高速鐵路路基試驗檢測工作探討

張仲斌

摘要：高鐵路基試驗檢測工作任重而道遠(yuǎn)，人們不斷尋求著路基試驗檢驗的新方法，如地基系數(shù)K30檢測法、動態(tài)檢測方法、核子儀密度法等，讓路基施工過程中不留遺憾。文章對高速鐵路路基試驗檢測工作進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高速鐵路；路基試驗檢測工作；承載力；地基系數(shù)K30檢測法；核子儀密度法 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U213 文章編號：1009-2374（2016）22-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.047

在高速鐵路施工建設(shè)的過程中，路基的施工尤為重要，因為路基施工的質(zhì)量好壞關(guān)系到整個工程的質(zhì)量、進(jìn)度及列車的運行安全。要想滿足路基施工和竣工的質(zhì)量，看路基是否有足夠的強(qiáng)度能夠承受列車荷載的作用，關(guān)鍵在于檢測路面路基壓實的質(zhì)量情況，檢測內(nèi)容主要包括壓實的方法、材料方面等。在高速鐵路路基施工的過程中，土體面的壓實是最基本的也是最關(guān)鍵的。為此我們不斷尋求路基試驗檢驗的新方法，以確保路基的結(jié)實、舒適。我們嘗試的方法主要有以下三種：

1 方法一：地基系數(shù)K30檢測的方法

高速鐵路的路基建設(shè)是組成軌道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，路基由多種密度不同的土石組成。穩(wěn)固的鐵路路基無疑是安全行駛、順利通車的基本保障。高速鐵路的路基建設(shè)通常包括以下部分：軌道板、基床的底層、基床的表面、路堤本體及地基。基床表層的建設(shè)對于高速鐵路的路基建設(shè)十分重要，它決定了路基在保證安全的情況下能夠承重的最大限度。

在高速鐵路飛快運行的情況下，路基的建設(shè)和列車承載的重量也是要具備一定的要求。施工部門必須保證高速鐵路軌道的結(jié)構(gòu)的平順性和路基的長期穩(wěn)定性，以此來避免后期的任何危及正常運行的變形。而這一切的施工都需要技術(shù)人員對于輪軌的沖擊力及其變化的規(guī)律進(jìn)行一定的了解和深入的研究。軌道結(jié)構(gòu)的組成是由軌枕、鋼軌以及軌道的一個承重荷載分配系統(tǒng)共同組成的。輪軌間的沖擊荷載通過軌道結(jié)構(gòu)各部分產(chǎn)生的先吸收再擴(kuò)散的原則，導(dǎo)致原先鋼軌承受的較大的荷載力轉(zhuǎn)給由軌枕來主要承擔(dān)的比較較小的承重荷載力，最終各部分的零件都能發(fā)揮它的作用。當(dāng)高速鐵路快速行駛的時候，對于軌道會產(chǎn)生一定的荷載負(fù)壓力。此時，路基的動應(yīng)力幅值數(shù)是和高速鐵路的運行情況、運行線路及運行的基本狀態(tài)等因素息息相關(guān)。

鐵路路基的基床設(shè)計方案是由碴軌道路基基床的厚度確定下來的，列車荷載通過軌道、軌道板和板下混凝土的支撐層最后傳至路基路面表層，這個過程中，由于受到了一定的阻力，傳遞到路基路面表層的列車荷載力在不斷減小。通常情況下，至路基面往下0.6m的高度是荷載力的縮減最大的地方。路基面以下0.6m的高度的地方的荷載力能減少至40%～60%。據(jù)有關(guān)資料記載，路基層往下至3m處的荷載動應(yīng)力大概是自重應(yīng)力的10%或者是20%，并且荷載動應(yīng)力對3m以下的路基層的影響較小，所以我們通常定位路基層約3m以下為路基床層的基本厚度。但是，在進(jìn)行地基系數(shù)的檢測時還需要一些工程器械的配合，例如汽車等。然而在一些位置比較狹窄的地段，部位的器件檢測起來還是有一些難度。

