我國(guó)鐵路路基施工質(zhì)量檢測(cè)與控制技術(shù)

【摘 要】本文分析了幾種常見(jiàn)的鐵路路基施工質(zhì)量檢測(cè)方法，結(jié)合我國(guó)鐵路工程施工的具體情況進(jìn)行了相關(guān)探討和分析，提出了改進(jìn)鐵路路基施工質(zhì)量檢測(cè)方法的有效建議和對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】鐵路路基；施工；質(zhì)量檢測(cè)

在鐵路建設(shè)過(guò)程中，鐵路路基是重要的基礎(chǔ)施工內(nèi)容，它的質(zhì)量高低直接影響我國(guó)鐵路事業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展。但是，當(dāng)前我國(guó)鐵路路基施工質(zhì)量檢測(cè)方法落后，直接影響了鐵路建設(shè)事業(yè)的健康發(fā)展。因此，探索如何提高鐵路路基施工質(zhì)量檢測(cè)水平，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 鐵路路基施工質(zhì)量檢測(cè)方法

1.1 壓實(shí)系數(shù)K

上世紀(jì)三十年代，美國(guó)科學(xué)家通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同一地質(zhì)條件下的土，在壓實(shí)程序相同的條件下，其含水率X變化會(huì)直接影響其干密度Qd水平。而通過(guò)人工和機(jī)械處理，可以將土壤含水率X與對(duì)應(yīng)的干密度控制在合理范圍。從此以后，各國(guó)工程界都以該壓實(shí)理論為指導(dǎo)，用壓實(shí)系數(shù)作為控制路基土壤的壓實(shí)控制指標(biāo)，以合理控制土壤壓實(shí)密度和強(qiáng)度。最早期的時(shí)候，一般采用環(huán)刀法、灌沙法來(lái)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量填土密度，上述方法都屬于毀滅性的測(cè)量方法，要針對(duì)不同的土料采用不同的測(cè)試方法。隨著鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，高鐵、重型鐵路的出現(xiàn)對(duì)鐵路路基施工提出了更高的要求，相應(yīng)的一些更大型的施工設(shè)備也被制造并投入使用。為了適應(yīng)新時(shí)期鐵路路基施工要求，在壓實(shí)實(shí)驗(yàn)中增大了重錘質(zhì)量和落差，并制造和設(shè)計(jì)了新的Proctor 擊實(shí)儀和重型擊實(shí)試驗(yàn)。由于傳統(tǒng)的填土密度測(cè)量法需要事先測(cè)量土壤含水量，而要取得填土含水率數(shù)據(jù)需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這與現(xiàn)代鐵路高效率建設(shè)要求相互抵觸，因此實(shí)用效果不佳。為了解決這個(gè)問(wèn)題，上世紀(jì)七十年代，以微電子技術(shù)和放射性元素為工作原理的填土密度測(cè)量?jī)x面世了，它就是核子濕度密度儀。該儀器能夠在短時(shí)間內(nèi)測(cè)出填土密度和含水率指標(biāo)，可有效滿足現(xiàn)場(chǎng)填土壓實(shí)系數(shù)K 快速、無(wú)損檢測(cè)的要求，目前被廣泛用于施工現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中。

1.2 CBR 值

有工程師發(fā)現(xiàn)，在鐵路負(fù)荷較大的情況下，其路基中的碎石可能會(huì)被壓入到地基下的土層中，導(dǎo)致路基抗壓性下降。對(duì)此，AASHTO 首先提出了加州承載比試驗(yàn)（ CBR ）。該種試驗(yàn)方法主要過(guò)程是，將試驗(yàn)探頭填埋到測(cè)試土層當(dāng)中，再對(duì)土層進(jìn)行荷載程度和CBR 基準(zhǔn)比較，以此計(jì)算出地基最大負(fù)荷值。對(duì)鐵路路基來(lái)說(shuō)，由于其路基符合試驗(yàn)與普通公路基本相同，因此將CBR 試驗(yàn)作為鐵路路基施工質(zhì)量的檢測(cè)方法是科學(xué)的。

1.3 地基系數(shù)K 30

1867年，捷克基建工程師提出了對(duì)彈性地基的假設(shè)：地基沉降取決于該點(diǎn)受力大小，與其他受力點(diǎn)負(fù)荷大小無(wú)關(guān)。根據(jù)這個(gè)理論，地基系數(shù)屬于表面彈性層狀地基的剛度和變形性質(zhì)的一種參數(shù)。這個(gè)系數(shù)不僅受到土地地質(zhì)因素影響，而且與受力面、承載方式有直接關(guān)系。一旦明確了受力點(diǎn)、負(fù)荷大小和受力面積，就可以計(jì)算出受力點(diǎn)處的地基系數(shù)值。地基系數(shù)K30通常使用半徑為15cm的受力板作為負(fù)荷試驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算受力面積內(nèi)的地基下沉量來(lái)得出路基沉降量值。

