客运专线路基检测技术运用及成果分析

客运专线路基检测技术运用及成果分析

李旭

李旭（中铁四局五公司，江西九江332000）

摘要：铁路路基压实质量是保持线路稳定与平顺、保证列车能高速、安全运行的重要务件。而控制和检测压实质量的标准、方法和设备，则是保证压实质量的重要措。本文介绍了路基检测的新技术方法及实际运用情况，着重对动态变形模量Evd及变形模量Ev2试验方法进行了阐述，并对客运专线路基检测新技术控制指标提出了相关建议。

关键词：客运专线；路基检测；技术

1客运专线路基质量检测必要性

为满足行车安全、乘车舒适和准点运行，铁路线路要求必须具有结构连续、平顺、稳定、耐久和少维修的性能。因此加强客运专线路基工程施工质量的检测是提高路基施工质量的必要保证。一方面可以评价路基施工过程中或竣工后路基的质量，检验路基是否达到了设计要求，验证路基是否具有足够的强度能够承受列车动荷载的作用，同时又具备保证列车安全、舒适运行的合理刚度；另一方面，可以了解施工过程的质量情况，控制施工进度，促进施工单位改进施工工艺，加强施工质量管理，保质保量地完成施工任务。

几十年来，国内外均沿用美国二十世纪三十年代提出的压实度指标，即压实系数K、相对密度Dr或孔隙率n作为路基设计及施工控制的土的压实质量标准。虽然压实度为参数的路基压实质量标准具有击实试验指导现场施工、现场检测简便等优点，但是，对于高速铁路或其他对强度指标要求严格的情况，仅靠压实度参数来反映填土的压实质量就有其局限性。为了保证路基填土的强度指标，二十世纪七、八十年代，许多国家开始用强度及变形指标作为路基填土质量控制参数，即所谓的“抗力检测法”。其中包括美国的CBR（加州承载比值）标准，德国、法国、奥地利和瑞士等国家的静态变形模量Ev2标准，日本的地基系数K30标准等。采用强度及变形参数作为控制指标是路基质量标准的一大进步。

2动态变形模量Evd试验原理及特点

动态变形模量Evd（Dynamicmodulusofdeformation）是德国二十世纪九十年代开始采用的新型路基压实质量标准，从研究开发至今已有近二十年的历史。动态变形模量EVd标准首先应用于道路建设、路面垫层、管道和电缆沟槽、渠道、基础回填等工程。其原理是采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，通过阻尼装置、承载板，对路基产生瞬间的冲击。使路基产生沉陷。也就是采用一定质量的落锤，从一定高度自由落下，模拟列车运行时对路基产生的动荷载效应冲击路基，在冲击能相同的条件下，测试路基的垂直变形值，以此计算路基的动态变形模量EVd指标。从理论上讲，路基碾压越密实，沉陷值越小，路基的动态变形模量EVd值越高；反之。路基的EVd值越低。动态变形模量EVd测试仪主要由落锤仪和沉陷测定仪组成，操作简单方便、测试速度快又准确，检测一点只需三分钟，在施工中可以增加检测点的数量。使试验数据更全面、更有代表性；可另外随时跟踪检测，真正实现施工过程中的质量监控。由于试验是模拟列车高速行驶时对路基产生的冲击效应进行动态测试，与静载试验相比，更能反映路基土的实际受力情况，所以这种测试方法特别适合客运专线路基施工质量监控测试。

3Ev2试验原理与特点

变形模量Ev2试验是通过圆形承载板和加载装置对地面进行第一次加载和卸载后，再进行第二次加载，用测得的承载板下应力盯和与之相对应的承载板中心沉降量s，来计算变形模量Ev2、Ev2/Ev1值的试验方法，适用于粒径不大于承载板直径1/4的各类土和土石混合填料。

变形模量Ev2的荷载一沉降曲线是在逐级加载后，逐级卸载，再二次加载得出的，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，与地基系数K30仅有一次加载相比，更科学、更合理。欧洲多数国家如德国、法国、奥地利和瑞士等都是采用Ev2作为控制路基填筑的变形指标，并收到了良好效果。因此，我国客运专线路基施工质量控制采用变形模量Ev2指标是十分必要的。

4Ev2值的控制标准问题

Ev2在国内采用时间不长，无论是设计取值、检测规程、检测设备，均是借鉴和引进国外的，而在引进、消化、吸收的过程中，随着实际工程应用所暴露出的问题，就会发现对国外标准规范了解还不够全面和深入。工程测试资料分析表明，基于目前客运专线所采用的填料，Ev2测试值远高于规范控制值，在研究探讨如何控制路基工后沉降的同时，应总结经验，开展相关的研究，提出适合我国高速铁路建设的Ev2值控制标准。目前，我国客运专线关于Ev2/Ev1值相应规范、规程均没有给出其控制值。针对无砟轨道路基检测中经常遇到Ev2测试值虽然超过设计要求值，但Ev2与Ev1的比值却很大，甚至在压实度明显不足的土上进行Ev2检测，出现如值也并不低的情况，各客运专线铁路在建设中提出了Ev2/Ev1控制指标，作为参考，但仍没有统一的标准。我国客运专线铁路设计时速、工况基本一致，对于相同的路基填料应分析、研究，制订统一标准。

5Evd主要应用

5.1铁路新线建设、既有线提速改造建设。依据《铁路工程土工试验规程》（TB10102-2004）、《铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10414-2003，J285-2004）将“Evd动态平板载荷试验”作为“K30平板载荷试验”的快速试验方法，根据Evd与K30的相关关系式，由Evd测试值推算出K30值。

Evd与K30的相关关系式：细粒土：K30=3.45Evd+0.1；粗粒土：K30=3.33Evd+6.09；碎石土：K30=3.10Evd+14.3；级配碎石：K30=3.49Evd+14.4；

5.2高速客运专线铁路建设。依据《京沪高速铁路设计暂行规定》、《客运专线铁路路基施工指南》、《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》等可将通过“Evd动态平板载荷试验验”取得的动态变形模量Evd值直接用于评判路基的压实质量。

6路基检测技术成果分析

6.1线路基填筑质量控制采用了四指标控制具有重要实际意义。四指标中有直接测试填料压实程度的孔隙率指标，有测试模拟高速列车运行时对路基所产生冲击力的动态变形模量Evd指标，又有反映路基强度及变形关系的变形模量Ev2及地基系数K30指标。四项检测方法联合应用将对控制路基工后沉降起到强有力的保证。

6.2由于变形模量Ev2指标在我国客运专线上首次采用，而目前规定的Ev2控制值是直接从国外的相关规范引进，不适合国内的填料，实测数据也表明，该控制值偏低。

6.3变形模量Ev2和地基系数K30都属于静态平板载荷试验。都是检测直接反映路基的变形指标，但由于测试时间长、费时费力，测试点数量不可能太多，所以要使很有限的测试数据反映路基变形的真实情况，就要求在试验时必须严格按试验要求操作。另外，由于变形模量Ev2试验和地基系数K30试验有不少相同之处，为减少现场试验的工作量、提高检测及施工效率，建议今后不把地基系数K30作为控制指标。

6.4根据测试数据，虽然所测得的变形模量Ev2值较大，但Ev2/Ev1的值大小不一，应该将Ev2/Ev1的值也作为控制路基压实质量的一个重要指标。

结语

客运专线路基工程是一个比较笈杂的系统工程。其施工质量还与许多方面有关，还必须结合现成实际情况。

参考文献

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