通常的分體式的地基系數(shù)K30檢測一點需要花費35～45分鐘的時間，需要2～3人一起進(jìn)行檢測試驗共同完成。而至于通常的一體化數(shù)控的地基系數(shù)檢測實驗檢測一點需要花費將近20分鐘的時長，需要2個人共同來完成檢測試驗。分體式較一體式的檢測時間長主要是因為分體式的檢測試驗中需要進(jìn)行人工的記錄，得出總體的數(shù)據(jù)，最后計算出荷載量并判斷其穩(wěn)定性。至于一體式則是經(jīng)過計算機(jī)計算，自然相對于人為的計算并記錄要快得多。

2 方法二：動態(tài)檢測的方法

我們所謂的動態(tài)變形模量指的是土體在一定大小的豎向沖擊力和一定的沖擊時間的共同作用下而產(chǎn)生的抵抗變形的參數(shù)值的大小。

動態(tài)變形模量的計算公式是：Evd=1.5×r×σ/s。通常在剛性的基礎(chǔ)上計算得出，當(dāng)最大的沖擊力作用為7.07kN、一定的沖擊時間為18ms時，動態(tài)變形模量的參考值為0.1MPa，即σ=0.1MPa。動態(tài)平板荷載試驗儀的主要技術(shù)性能參數(shù)及適用范圍要求：（1）范圍要求：10MPa≤Evd≤225MPa；（2）測試的高度范圍要求約400～500mm；（3）路基路面測試面的最大的坡度約5%；（4）重量約為35kg，落錘的重量約為10kg；（5）荷載力的最大沖擊力約為7.07kN；（6）承載板的直徑約為300mm，厚度約為20mm；（7）關(guān)于沉陷測試的范圍：0.20～2.00mm，精度：±5%；（8）環(huán)境的溫度為0℃～40℃。

動態(tài)平板的荷載測驗的檢測范圍大概為粒徑小于等于荷載板的直徑的四分之一的土石混合的材料，有效檢測高度為400～500mm，能夠有效地廣泛應(yīng)用于鐵路、城市交通、港口、公路、機(jī)場、碼頭、城市交通、港口等建筑設(shè)施的質(zhì)量檢測監(jiān)控中去，對于空間范圍較為狹小的地段也可以適用。正是因為它的應(yīng)用范圍之廣，所以我們也在施工中應(yīng)用此法。運用路基檢測的動態(tài)變形模量評價路基的壓實效果和施工質(zhì)量這也是國際上常用的方法。

近年來，我國高鐵事業(yè)發(fā)展迅猛，檢測手段越來越先進(jìn)，特別是隨著施工和機(jī)械化量加大，先進(jìn)的機(jī)械化路基填筑速度不斷提高，這樣一來，對路基檢測的手段要求也相應(yīng)地提出了更高的要求。為了提高工作效率、工作質(zhì)量以及增加經(jīng)濟(jì)效益，必須采用這種動態(tài)變形模量來測量路基。

3 方法三：核子儀密度測量的方法

核子儀密度測量法主要是針對路面路基的密度和含水率進(jìn)行測試。其中包含著兩種放射源，分別是用來測量密度的大小和含水率的多少的。目前我國常用的核子儀密度測試儀包括CPN公司生產(chǎn)的AO型瀝青含量測定儀和MO型適度密度儀，漢伯公司生產(chǎn)的IIS型適度密度儀，TRXI.ERG公司生產(chǎn)的3430、3440、3450型適度密度儀及瀝青含量儀。由于這幾種儀器的型號不同，所以我們在使用時最好選定一種，固定使用，以免測得的結(jié)果不同影響工程質(zhì)量。