1.4 動(dòng)彈性模量E

動(dòng)態(tài)變形模量測(cè)試儀的工作原理是，將重錘從一定高度上自由下落至彈簧阻尼裝置上，在承載板上造成與列車正常通過(guò)路基時(shí)產(chǎn)生的相同動(dòng)應(yīng)力，分析路基沉降情況。通過(guò)模擬列車通行對(duì)路基施加的沉降力，來(lái)計(jì)算出路基土層的動(dòng)彈性模量E。沉陷值越大，被測(cè)點(diǎn)的承載力越小，則動(dòng)彈性模量E 越??； 反之，沉陷值越小，被測(cè)點(diǎn)的承載力越大，動(dòng)彈性模量E越大。

2 鐵路路基施工質(zhì)量控制方法

2.1 路基土料控制

路基通常由土石等物體填筑而成，因此路基土料質(zhì)量直接影響路基施工質(zhì)量。在選擇鐵路路基填土料時(shí)，事先要對(duì)取土點(diǎn)進(jìn)行地形、地貌以及含水率做取樣調(diào)查分析。取土地點(diǎn)要盡量選擇地下水位低、含水率適宜，土壤純度高、土質(zhì)穩(wěn)定的地點(diǎn)。確定好取土地點(diǎn)之后，要取樣進(jìn)行土壤分析化驗(yàn)。保證取土分析結(jié)果客觀準(zhǔn)確，以為取土工作提供正確的方案指導(dǎo)。要堅(jiān)決避免使用不合格填料，優(yōu)先使用質(zhì)量最好的土料。 填料質(zhì)量好壞直接影響整個(gè)路基施工質(zhì)量的高低。如果取土地點(diǎn)土源為細(xì)顆粒狀，則要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，計(jì)算出其含水率指標(biāo)值，以指導(dǎo)施工過(guò)程中合理控制填料含水量；求出最大干容重，以此為參照標(biāo)準(zhǔn)，控制好壓實(shí)度。

2.2 壓實(shí)度控制

1）保證填料含水率達(dá)標(biāo)。只有填料的含水率控制在合理范圍內(nèi)時(shí)，填土壓實(shí)效果才會(huì)達(dá)到最佳狀態(tài)，因此，在鐵路路基壓實(shí)過(guò)程中，要嚴(yán)密監(jiān)控填料含水率變化。如果填料含水量偏大，則應(yīng)進(jìn)行晾曬以將含水率降低到合理范圍內(nèi)在進(jìn)行碾壓作業(yè)。要保證施工作業(yè)連續(xù)性，防止烈日暴曬或者雨水沖擊。2）選擇合適的壓實(shí)機(jī)械。土層填土厚度一般控制在三十公分以內(nèi)，分層鋪筑壓實(shí)。要盡可能使用大型重壓實(shí)機(jī)械設(shè)備，以提高壓實(shí)密度。當(dāng)前，大多使用50噸壓實(shí)設(shè)備，每層壓實(shí)厚度控制在三十公分以內(nèi)。如果采用重量更大的羊角碾，則可以有效提升路基壓實(shí)度，而且能夠降低路基土料含水率。路基密實(shí)度較高且含水率較低時(shí)，可以有效提高路基的回彈模量。如果使用羊角碾碾壓路基，要盡量使用復(fù)合碾壓方式。經(jīng)羊角碾碾壓后的路基表面為松散狀態(tài)，表層土料不夠密實(shí)，需要進(jìn)行二次填土碾壓，以提高路基密度。

2.3 防水控制

水是影響鐵路路基施工質(zhì)量的重要因素之一。一般鐵路路基水平高度相對(duì)較高，大多為硬路肩設(shè)計(jì)，路基內(nèi)不容易遭受水浸，主要是防止路基底部被水浸泡過(guò)度，導(dǎo)致整個(gè)基床結(jié)構(gòu)損壞。因此，鐵路路基基床在設(shè)計(jì)過(guò)程中將其分為兩層，即表層和底層。不同規(guī)格的鐵路對(duì)路基基床要求不一樣，其表層厚度也不同。如? 級(jí)鐵路規(guī)定表層為0. 6 m，底層為1.9m。路基基床直接承受火車通行時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，因此它的質(zhì)量高低直接關(guān)系到整個(gè)鐵道的安全性和穩(wěn)定性，因此必須嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)。首先基床表層填料要控制在15毫米內(nèi)，且壓實(shí)度要比路基其他部位的高。如細(xì)粒土的壓實(shí)系數(shù)K ，基床表層為0.91，底層為0.89。在碾壓路基基床時(shí)，其表面平整度是控制壓實(shí)質(zhì)量的重要因素。因此，鐵路工程質(zhì)量管理部門對(duì)此進(jìn)行了明確規(guī)定，要求填料層不超過(guò)15毫米。施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制表面平整度，能達(dá)到較好的壓實(shí)質(zhì)量。如路面局部不平的，應(yīng)鏟除重壓，或個(gè)別地方下挖重新補(bǔ)填壓實(shí)?；彩┕r(shí)，應(yīng)留好排水坡度，做好防排水工作，使頂面雨水容易排到路基以外，不致積于基床頂面，滲入基床以下，影響質(zhì)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)我國(guó)鐵路投資規(guī)模將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大，鐵路工程建設(shè)質(zhì)量高低直接關(guān)系到整個(gè)社會(huì)交通環(huán)境安全。而路基施工質(zhì)量又是影響整個(gè)鐵路軌道建設(shè)質(zhì)量的重要因素，因此做好鐵路路基施工質(zhì)量檢測(cè)與控制工作具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。