鐵路路基壓實質量檢測方法應用研究

【摘要】隨著交通運輸業的快速發展，高速鐵路事業得到飛速的發展，使得對路基的質量要求越來越高。在高速鐵路的施工中，壓實質量的好壞影響到整個工程質量。很好的壓實質量對高速鐵路的路基本體、基床底層及基床表層穩定性都是堅實的保證。控制高速鐵路路基壓實質量首先掌握一些施工參數（例如：填料指標、壓實遍數），然后再對壓實度進行檢測。因為填料的多樣性，檢測目的，檢測指標和檢測方法均有所不同，通常的檢測方法有：灌砂（灌水、灌氣）法、靜態平板載荷試驗法、動態平板載荷試驗法、輕型觸探法等。

【關鍵詞】鐵路路基；壓實質量；檢測方法；應用研究

隨著我國加大對交通基礎建設的投資，會有更多的高速鐵路正在建或準備建。在高速鐵路的施工中，壓實質量的好壞直接影響到整個工程質量。很好的壓實質量對高速鐵路的路基本體、基床底層、與基床表層穩定性都是堅實的保證。當高速鐵路的路基達到一定的密實度后，可以提高路基的承載力，減少不均勻沉降帶來的損失。

國內外的工程實踐和試驗研究都早已證明，在路基填筑施工時，必須保證很好的壓實度，這樣才能提高路基的強度，增強其穩定性，并可以減少路基的沉降。充分有效的壓實是路基施工的關鍵所在。

一、影響路基壓實的因素

在施工現場碾壓路基時，影響路基達到規定壓實度的主要因素有：土的含水量、碾壓層的厚度、壓實機械的類型和功能、碾壓遍數速度。另外，土的類型對所能達到的壓實度也有明顯影響。

1.含水量對壓實度的影響

在工地上檢測時，經常發現有些工地不太重視悶料，使得含水量偏低或不均勻，影響壓實效果。密實度達到什么樣的質量跟土或材料的含水量有著很大的關系。絕大多數填料的最大干密度都是在一定的含水量條件下通過壓實才能得到的。與最大干密度相對應的含水量稱作最佳含水量。

在實際施工中，含水量過小或含水量過大的土，要達到較高的壓實度均比較困難。所以，在特別干旱或潮濕的地區，可以采取增加用水量，以及采用較高壓實功的機械等措施，這樣才能保證壓實度達到施工要求。

2.路面材料類型對壓實的影響

不同類型土的壓實性能是不一樣的。就填筑路基而言，最合適的土是砂礫土、砂土及亞砂土。這些土容易壓實，有足夠的穩定性，遇水不會過分泡軟。用這些土填筑的路基，發生沉陷的可能性最小。

粉土質土和細亞砂土稍差，這些低粘性土也比較容易被壓實。在飽水情況下，這些土容易變成流動狀態，并失去承載能力。用這種土填筑的路堤邊坡，如不作相應加固，容易受水沖刷。

亞粘土和重亞粘土的壓實要困難得多，但與粉土質土相比，它們仍是比較有利的土。這些土具有較高的粘性和不透水性。

最難壓實的土是粘土，在潮濕狀態下，這種土不穩定，并容易發生剪切。粘土的特點是液限大，最佳含水量大而最大干密度小。壓實的粘土具有良好的不透水性。

二、傳統壓實質量檢測方法

1.灌砂法

灌砂法是利用均勻顆粒的砂去置換試洞的體積，它是當前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列為現場測定密度的主要方法。該方法可用于測試各種土或路面材料的密度，它的缺點是：需要攜帶較多量的砂，而且稱量次數較多，測試速度較慢。

2.環刀法

環刀法是測量現場密度的傳統方法。國內習慣采用的環刀容積通常為200cm3，環刀高度通常約5cm。用環刀法測得的密度是環刀內土樣所在深度范圍內的平均密度。由于碾壓土層的密度一般是從上到下減小的，若環刀取在碾壓層的上部，則得到的數值往往偏大，若環刀取的是碾壓層的底部，則所得的數值將明顯偏小，就檢查路基土和路面結構層的壓實度而言，我們需要的是整個碾壓層的平均壓實度，而不是碾壓層中某一部分的壓實度，因此，在用環刀法測定土的密度時，應使所得密度能代表整個碾壓層的平均密度。然而，這在實際檢測中是比較困難的。只有使環刀所取的土恰好是碾壓層中間的土，環刀法所得的結果才可能與灌砂法的結果大致相同。另外，環刀法適用面較窄，對于含有粒料的穩定土及松散性材料無法使用。

