鐵路路基工程的檢測試驗研究

管麗娟

【摘要】主要研究鐵路路基工程檢測試驗，對既有線路行車條件下的K30＼Ev2檢測、加固前加固后狀態(tài)檢測和Evd試驗等鐵路路基工程常見檢驗技術(shù)進行了詳細分析，對鐵路工程安全性評價和病害防治工作有著重要的作用。

【關(guān)鍵詞】鐵路;路基工程;檢測

鐵路里程較長，要穿過不同地質(zhì)情況的地區(qū)，同時受到技術(shù)水平、經(jīng)濟條件以及施工機械設(shè)備等原因的影響，并且我國鐵路基礎(chǔ)設(shè)計標準要求并不十分高，使得鐵路路基病害更加多發(fā)，治理工作比較困難。為了解決這個問題，有必要對鐵路路基工程開展有效的狀態(tài)檢測實驗研究，才能正確掌握鐵路的工作狀態(tài)，預(yù)見性的解決鐵路路基病害問題。

一、K30＼Ev2檢測

既有線路行車條件下的標貫、靜力觸探以及K30＼Ev2等試驗比較困難。表層檢測的危險性較大，行車威脅試驗人員人身安全，底層以及路堤測試面是傾斜的，不便于儀器擺放。現(xiàn)場檢測工作中，既有鐵路使用車輛提供反力幾乎是不可能的，如何在不會行車產(chǎn)生及較大影響的情況下進行K30＼Ev2檢測是研究人員比較關(guān)注的問題。

K30＼Ev2檢測的精度主要受反力裝置的影響。既有線路肩業(yè)面狹小，并且路堤邊坡傾斜，傳統(tǒng)的反力裝置并不適用。我們使用了一種新型的地錨加反力梁反力裝置，主要有地錨、反力梁和銷栓等結(jié)構(gòu)。埋設(shè)地錨時使用鐵鍬和搗實器等常規(guī)設(shè)備就可操作，埋設(shè)、安裝和拆卸均比較方便。地錨桿上設(shè)置三排銷栓孔用于調(diào)節(jié)梁底面和測試點間距，從而有效調(diào)節(jié)反力。

地錨使用直拉式地錨，有底板、加固板和錨桿三部分，反力梁選擇工字梁，選用φ18鋼筋做銷栓。為了創(chuàng)造合適的檢驗時間，設(shè)計了實驗臺，通過可拼接支桿、角鋼、模板和螺栓等結(jié)構(gòu)組成一個簡單、穩(wěn)定可靠并且十分輕便的試驗臺，保證K30/Ev2儀器能夠在三維空間內(nèi)自由定位。

地錨抗拔力主要有摩擦阻力、土柱自重、地錨自重等。地錨抗拉按照截面削弱的軸心受拉構(gòu)件強度計算：

（1-1）

現(xiàn)場測量首先安裝設(shè)備，在傾斜邊坡上開挖一個和路肩平行的矩形水平測試面，之后開挖埋設(shè)坑，借助卷尺將地錨埋設(shè)位置確定，開挖圓形埋設(shè)坑，直徑50cm，深80cm即可，考慮到加固后路基檢測的強度會上升，地錨埋深可適當增加到110cm左右。埋設(shè)坑施工結(jié)束之后放入地錨，回填土，使用直徑18cm以下的圓形搗實器搗實，在一對地錨上插上銷栓，架梁，盡量保證工字梁和底面平行，梁架好之后再埋設(shè)另一個地錨，保證梁端孔能夠套入地錨。

反力梁施工之后設(shè)置荷載板，使用細沙找平之后再進行鋪設(shè)，荷載板載梁中心正下方，最后架設(shè)試驗臺，連接儀器進行K30/Ev2試驗。

二、路基加固前后狀態(tài)檢測

重載鐵路路基病害多并且處理工藝比較復(fù)雜，進行路基加固前后的狀態(tài)檢測能夠準確客觀評價加固施工的效果，是保證加固質(zhì)量的必要措施。加固前后狀態(tài)檢測主要有N10/壓實度k試驗/Evd試驗/Ev2試驗等內(nèi)容。