工地施工時，檢測對象的不同深度由檢測儀接收到的放射線的數(shù)量大小來決定。使用過程中，檢測到的深度應(yīng)和做對比實驗時檢查的深度一致，無論誰都不能任意改動。假如真的有變化，必須更改的，也要重新做對比試驗，否則不能實施。關(guān)于這一點，我們搞工程技術(shù)工作的都明確的。這讓我想起了詹天佑的一句話：“差不多這類話，絕對不能出自我們工程技術(shù)人員之口?！眱x器是精準(zhǔn)的，駕馭儀器的人更應(yīng)該是“精準(zhǔn)”的。每個工地的土地質(zhì)量都不同，因此檢測儀檢測到的結(jié)果也不同。檢測儀檢測到的放射線數(shù)量的多少也在很大程度上受到土地質(zhì)量的影響，具有不確定因素，從而影響我們的檢測效果，降低我們的工作效率。為了減少誤差，提高檢測的精準(zhǔn)性，在用這種儀器檢測時，必須用灌砂法，協(xié)助檢測，利用灌砂法來標(biāo)注和對比。當(dāng)我們進(jìn)行核子儀濕度的實驗和利用灌砂法對比的實驗時，應(yīng)明確要求核子儀探桿的插入的深度與高度應(yīng)保持和灌砂法對比的取樣的深度和高度一致。路基、路面的壓實質(zhì)量對于道路工程施工質(zhì)量的衡量和管理起到關(guān)鍵性的作用，因此要想保證路基、路面的強(qiáng)度、平整度，就必須對路基、路面結(jié)構(gòu)層采取充分的壓實方法，這樣可以大幅度提高路基路面的施工質(zhì)量。

4 路基路面壓實質(zhì)量檢驗法

所謂的路基及路面的壓實度是指工地實際達(dá)到的干密度與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實，但是往往因為修筑路基路面的材料、結(jié)構(gòu)層次等可變因素的不同，而導(dǎo)致測量室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)密度的方法也不同且具有多樣化。當(dāng)然，有一部分的測量方法還需在實際操作過程中進(jìn)行進(jìn)一步的修改完善。而所謂的最大干密度指的就是在標(biāo)準(zhǔn)擊實曲線（即駝峰曲線）上最大的值，此時對應(yīng)的路基路面的含水量被稱為最佳含水量。路基路面修建得越高，其所能承受的壓力也隨之越大。因此，通常來說，為了保證路基路面的抗壓能力和使用的質(zhì)量應(yīng)盡可能修建得高些。按照規(guī)定，路基路面壓實質(zhì)量的檢驗參數(shù)范圍主要是孔隙率n和地基系數(shù)K30。檢測孔隙率n時主要采用核子密度儀測量法和灌水法。至于地基系數(shù)K30的檢測主要采用平板荷載法。路基路面的壓實質(zhì)量要求孔隙率n分布在9～27.5之間，地基系數(shù)K30均滿足≥150MPa的要求。動態(tài)變形模量EVD實測數(shù)據(jù)在43～106之間。至于路堤的檢測結(jié)果要求孔隙率n應(yīng)該分布在15.0～30.0之間。地基系數(shù)K30均應(yīng)滿足≥130MPa。動態(tài)變形模量EVD實測數(shù)據(jù)在33～106之間。關(guān)于孔隙率的檢測逐層檢2斷面左、中、右各1點/100m。地基系數(shù)檢測逐層檢，除第一層外點/100m動態(tài)變形模量EVD逐層檢（除第一層外）2斷面左、中、右各1點/100m。

5 結(jié)語

經(jīng)過試驗檢測得知：高速鐵路路基結(jié)構(gòu)的最大特點就是土，土是結(jié)構(gòu)的地基，又是結(jié)構(gòu)的材料。地基土的孔隙比和含水量恰恰確定地基的承載力，而含水量則確定淤泥質(zhì)土地基的承載力。填料壓實后的強(qiáng)度、可壓實性、滲透性、凍脹性等，都決定著高鐵地基的質(zhì)量。理想的路基基床應(yīng)該是：變形小，保證軌道幾何型位，彈性大，降低系統(tǒng)的動力作用，這就為檢測提出了重大的課題。于是，我們才想方設(shè)法力爭試驗檢測的精準(zhǔn)，這是對工程負(fù)責(zé)、對人民大眾負(fù)責(zé)、對人類生存命運高度負(fù)責(zé)的一種責(zé)任和義務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳勇福.高速鐵路路基結(jié)構(gòu)分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，

2009，（29）.

[2]馮德志.高速鐵路路基試驗檢測工作探討[J].城市建

設(shè)理論研究，2013，（17）.

（責(zé)任編輯：王 波）