高速铁路路基试验检测工作探讨

张仲斌

摘要：高铁路基试验检测工作任重而道远，人们不断寻求着路基试验检验的新方法，如地基系数K30检测法、动态检测方法、核子仪密度法等，让路基施工过程中不留遗憾。文章对高速铁路路基试验检测工作进行了探讨。

关键词：高速铁路；路基试验检测工作；承载力；地基系数K30检测法；核子仪密度法 文献标识码：A

中图分类号：U213 文章编号：1009-2374（2016）22-0096-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.047

在高速铁路施工建设的过程中，路基的施工尤为重要，因为路基施工的质量好坏关系到整个工程的质量、进度及列车的运行安全。要想满足路基施工和竣工的质量，看路基是否有足够的强度能够承受列车荷载的作用，关键在于检测路面路基压实的质量情况，检测内容主要包括压实的方法、材料方面等。在高速铁路路基施工的过程中，土体面的压实是最基本的也是最关键的。为此我们不断寻求路基试验检验的新方法，以确保路基的结实、舒适。我们尝试的方法主要有以下三种：

1 方法一：地基系数K30检测的方法

高速铁路的路基建设是组成轨道结构的基础，路基由多种密度不同的土石组成。稳固的铁路路基无疑是安全行驶、顺利通车的基本保障。高速铁路的路基建设通常包括以下部分：轨道板、基床的底层、基床的表面、路堤本体及地基。基床表层的建设对于高速铁路的路基建设十分重要，它决定了路基在保证安全的情况下能够承重的最大限度。

在高速铁路飞快运行的情况下，路基的建设和列车承载的重量也是要具备一定的要求。施工部门必须保证高速铁路轨道的结构的平顺性和路基的长期稳定性，以此来避免后期的任何危及正常运行的变形。而这一切的施工都需要技术人员对于轮轨的冲击力及其变化的规律进行一定的了解和深入的研究。轨道结构的组成是由轨枕、钢轨以及轨道的一个承重荷载分配系统共同组成的。轮轨间的冲击荷载通过轨道结构各部分产生的先吸收再扩散的原则，导致原先钢轨承受的较大的荷载力转给由轨枕来主要承担的比较较小的承重荷载力，最终各部分的零件都能发挥它的作用。当高速铁路快速行驶的时候，对于轨道会产生一定的荷载负压力。此时，路基的动应力幅值数是和高速铁路的运行情况、运行线路及运行的基本状态等因素息息相关。

铁路路基的基床设计方案是由碴轨道路基基床的厚度确定下来的，列车荷载通过轨道、轨道板和板下混凝土的支撑层最后传至路基路面表层，这个过程中，由于受到了一定的阻力，传递到路基路面表层的列车荷载力在不断减小。通常情况下，至路基面往下0.6m的高度是荷载力的缩减最大的地方。路基面以下0.6m的高度的地方的荷载力能减少至40%～60%。据有关资料记载，路基层往下至3m处的荷载动应力大概是自重应力的10%或者是20%，并且荷载动应力对3m以下的路基层的影响较小，所以我们通常定位路基层约3m以下为路基床层的基本厚度。但是，在进行地基系数的检测时还需要一些工程器械的配合，例如汽车等。然而在一些位置比较狭窄的地段，部位的器件检测起来还是有一些难度。

通常的分体式的地基系数K30检测一点需要花费35～45分钟的时间，需要2～3人一起进行检测试验共同完成。而至于通常的一体化数控的地基系数检测实验检测一点需要花费将近20分钟的时长，需要2个人共同来完成检测试验。分体式较一体式的检测时间长主要是因为分体式的检测试验中需要进行人工的记录，得出总体的数据，最后计算出荷载量并判断其稳定性。至于一体式则是经过计算机计算，自然相对于人为的计算并记录要快得多。

2 方法二：动态检测的方法

我们所谓的动态变形模量指的是土体在一定大小的竖向冲击力和一定的冲击时间的共同作用下而产生的抵抗变形的参数值的大小。

动态变形模量的计算公式是：Evd=1.5×r×σ/s。通常在刚性的基础上计算得出，当最大的冲击力作用为7.07kN、一定的冲击时间为18ms时，动态变形模量的参考值为0.1MPa，即σ=0.1MPa。动态平板荷载试验仪的主要技术性能参数及适用范围要求：（1）范围要求：10MPa≤Evd≤225MPa；（2）测试的高度范围要求约400～500mm；（3）路基路面测试面的最大的坡度约5%；（4）重量约为35kg，落锤的重量约为10kg；（5）荷载力的最大冲击力约为7.07kN；（6）承载板的直径约为300mm，厚度约为20mm；（7）关于沉陷测试的范围：0.20～2.00mm，精度：±5%；（8）环境的温度为0℃～40℃。