3.核子密度濕度儀法

該法是利用放射性元素（通常是伽馬射線和中子射線）測量土或路面材料的密度和含水量。這類儀器的特點是測量速度快，需要人員少。該類方法適用于測量各種土或路面材料的密度和含水量，有些進口儀器可貯存打印測試結果。它的缺點是，放射性物質對人體有害，另外需要打洞的儀器，在打洞過程中使洞壁附近的結構遭到破壞，影響測定的準確性，對于核子密度濕度儀法，可作施工控制使用，但需與常規方法比較，以驗證其可靠性。

4.落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀

落錘頻譜式路基壓實度快速測定儀是利用落錘的沖擊使土體產生反彈力，并利用低頻測出土體響應值的一種不測含水量就能得到路基壓實度的測試儀器。檢測時，不需挖坑，每測一個點，只需2～3min。該儀器體積小（儀器外形尺寸：320mm×140mm×300mm，沖擊架高460mm），質量輕（8.8kg），攜帶使用方便，既可在施工工地現場使用，也可在實驗室土槽中使用。

5.高密度電法探測

高密度電法是以地下被探測目標體與周圍介質之間的電性差異為基礎，通過人工建立地下穩定直流電場，依據預先布置的若干道電極采用預定裝置排列形式進行掃描觀測，研究地下一定空間內大量豐富的空間電阻率變化，以此反映地層的變化，從而查明和研究有關地質問題的一種直流電勘探方法。20世紀70年代末期，英國學者所設計的電測深偏置系統就是采用了高密度電測的基本設想；80年代中期，日本地質計測株式會社利用電極轉換箱實現了野外數據采集和電極轉化的自動化，之后用于地基調查、地下水勘探等方面的研究；80年代末期，中國原地質礦產部系統率先開展了高密度電法及其應用技術的研究，逐步使該項技術在國內達到了實用化的程度。高密度電法具有成本低、效率高、信息豐富等優點，可探測洞穴、斷層、破碎帶、路基狀態、道砟陷槽、道砟囊、路基釆空區、翻菜冒泥和巖溶等，用途廣泛。但由于影響其精度的因素較多，測試速度也不快，難以建立與地層力學性質的關系，只能用于結構物的探測或粗略確定道碴的污染程度。

6.軌下彈性波精細探測

軌下彈性波精細探測是通過地震儀向路基內發射聲波，由接受系統測得波速、振幅和頻率，根據波在彈性體內中的傳播規律，分析、判釋被測巖土體性狀和確定其有關力學參數的一種物理勘探方法，包括彈性波反射法和路基結構層振動幅頻響應特征法。

彈性波精細探測適用于重載鐵路路基，亦可應用于普通鐵路路基檢測，屬路基無損檢測技術。鐵路路基探測一般在作業面下10米深度范圍，地質雷達難以保障這一勘探深度，傳導類電法或感應類電磁法受電性異常介質的工程多解性和體積效應的影響，其分辨能力和解釋精度有局限。鐵路路基是在特定環境下存在的一種介質結構，由于各結構層波阻抗存在明顯差異，因此彈性波勘探可以在這一領域發揮重要作用。依據彈性波波速與介質結構動彈性力學參數之間的相關關系，通過彈性波勘探波速的提供對路基結構和病害給出科學評估。

在彈性波類路基勘探方法中，面波勘探一直是路基評估的主要方法。面波法測出的波速可直接反映路基土的抗剪強度，判定碎石土的密實度，評價地基土加固處理的效果。長期以來，在除去道砟的路基建設或路基加固處理前后，通過面波勘探和頻散曲線的反演，可以獲得介質結構層的面波及橫波波速，根據橫波波速的大小給出路基結構的動彈性力學評估結論。波速法測試效率高、數據面廣、成本低，但分辨率較低、易受頻率和測試條件的影響，且測試結果易受含水量和土質變化的影響。

結語：

本文通過影響路基壓實的因素及傳統壓實質量檢測方法的研究，說明以上路基檢測方法均可滿足適用性要求，但各有優缺點。為此，鐵路路基檢測方案應盡量做到檢測手段多，檢測內容全面。只有多種檢測方法相互驗證、相互補充，才能給出全面準確的檢測結果。對于不同的檢測目的、線路狀況和病害類型，應該選擇不同的檢測方法進行綜合檢測。同時，檢測方案應綜合考慮結果的可靠性、經濟性和便捷性。

參考文獻：

[1]狄宏規.既有鐵路路基狀態檢測方法應用研究[D].長沙：中南大學，2012：1-8

[2]楊新安，李怒放，李志華.路基檢測新技術.北京：中國鐵道出版社，2006

[3]韓進文.核子密度儀在路基壓實度檢測中應用探析[j]科技資訊，2011：8-11