既有鐵路路基基床工程地質狀況勘探與測試

張素文　李國輝

(內蒙古鐵道勘察設計院有限公司，內蒙古呼和浩特　010050)

以內蒙古烏蘭察布市賁紅車站改造工程為例，對該車站既有路基基床工程地質狀況評價分析中所運用的勘探與測試方法進行說明。

1　勘探與測試工作的布置方法

為了滿足鐵路提速的目標，既有路基基床欠穩定段需進行加固改造。勘探測試手段有：(1)小螺紋鉆，查明基床本體填料類別。(2)輕型動力觸探，查明基床本體填土承載力及密實度。(3)挖探取大樣，測定基床本體填料孔隙率、相對密度及壓實系數。(4)K30試驗，測定基床本體填料地基系數。(5)Evd測試，測定基床本體動態變形模量(Evd)。此外，輔以物探瑞雷波速測試及地質雷達等勘探手段，力求在綜合各種勘探成果的基礎上，對既有基床的工程地質評價趨于合理、科學。

基床范圍取設計標準道床底面以下2.5 m，其中基床表層0.6 m，基床底層1.9 m。勘探測試段落根據地形地貌及填料性質確定，一般測試手段在段落較大地段內的，一般控制在50 km左右，段落較小地段應有評價數據。

在以黏性土、粉土、粉砂為路基填料的地段，釬探點按左、右路肩斷面布置，勘探點要盡量靠近軌枕，但應保證人員和行車安全。每一釬探斷面配合1個小螺鉆，每3～4個釬探斷面配合1處挖探及Evd測試。瑞雷波每段測線長1 km，大段落填料相同地段一般線路長度每50 km左右布置1段，小段落的每段落均應進行測試，配合釬探和少量螺鉆，釬探一般每100 m布置1個。K30每25 km左右布置1次，配合釬探進行。路基填料大樣一般線路長度每50 km取1處，挖探要求在0.5 m、1.5 m左右取原樣，小螺鉆按0.5 m、1.2 m、2.0 m、3.0 m取擾樣(保持天然含水量)。除做五項常規、剪切試驗外，要代表性做無側限抗壓強度，擾樣除常規項目外，還應做天然含水量。

在以砂類土(粉砂除外)、碎石類土為填料的地段，采用挖探、瑞雷波測試、K30及Evd測試等手段進行。瑞雷波每段測線長1 km，大段落填料相同地段一般線路長度每50 km左右布置1段，小段落的每段落均應進行測試，配合Evd測試，一般每100 m布置1次。K30每25 km左右布置1次，配合Evd測試。路基填料大樣一般線路長度每50 km取1處，挖探要求在0.5 m、1.5 m取擾樣，做天然含水量試驗。

2　工程概況

2.1　地形地貌

線路經過位置為內蒙古高原地貌，間有剝蝕殘丘及丘間谷地，地形呈波狀起伏，局部為殘丘與山前沖洪積平原相間隔。相對高差50～100 m，絕對高程在1 300～1 550 m之間。

2.2　工程地質條件

沿線路堤基床部分為第四系全新統人工堆積層(Q4ml)，填料以黏性土、砂類土為主，局部填料為碎石類土。下為第四系全新統沖洪積層(Q4al+pl)或第四系全新統坡洪積層(Q4dl+pl)，巖性以黏性土、粉土及砂類土、碎石類土為主，局部為全風化及強風化基巖。地層多為第三系中新統(βN1)玄武巖、華力西晚期(γ4)花崗巖、寒武-奧陶系(∈-O)片麻巖、片巖及第三系(E2)砂礫巖。路塹挖方地段多為巖質路塹，地層為第三系中新統(βN1)玄武巖、華力西晚期(γ4)花崗巖、寒武-奧陶系(∈-O)片麻巖及片巖。局部路塹挖方地段為第三系(N2)黏性土。