动态平板的荷载测验的检测范围大概为粒径小于等于荷载板的直径的四分之一的土石混合的材料，有效检测高度为400～500mm，能够有效地广泛应用于铁路、城市交通、港口、公路、机场、码头、城市交通、港口等建筑设施的质量检测监控中去，对于空间范围较为狭小的地段也可以适用。正是因为它的应用范围之广，所以我们也在施工中应用此法。运用路基检测的动态变形模量评价路基的压实效果和施工质量这也是国际上常用的方法。

近年来，我国高铁事业发展迅猛，检测手段越来越先进，特别是随着施工和机械化量加大，先进的机械化路基填筑速度不断提高，这样一来，对路基检测的手段要求也相应地提出了更高的要求。为了提高工作效率、工作质量以及增加经济效益，必须采用这种动态变形模量来测量路基。

3 方法三：核子仪密度测量的方法

核子仪密度测量法主要是针对路面路基的密度和含水率进行测试。其中包含着两种放射源，分别是用来测量密度的大小和含水率的多少的。目前我国常用的核子仪密度测试仪包括CPN公司生产的AO型沥青含量测定仪和MO型适度密度仪，汉伯公司生产的IIS型适度密度仪，TRXI.ERG公司生产的3430、3440、3450型适度密度仪及沥青含量仪。由于这几种仪器的型号不同，所以我们在使用时最好选定一种，固定使用，以免测得的结果不同影响工程质量。

工地施工时，检测对象的不同深度由检测仪接收到的放射线的数量大小来决定。使用过程中，检测到的深度应和做对比实验时检查的深度一致，无论谁都不能任意改动。假如真的有变化，必须更改的，也要重新做对比试验，否则不能实施。关于这一点，我们搞工程技术工作的都明确的。这让我想起了詹天佑的一句话：“差不多这类话，绝对不能出自我们工程技术人员之口。”仪器是精准的，驾驭仪器的人更应该是“精准”的。每个工地的土地质量都不同，因此检测仪检测到的结果也不同。检测仪检测到的放射线数量的多少也在很大程度上受到土地质量的影响，具有不确定因素，从而影响我们的检测效果，降低我们的工作效率。为了减少误差，提高检测的精准性，在用这种仪器检测时，必须用灌砂法，协助检测，利用灌砂法来标注和对比。当我们进行核子仪湿度的实验和利用灌砂法对比的实验时，应明确要求核子仪探杆的插入的深度与高度应保持和灌砂法对比的取样的深度和高度一致。路基、路面的压实质量对于道路工程施工质量的衡量和管理起到关键性的作用，因此要想保证路基、路面的强度、平整度，就必须对路基、路面结构层采取充分的压实方法，这样可以大幅度提高路基路面的施工质量。

4 路基路面压实质量检验法

所谓的路基及路面的压实度是指工地实际达到的干密度与室内标准击实，但是往往因为修筑路基路面的材料、结构层次等可变因素的不同，而导致测量室内标准密度的方法也不同且具有多样化。当然，有一部分的测量方法还需在实际操作过程中进行进一步的修改完善。而所谓的最大干密度指的就是在标准击实曲线（即驼峰曲线）上最大的值，此时对应的路基路面的含水量被称为最佳含水量。路基路面修建得越高，其所能承受的压力也随之越大。因此，通常来说，为了保证路基路面的抗压能力和使用的质量应尽可能修建得高些。按照规定，路基路面压实质量的检验参数范围主要是孔隙率n和地基系数K30。检测孔隙率n时主要采用核子密度仪测量法和灌水法。至于地基系数K30的检测主要采用平板荷载法。路基路面的压实质量要求孔隙率n分布在9～27.5之间，地基系数K30均满足≥150MPa的要求。动态变形模量EVD实测数据在43～106之间。至于路堤的检测结果要求孔隙率n应该分布在15.0～30.0之间。地基系数K30均应满足≥130MPa。动态变形模量EVD实测数据在33～106之间。关于孔隙率的检测逐层检2断面左、中、右各1点/100m。地基系数检测逐层检，除第一层外点/100m动态变形模量EVD逐层检（除第一层外）2断面左、中、右各1点/100m。

5 结语

经过试验检测得知：高速铁路路基结构的最大特点就是土，土是结构的地基，又是结构的材料。地基土的孔隙比和含水量恰恰确定地基的承载力，而含水量则确定淤泥质土地基的承载力。填料压实后的强度、可压实性、渗透性、冻胀性等，都决定着高铁地基的质量。理想的路基基床应该是：变形小，保证轨道几何型位，弹性大，降低系统的动力作用，这就为检测提出了重大的课题。于是，我们才想方设法力争试验检测的精准，这是对工程负责、对人民大众负责、对人类生存命运高度负责的一种责任和义务。

参考文献

[1]吴勇福.高速铁路路基结构分析[J].科技创新导报，

2009，（29）.

[2]冯德志.高速铁路路基试验检测工作探讨[J].城市建

设理论研究，2013，（17）.

（责任编辑：王 波）