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、加固前加固后狀態檢測和Evd試驗等鐵路路基工程常見檢驗技術進行了詳細分析，對鐵路工程安全性評價和病害防治工作有著重要的作用。

【關鍵詞】鐵路;路基工程;檢測

鐵路里程較長，要穿過不同地質情況的地區，同時受到技術水平、經濟條件以及施工機械設備等原因的影響，并且我國鐵路基礎設計標準要求并不十分高，使得鐵路路基病害更加多發，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檢測實驗研究，才能正確掌握鐵路的工作狀態，預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，如何在不會行車產生及較大影響的情況下進行K30＼Ev2檢測是研究人員比較關注的問題。

K30＼Ev2檢測的精度主要受反力裝置的影響。既有線路肩業面狹小，并且路堤邊坡傾斜，傳統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、反力梁和銷栓等結構。埋設地錨時使用鐵鍬和搗實器等常規設備就可操作，埋設、安裝和拆卸均比較方便。地錨桿上設置三排銷栓孔用于調節梁底面和測試點間距，從而有效調節反力。

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。為了創造合適的檢驗時間，設計了實驗臺，通過可拼接支桿、角鋼、模板和螺栓等結構組成一個簡單、穩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件強度計算：

（1-1）

現場測量首先安裝設備，在傾斜邊坡上開挖一個和路肩平行的矩形水平測試面，之后開挖埋設坑，借助卷尺將地錨埋設位置確定，開挖圓形埋設坑，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。埋設坑施工結束之后放入地錨，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，梁架好之后再埋設另一個地錨，保證梁端孔能夠套入地錨。

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

二、路基加固前后狀態檢測

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

（一）路基病害調查

為了便于對路基狀態準確評估，需要全面調查路基狀態，采集資料：

1.年降雨量

調查區域內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、地理地質情況等內容。

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.路基填料力學試驗

室內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、固結試驗等內容。

（二）加固前檢驗

通過設計方、施工方多方協商和現場調查，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。現場測試試驗點的選擇可根據現場實際情況進行適當調整，例如如果現場基床表層硬化或者設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。動態變形模量測試使用一定質量落錘在某高度自由落下，經過阻尼裝置和承載板之后對路基產生瞬間沖擊，產生路基沉陷。通過一定質量落錘在某高度上的自由下落模擬列車的動載荷效應對路基的作用，相同沖刷能條件下測試路基垂直變形量，計算路基的動態變形模量。

Evd最重要的技術指標是動態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，現在都選擇直徑30cm的承載板和10kg落錘。

（二）檢測用設備

動態變形模量檢測需要的設備主要有加載裝置、載荷板和沉陷測定儀。加載設備有掛鉤裝置、落錘、導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）現場檢測

將荷載板置于平整處理之后的測試面上，安裝導桿，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，持續進行三次作為預沖擊。之后進行三次沖擊測試，避免在檢測過程中移動承載板。

按照下式計算動態變形模量：

（3-1）

式中：Evd-動態變形模量（MPa）;

R-荷載板直徑（mm），r=150mm;

σ-荷載板最大動應力，σ=0.1MPa;

S-荷載板沉降量（mm）。

【結束語】路基施工質量對整個工程質量、進度以及列車行車安全都有著很大的影響。采用科學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，尤其是發展很快的高速鐵路中，動載荷產生的沖擊力對基礎的影響更加明顯，所以在今后的檢測工作中應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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