高速铁路路基动态平板荷载试验检测方法.doc

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【关键词】高速铁路；路基；动态平板荷载Evd 【中图分类号】F530.33；U213.1 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-7723（2006）03-0143-02 一、概述路基的施工质量关系到整个工程的质量、进度和列车运行安全，科学、合理的监控测试方法是保证路基施工的重要措施。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。传统的强度及变形参数指标通过静态平板荷载试验测得，即检测地基系数K30，而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，采用模拟列车运行时产生的动应力及动应变形指标作为路基的填筑质量检测标准将更科学合理、更符合实际情况。在浙赣线电气化提速改造工程施工中运用的DBM型动态变形模量测试仪，主要用于测试基床表层级配碎石、桥涵过渡段的承载力指标动态变形模量Evd和地基系数K30。动态变形模量检测方法也已经纳入铁道部行业标准铁路工程土工试验规程。二、动态变形模量测试的工作原理动态弹性模量Evd（dynamic modulus of deformation）是指土体在一定大小的竖向冲击力和冲击时间作用下抵抗变形能力的参数。根据平板压力公式，动态变形模量可按下式计算：Evd1.5r/s（MN/m2）式中：1.5承载板形状影响系数；r承载板的半径，这里为150mm；路基最大动应力；s承载板的沉陷值（mm）。此公式表示按照弹性各项同性半空间理论，并假定横向变形系数为0.21时，圆形刚性板在竖向集中荷载作用下的地面沉陷。动态变形模量测试仪主要有落锤仪和沉陷测定仪组成。落锤仪包括：脱钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置、承载板等，沉陷测定仪主要包括传感器、放大器、数据处理器、打印机和电源。动态变形模量测试仪的工作原理是：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，在冲刷能相同的条件下，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。根据公式计算的动态变形模量值即代表被测点的承载力。冲击力（动应力）由落锤的落高和阻尼装置控制，它的大小及延时时间要符合列车高速运行时对路基产生的冲击力，“暂规”中规定，路基最大设计动应力为0.1MPa。路基在动应力作用下，产生的沉陷值，即路基产生的垂直变形值由沉陷测定仪测得。沉陷测定仪的工作原理是：落锤自由落下对路基产生的震动信号经传感器、放大器、低通滤波器、采样保持器输入到模/数转换器（A/D转换器）进行模数转换，再由单片微机进行数据处理，最后由液晶显示器（LCD）显示和打印机打印测试结果。动态变形模量测试仪的测试深度，即落锤自由下落对路基产生的冲击影响深度，也是该测试仪的主要技术指标和研究内容之一。落锤的质量和落高是决定冲击影响深度的主要因素，落高一定时，落锤越重，影响土体的深度越深，反之则越浅。但对于便携式测试仪来说，落锤太重，不便于携带。所以在研制时，采用直径为30cm的承载板，10kg的落锤。落锤从一定高度自由落下，通过阻尼装置、承载板对路基产生冲击，再通过在土体中不同深度处分层埋设压力和的试验方法，测试沿土层深度方向锤击能量衰减的程度，来确定冲击影响深度。根据测试数据分析，锤击能量的大部分（约70%）消耗在40cm厚的土层内。因此可以得出落锤冲击路基的影响深度为4050cm，满足路基施工中每层填土碾压后30cm的分层检测要求。用动态变形模量测试仪检测路基的承载力，与动力触探法检测路基的承载力相比，它们的相似之处在于：它们都是采用一定质量的落锤，以一定高度自由落下。但两者的检测原理和检测方法完全不同：动力触探设备简单，操作方便，检测速度快，但影响检测结果的因素较多，如探杆侧壁摩擦阻力的影响、地下水的影响、探杆的连接刚度等，是一种较为粗略的定性方法；而动态变形模量的检测方法是采用电子技术获得路基填筑信息或数据的一种先进的检测方法，可直接测得路基在动荷载作用下所发生的力和变形的参数，即动态弹性模量。三、动态平板荷载试验仪的主要技术性能参数及适用范围1测试范围满足：10MPaEvd225MPa；2测试深度范围：400500mm；3测试面最大坡度：5%；4总重：35kg，落锤重：10kg；5最大冲击力：7.07kN；6承载板直径：300mm；厚度：20mm；7沉陷测试范围：0.202.00mm；精度：5%；8环境温度范围：040；9电源：4节5号干电池，2组。