guó)HMP公司生產(chǎn)的LFG型Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀，亦稱(chēng)“輕型落錘儀”〔LFG是“輕型落錘儀”的德文縮寫(xiě)〕，該儀器從開(kāi)發(fā)應(yīng)用至今己有20多年的歷史，儀器的性能、質(zhì)量、功能以及軟件已相當(dāng)完善，居國(guó)際領(lǐng)先地位。德國(guó)LFG型Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀在我國(guó)有20多臺(tái)已用于秦沈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)、新長(zhǎng)線(xiàn)、寧啟線(xiàn)、渝懷線(xiàn)、京滬高速鐵路昆山試驗(yàn)段、膠濟(jì)線(xiàn)、武九線(xiàn)、鄭徐線(xiàn)、濱洲線(xiàn)、浙贛線(xiàn)、宜萬(wàn)線(xiàn)、津浦線(xiàn)、大秦線(xiàn)等新線(xiàn)和既有線(xiàn)的建設(shè)與改造中。關(guān)于國(guó)外Evd開(kāi)展情況的說(shuō)明：3/6/202421

Evd檢測(cè)設(shè)備Evd

動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀3/6/202422

Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀

用途：監(jiān)控檢測(cè)土體承載力指標(biāo)——?jiǎng)討B(tài)變形模量Evd和地基系數(shù)K30。適用范圍：鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)、城市交通、港口碼頭、工業(yè)與民用建筑的地基施工質(zhì)量監(jiān)控測(cè)試。3/6/202423

特點(diǎn)體積小、重量輕、便于攜帶安裝及拆卸方便、操作簡(jiǎn)便自動(dòng)化程度高、測(cè)試速度快性能穩(wěn)定、測(cè)試精度高檢測(cè)費(fèi)用低適應(yīng)范圍廣環(huán)保型，無(wú)核輻射、廢氣等污染動(dòng)載測(cè)試符合土體實(shí)際受力狀況

Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀3/6/202424

主要結(jié)構(gòu)組成加載裝置①掛〔脫〕鉤裝置(帶水準(zhǔn)泡)②導(dǎo)向桿③落錘④阻尼裝置荷載板①圓形鋼板②傳感器沉陷測(cè)定儀(存儲(chǔ)、與電腦連接)打印機(jī)

Evd動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀3/6/202425

Evd

試驗(yàn)前的準(zhǔn)備平整測(cè)試面放置荷載板加載裝置在荷載板上就位用測(cè)量電纜將沉陷測(cè)定儀與荷載板連接松開(kāi)搬運(yùn)鎖3/6/202426

Evd

試驗(yàn)步驟翻開(kāi)沉陷測(cè)定儀電源使導(dǎo)向桿保持垂直進(jìn)行三次預(yù)沖擊連續(xù)三次沖擊測(cè)試顯示三次測(cè)試的沉陷值S1、S2、S3顯示三次平均沉陷值Sm和動(dòng)態(tài)變形模量值Evd儲(chǔ)存并打印測(cè)試結(jié)果3/6/202427

Evd測(cè)試演示3/6/202428Evd

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)1、《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》(TB10102-2004)2、《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》〔TB10414-2003，J285-2004〕3、《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》〔2004修訂版〕4、《京滬高速鐵路路基施工暫行規(guī)定》〔2004在編〕5、《京滬高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》〔2004在編〕6、《鐵路工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)手冊(cè)》〔2004在編〕國(guó)外《德國(guó)鐵路建設(shè)輕型落錘儀使用規(guī)定》〔NGT39〕《德國(guó)道路建設(shè)土方工程補(bǔ)充合同技術(shù)條款和規(guī)定》〔ZTVE-StB94)《德國(guó)土方工程基層補(bǔ)充合同技術(shù)條款》〔ZTVE-StB95)《德國(guó)交通行業(yè)開(kāi)挖工程補(bǔ)充合同技術(shù)條款和規(guī)定》〔ZTVE-StB97)3/6/202429Evd與K30的相關(guān)性試驗(yàn)結(jié)果

(相關(guān)系數(shù)〕現(xiàn)場(chǎng)室內(nèi)細(xì)粒土:

0.9260.967粗粒土:0.9130.926碎石土:0.9150.946級(jí)配碎石:0.9150.9473/6/202430

Evd與K30的相關(guān)關(guān)系式細(xì)粒土:K30=3.45Evd+0.1粗粒土:K30=3.33Evd+6.09碎石土:K30=3.10Evd+14.3級(jí)配碎石:K30=3.49Evd+14.4摘自《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》〔TB10102-2004〕3/6/202431