2.3　水文地質條件

該地區地下水主要依靠大氣降水補給，地下水位隨季節變化變幅約為1.0～3.0 m，勘測期間，基床本體3.0 m深度范圍內未見地下水。

3　路基基床地質評價的依據及原則

既有鐵路基床工程地質狀況評價成果分析主要通過統計分析小型鏍紋鉆試驗結果(見表1)畫出路基填料斷面(見圖1)。

表1　小型鏍紋鉆試驗成果

圖1　路基填料斷面

統計計算輕型動力觸探測試數據，分析判釋各代表段落剖面的瑞雷波波速等值線斷面圖和地質雷達檢測道碴厚度曲線，依據輕型動力觸探結果確定基床本體基本承載力值，從瑞雷波速度和道碴厚度變化的角度對基床狀態的穩定性進行評價。

此段檢測路基里程分別為K0+400～K0+520，K0+400～K0+700，總長度為420 m，檢測手段采用瞬態瑞雷波法和地質雷達法。瞬態瑞雷波法采用點測，點距為30 m，道間距為0.5 m，偏移距為0.5 m。地質雷達法采用連續測量，每10 m打一標記。瞬態瑞雷波測點布置在線路的路肩上，地質雷達測線布置在線路的道碴上(軌枕頭)。

針對瑞雷波速速度(見圖2)，主要判釋評價原則為：

VR<130 m/s，基床土密實度低，基床狀態差；

VR=130～160 m/s，基床土密實度稍低，基床狀態稍差；

VR=160～190 m/s，基床土密實度較高，基床狀態一般；

VR=190～250 m/s，基床土密實度高，基床狀態好；

VR>250 m/s， 基床土密實度高，基床狀態良好。

針對瑞雷波速速度斷面形態(見圖2)，主要判釋評價原則為：

圖2　瑞雷波波速等值線斷面

①瑞雷波速有低速區域，分布較大，表明基床土軟弱，密實度低。

②瑞雷波速分布雜亂，高低速區域分布無規律。表明基床土密實度分布不均勻。

③存在低速區域延伸至基床深部的情況，表明局部基床土密實度低。

④瑞雷波呈近似層狀分布，表層局部的低

速區域屬于正常情況，一般不作為異常。

根據道碴厚度曲線，判釋基床沉降有兩方面依據：

①道碴厚度偏厚，高于實際量測值。

②道碴厚度曲線變化劇烈。

4　評價結論

根據場地的地質條件，依據以上的依據及原則，本段落各項評價項目、指標及基床狀態評價結論見表2。

表2　基床工程地質條件狀態評價

既有線修建時，多為兩側取土，部分地段路塹棄土移挖做填，填料組份較為復雜，組別變化較大。運營期間，又因既有線病害等進行多次小范圍整修，局部路肩進行幫填加寬。因此，既有線路基填料組份復雜，均一性差，基床表層填料組別低，本體填料混雜不均，局部地段地質情況可能差別較大。

受勘測施工人員安全及既有集通線運營安全等因素控制，在本次的地質勘探過程中，挖探取大樣及K30試驗方法不能運用，部分小鏍紋鉆及輕型動力觸探勘探不能進行。且所有勘探及測試工作都是在路肩上進行的。因此，僅有部分基床評價指標，基床本體填料壓實系數、孔隙率、相對密度及K30實測數據不能取得，僅能依據現有部分指標進行評價，若要對基床進行全面綜合評價，尚需進一步工作。

列車對路基的靜載作用是確定的，而動荷載將隨著列車速度的提高而增加，部分基床強度較低路段將對提速產生不利影響。

[1]李志華，潘瑞林.路基穩定性無損檢測方法技術研究[J ].鐵道工程學報，2007，24(2)

[2]趙鳳林，張健.既有線鐵路路基基床評價與測試研究[J].鐵道工程學報，2011(4)

[3]劉建新.鐵路既有線路基基床評價的基本方法[J].中國新技術新產品，2010(2)

[4]鐵三院.集寧至通遼擴能改造工程物探報告[R].天津：鐵道第三勘察設計院，2008