（一）路基病害調(diào)查

為了便于對路基狀態(tài)準確評估，需要全面調(diào)查路基狀態(tài)，采集資料：

1.年降雨量

調(diào)查區(qū)域內(nèi)年降雨總量以及單次最大降雨量、地基處理方式、地表排水系統(tǒng)、地理地質(zhì)情況等內(nèi)容。

2.病害情況

基床病害主要有翻漿、下沉外擠、填料病害、排水不暢、凍害等。路堤邊坡主要有沉降、滑坡、沖刷、東張和膨脹土病害等形式。

進行路基病害詳勘時需要重點勘測道渣囊、翻漿冒泥、基床截面尺寸變化等隱蔽性較強的病害形式。

3.路基填料力學(xué)試驗

室內(nèi)土工試驗主要有顆粒度試驗、顆粒分析試驗、界限含水率試驗、固結(jié)試驗等內(nèi)容。

（二）加固前檢驗

通過設(shè)計方、施工方多方協(xié)商和現(xiàn)場調(diào)查，制定加固前檢驗方案，進行壓實度k檢驗、K30平板荷載試驗、Evd試驗、Ev2試驗和彈性波測試。現(xiàn)場測試試驗點的選擇可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行適當調(diào)整，例如如果現(xiàn)場基床表層硬化或者設(shè)備無法擺放時就可取消該試驗點。檢驗之前標定各檢測儀器。

（三）路基加固

以鐵路路基常見的斜打旋噴樁為例進行討論。固結(jié)體尺寸的確定需要綜合考慮土類別、密實程度和噴射注漿工藝，通常直徑在0.5-0.6m之間，選擇水泥做注漿材料，選用普通工程用水泥即可滿足要求。布置水泥土樁時需將樁長在上部三排樁設(shè)置到擴散角，在路肩下路基半高位置多加一排樁即可，為了提高樁抗壓性能，可在加強排和第一排水泥樁中插入鋼管或者鋼筋。

（四）加固后檢測方案

加固過程中需要進行持續(xù)跟蹤觀察，了解整個施工過程，跟蹤記錄，進行初步評價。檢測方法和檢測項目基本和加固之前相同，而且選擇加固點需要在加固前測點附近，允許重疊，考慮路基填筑的不均勻性，應(yīng)該盡量靠近，減少其他干擾因素的影響。進行樁身試驗時可能存在樁身強度和剛度超過設(shè)備極限的情況，達到儀器量程極限便可終止試驗。

三、Evd試驗

（一）基本工作原理

動態(tài)彈性模量（Evd）是土體一定時間、大小豎向沖擊力作用下抵抗變形的能力。動態(tài)變形模量測試使用一定質(zhì)量落錘在某高度自由落下，經(jīng)過阻尼裝置和承載板之后對路基產(chǎn)生瞬間沖擊，產(chǎn)生路基沉陷。通過一定質(zhì)量落錘在某高度上的自由下落模擬列車的動載荷效應(yīng)對路基的作用，相同沖刷能條件下測試路基垂直變形量，計算路基的動態(tài)變形模量。

Evd最重要的技術(shù)指標是動態(tài)變形模量測試儀的測試深度，也即落錘自由下落對路基的沖擊影響深度，主要受到落錘質(zhì)量以及落高的影響。但是在鐵路路基實際檢驗過程中，落錘太重，是不適與便攜測量的。為了提高便攜性，現(xiàn)在都選擇直徑30cm的承載板和10kg落錘。

（二）檢測用設(shè)備

動態(tài)變形模量檢測需要的設(shè)備主要有加載裝置、載荷板和沉陷測定儀。加載設(shè)備有掛鉤裝置、落錘、導(dǎo)向桿和阻尼裝置等部分，載荷板是圓形鋼板和傳感器組成的，沉陷測定儀有信號處理、顯示、電源等部分。

（三）現(xiàn)場檢測

將荷載板置于平整處理之后的測試面上，安裝導(dǎo)桿，保持垂直。之后提升落錘掛在掛鉤上，使其脫鉤自由下落，回彈時抓住落錘并重新掛在脫鉤上，持續(xù)進行三次作為預(yù)沖擊。之后進行三次沖擊測試，避免在檢測過程中移動承載板。

按照下式計算動態(tài)變形模量：

（3-1）

式中：Evd-動態(tài)變形模量（MPa）;

R-荷載板直徑（mm），r=150mm;

σ-荷載板最大動應(yīng)力，σ=0.1MPa;

S-荷載板沉降量（mm）。

【結(jié)束語】路基施工質(zhì)量對整個工程質(zhì)量、進度以及列車行車安全都有著很大的影響。采用科學(xué)合理的試驗檢測方法，在保證檢測人員生命安全的同時準確評價鐵路的安全性和質(zhì)量是鐵路長期有效、安全運行的重要保障，在鐵路中，尤其是發(fā)展很快的高速鐵路中，動載荷產(chǎn)生的沖擊力對基礎(chǔ)的影響更加明顯，所以在今后的檢測工作中應(yīng)該將動載荷的作用充分的考慮進去，提高鐵路路基工程檢驗工作的全面性、客觀性。

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