《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》

Evd的相關(guān)規(guī)定

表級(jí)配碎石基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配碎石0.7≥190≥55＜18%路堤級(jí)配碎石0.55≥190≥55＜18%當(dāng)為軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹時(shí)中粗砂0.15≥130≥45注：基床表層的K30、Evd、n三項(xiàng)指標(biāo)要求同時(shí)檢測(cè)，均必須滿(mǎn)足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

3/6/202432填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配砂礫石0.7≥190≥55＜18%表級(jí)配砂礫石基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》

Evd的相關(guān)規(guī)定

注：基床表層的K30、Evd、n三項(xiàng)指標(biāo)要求同時(shí)檢測(cè)，均必須滿(mǎn)足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

3/6/202433過(guò)渡段級(jí)配碎石填筑標(biāo)準(zhǔn)：K30≥150MPa/mEvd≥50MPa

n＜28%《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》

Evd的相關(guān)規(guī)定

3/6/202434Evd

主要應(yīng)用于以下兩個(gè)方面：一、鐵路新線(xiàn)建設(shè)、既有線(xiàn)提速改造建設(shè)

依據(jù)《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》〔TB10102-2004〕、《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》〔TB10414-2003，J285-2004〕將“Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)”作為“K30平板載荷試驗(yàn)”的快速試驗(yàn)方法，根據(jù)Evd與K30的相關(guān)關(guān)系式，由Evd測(cè)試值推算出K30值。3/6/202435Evd

主要應(yīng)用于以下兩個(gè)方面：二、高速客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路建設(shè)

依據(jù)《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》《京滬高速鐵路路基施工暫行規(guī)定》《京滬高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》可將通過(guò)“Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)”取得的動(dòng)態(tài)變形模量Evd值直接用于評(píng)判路基的壓實(shí)質(zhì)量。3/6/202436Evd

在既有鐵路提速改建中的應(yīng)用特點(diǎn)膠濟(jì)線(xiàn)、鄭徐線(xiàn)、武九線(xiàn)、浙贛線(xiàn)的應(yīng)用說(shuō)明：時(shí)間優(yōu)勢(shì)——檢測(cè)速度快既有線(xiàn)在不間斷運(yùn)營(yíng)的情況下，行車(chē)密度大，K30檢測(cè)一點(diǎn)需要30—60分鐘，而Evd只需要2—3分鐘。儀器優(yōu)勢(shì)——小型、便攜既有線(xiàn)道碴已存在，檢測(cè)Evd只需扒開(kāi)直徑30cm的面積即可，而K30基準(zhǔn)桿還需要較大的地方、加載裝置也需要較大的空間。經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)——檢測(cè)費(fèi)用低Evd檢測(cè)中不需要額外的大噸位加載裝置，防止了臺(tái)班費(fèi)用，操作只需一個(gè)人即可，減少了人工費(fèi)用。平安優(yōu)勢(shì)——易于快速撤離既有線(xiàn)在不間斷運(yùn)營(yíng)的情況下，行車(chē)密度大，Evd儀器重量輕，一個(gè)人就可以提起并快速撤離。3/6/202437LFG型Evd

在我國(guó)鐵路中的應(yīng)用既有線(xiàn)提速改建〔膠濟(jì)線(xiàn)、鄭徐線(xiàn)、武九線(xiàn)、浙贛線(xiàn)、呼準(zhǔn)線(xiàn)、濱洲線(xiàn)、津浦線(xiàn)、大秦線(xiàn)〕新建高速鐵路〔京滬高速昆山試驗(yàn)段〕新建客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)〔秦沈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)〕新建普速鐵路〔新長(zhǎng)線(xiàn)、寧啟線(xiàn)、渝懷線(xiàn)、宜萬(wàn)線(xiàn)、煙大線(xiàn)〕3/6/202438京滬高速昆山試驗(yàn)段

路基3/6/202439京滬高速昆山試驗(yàn)段

涵洞—路基過(guò)渡段3/6/202440Evd在膠濟(jì)線(xiàn)的使用3/6/2024412004立項(xiàng)、2005開(kāi)工

9條客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路工程武廣、鄭西、石太京津、合寧、合武溫福、福廈、甬溫規(guī)定Evd作為基床表層和過(guò)渡段的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)3/6/202442

《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》

Evd的相關(guān)規(guī)定

表級(jí)配碎石基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配碎石0.7≥190≥55＜18%路堤級(jí)配碎石0.55≥190≥55＜18%當(dāng)為軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹時(shí)中粗砂0.15≥130≥453/6/202443填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配砂礫石0.7≥190≥55＜18%級(jí)配砂礫石基床表層的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》

Evd的相關(guān)規(guī)定

注：基床表層的K30、Evd、n三項(xiàng)指標(biāo)要求同時(shí)檢測(cè)，均必須滿(mǎn)足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。

3/6/202444過(guò)渡段級(jí)配碎石填筑標(biāo)準(zhǔn)：K30≥