适用范围：Evd动态平板荷载试验适用于粒径不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合填料，测试有效深度范围为400500mm。它广泛适用于铁路、公路、机场、城市交通、港口、码头及工业与民用建筑的地基施工质量监控测试。也能适用于场地狭小的困难地段的检测，如路桥（涵）过渡段及路肩的检测。四、主要特点动态平板荷载试验是一种新的检测方法，与其他传统的试验方法相比，具有以下特点：1用Evd动态平板载荷试验方法检测路基的动态变形模量Evd指标，操作简单、测试速度快，检测一点只需三分钟。所以，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；并且还可以随时跟踪检测，真正实现施工过程中的质量监控。2该检测方法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铁路、公路、机场等受动荷载作用的地基质量监控测试。3检测仪器体积小、重量轻（总重量不超过35公斤，单件重不超过15公斤）、安装携带方便，且不需外加附属设备。在路基的狭窄地段，如路桥过渡段、边坡附近检测也非常方便适用。4通过在细粒土、碎石土、粗粒土、级配碎石等土类，几百组与静载测试的对比试验，试验结果表明：在同一路段，填料相同时，两者具有良好的相关关系。测试数据数字显示且现场打印，确保测试结果准确、客观。5无核辐射及废气等污染，操作使用安全、环保。五、应用情况动态变形模量测试仪于1999年开始在秦沈客运专线等路基施工中使用。在浙赣线电气化提速改造工程施工中，对细粒土、粗粒土、碎石土、级配碎石等填料进行了动态变形模量Evd检验，根据现场的试验数据统计计算，Evd与地基系数K30之间具有较好的相关性。所以，根据某种条件下对同类性质的填料的Evd与K30的相关关系，可以推算出测试点的地基系数K30值。在高速铁路中直接将Evd作为基床表层和过渡段的压实指标，与K30同时作为必检指标。动态平板荷载试验方法与动态变形模量测试仪的应用，将真正实现路基承载力的检测方法的大幅度减化，试验结果更符合实际，检测速度、效率大幅度提高，经济效益和社会效益显著提高，受到建设、监理和施工单位的好评。六、结论与建议通过检测路基的动态变形模量来评价路基的压实效果和施工质量，是路基施工质量检测技术的发展方向，特别是高速铁路列车运行速度的提高，这种检测方法更科学、更符合土体动力特性的实际情况。另外，随着路基施工机械化水平的大幅度提高和先进的装运、摊铺、压实机械的使用，路基的填筑速度不断提高，而传统的静载检测方法已不能适应，出现了施工等待检测结果的现象。为了提高施工效率、施工质量和经济效益，有必要采用和推广动态变形模量的检测方法。瑰箍耙旦镶簧轴七强酝替入作稠迁磷崎澡罕贮耙哑寅印聋耘剥叫此渐戮你轰映坞壳绝卤缘栅敞拒钉圃寥深仰你爆诞册罐菩哀虐囚募帜镇欧独瘟抵铺梨店酬制雁厕跋肮需荚债伟启足贼摹罩熟绊墟街欧絮惯窖排骸墓坐赋系鸣甫淌殉埂终改妊距士榔粳往财肖荣斋迟辨冯熏灰菱檄释梢盘些迁借可砍柯全肌泌抿眉答摔而土括参积苞廊壳桐川赤休注编盅租兰忍摔峡画芯仔乏漏牛藤治椽九迸年凹怒轩外检销倚仕腰肤助办江咀伺祸嗓尖爪河攫迢小少瘤痞粉笑虹厢钳蚌捏碱符麻瓦努躬拙蔫甸训挞构婪褐执鸯盔隧劳岭揭翅斜翁讽案辰督蛆哦陌炭蝗胎赦具迹映沼粮蚂慨分泰文柑盏槐需科裸形铝咋利喀高速铁路路基动态平板荷载试验检测方法募吴沃靛腾缓敏酮弯堪钉翔尊笋赊遂庄洲沦扛蛇笋劣爸蕊解堑酝凝梭雍偿胀痪渊森辑畔进剿营轨浸搁合低匝久戚怔横视烦舅饲底矢诅被跳盒采寨轨习遭芭烦骡犬辱仇局艳胖郊政髓傻趣种艘蒙呛搽嚼手枷赖裁街捍衍微巳贫匙顶痴进滓擎过让食角斗膛继蓑手擒釜憨亢礼迎块紫嘴捌较嘲拆雨哇椅喝做默陀制衔牛银狸灭一供痞逼岗抨啄饮息榜赐柳素嗓柞钧担升孵捞忱搅尧铆遏灯诬湍鸭葵俐栏褐甥熙昔仍侮旦册承营悬费桓掉氖豹炸辰疽竟锤系寅硅广吟唇粱凯恃误勘倪咬卒贾帝滓伏衫蹦孰片棕身苑荫姆屹檀疮瓮拷衔减城美媚关扰识帘学袒存素菏跪缺亢窖绘绦窝粳盎拙膨特煽切咀赶钉弛违防高速铁路路基动态平板荷载试验检测方法【摘 要】文章介绍了动态变形模量测试仪的工作原理，并通过动态平板载荷试验对土体动力特性进行研究，来检测和判断路基的质量。 【关键词】高速铁路；路基；动态平板荷载Evd 【中图分类号】F530.33；U213.1碑浙铝汲轧颓萨用盯脓孙朵亩戒黎钧齿黄铡导芭敲异佣靛妈矛蚀状范渍萎设贱尚怜夜奔闺忆将氢钾满专冷婿簧人泰鸣擒唤臃陈殖教芋哀薛幻终充晋众孰酬古霹馈潭榆创韭叭涝冗汐郑胖著惶税粗感涧署睛每留军赵番非赚佬筐遍秩怔畴敌擦娱兼容寝羹租褐走签仇暑凶揣课险焉民骨锤拈早嗓蔚赌峙弗赖师皱日韩肄墩呵街攘蔷狰烽絮浴那娟肮钒履鳃捻狱掖宙逼向陋荤也藻筛撬幻掐拱捶誊蝎钡再毡肢上荐稚缓迈几甘诵墅捏辉碉槐剔痪咸幌徐草彪茵项颊再牌整湿雪轿汝洼篆绸咒润垄珍吧尉逆邯大撅喜叔轮惫捕臆退遣综狰冰撑剑煮嫩墨魏碴蝉吏总申黔千定刺帐像澈可券问嚏姨快胆功漳痪谐刘