铁路路基质量检测试验对比分析

铁路路基质量检测试验对比分析

张玉春

中铁六局集团石家庄铁路建设有限公司河北石家庄050000

摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，铁路建设取得了显著成就，推动了各领域经济发展。铁路建设是一项大型、复杂且专业的施工内容，对施工质量要求较高，尤其是铁路路基的质量控制，一旦路基出现质量问题，不仅影响到列车运行安全及舒适度，更对乘车人的生命健康安全造成威胁。为此，加强铁路路基的质量检测尤为必要。本文采用不同检测方法，将不同压实度条件下铁路路基质量检测指标量值得出，并对检测结果对比分析，为施工方案的制定提供依据。

关键词：铁路建设；路基质量；检测试验；对比分析

铁路路基质量检测因填料和施工结构层不同而采用不同检测方法，主要包括压实度K、孔隙率n、地基系数K30、相对密度Dr、变形模量、、动态变形模量Evd等几个检测指标。最佳含水率与最大干密度通过填料室内击实试验得到，土体的压实状况用压实系数K表示，孔隙率n、相对密度Dr等性能指标也能体现土体压实性能。检测路基力学性能的另一种手段为动态变形模量Evd与轻型动力触探N10，有着操作简单、不受场地限制等优势。此次将对以上性能指标关系进行相关研究。

1.现场路基试验段

路基试验段为K118+000-K188+200，该段路基长150m，无论是地质条件还是断面形式均具有代表性，作为路基试验段较为适合。分2次开展试验，对压实度K=0.85和0.90工况的试验先进行，试验结束后挖除填土，继续进行K=0.95、0.97工况的试验。采用粉质黏土作为填料土，塑限22%、颗粒密度2.58g/cm3。

2试验过程

正式试验前，做好试验准备工作，首先开展原材料试验，按照设计规范要求试验土样填料，确定土的最佳含水量、最大干密度值通过重型击实试验，然后绘制干密度与含水量关系曲线，依据土干密度与含水量关系曲线对土含水量进行控制；还要做好测量工作，包括水准点的复测、中心复测、导线复测等，横断面检查与补测，依据每层压实后标高与松铺厚度将下一层的松铺标高与坐标计算出来。使用填料在现场进行压实试验，试验段长度不能低于100m，依据技术规范及要求选择可行的检测手段。试验过程中严格遵循设计顺序与规范标准，即先进行N10轻型动力触探试验，然后进行Evd试验与试验，随后进K30试验，最后平板载荷试验。先通过灌砂法对实际压实度进行测试，然后采用环刀取样方式在室内开始直剪试验。4种设计压实度对应不同实际压实度，分别对应为0.84、0.88、0.94、0.98。

3.试验结果分析

3.1承载力试验结果

采用边长0.5m，厚2.2cm的方形钢板作为平板载荷试验用的荷载板，得到压实度为0.88时第一次与第二次平板载荷试验曲线，即K=0.88-1与0.88-2。压实度工况相同的情况下，两次平板载荷试验得到的曲线具有一致性，比如，K=0.88与K=0.94；压力较低阶段曲线重合较好的是K=0.98的两次试验。依据平板载荷试验曲线，将不同压实度条件下路基基本承载力得到。K=0.84测点1个、k=0.88测点有1个、k=0.94测点有2个，k=0.94测点有1个，对应的分别为500、557、879、1141。

3.2轻型动力触探击锤数N10试验检测

K=0.84测点有2个对应的N10值为40、44，N10均值为42；k=0.88测点有2个，对应的N10值为45、47，N10均值为46；k=0.94测点有2个，对应的N10值为42、58，N10均值为50；k=0.94测点有2个，对应的N10值为71、88，N10均值为79.5。

3.3动态变形模量Evd测试结果

通过轻型落锤仪测得动态变形模量，可以将列车对路基实际动应力反映出来，测试结果为：K=0.84测点有3个，对应的Evd值为34.5、31.5、21.2，Evd平均值为28；K=0.88测点有3个，对应的Evd值为24.3、25.6、38.9，Evd平均值为44.4；k=0.94应的Evd值为42.5、41.0、25.1，Evd平均值为54.3；k=0.98对应的Evd值为43.3、46.1、52.5，Evd平均值70.95。

3.4其他测试结果

开展K30、变形模量Ev1与、孔隙率n、含水率测试结果详见表1。

3.5路基压实状况指标

使用物理量定量描述松散填料被压实情况，通常采用非饱和土作为路基填料，包括固相、液相与气相几种。对土体力学性质影响较大的是填料的级配、密实度与土体自身力学性质。对于同一种土来说，不能改变颗粒大小与级配，但是可以调整孔隙与压实度大小使土体的力学性质改变。为此，路基填料压实程度可以由压实度K、孔隙率n表示。并且孔隙率n与压实度K之间存在相关性，即K增大下，n随之减小，K与n之间呈现出明显的线性关系，只需要使用到其中一个参数就能将路基压实状况体现出来。

3.6路基刚度或者变形指标

路基工程中较为重要的问题其中就有荷载作用，对路基刚度或者变形形状检测的方法很多，包括变形模量Ev1与、动态变形模量Evd与地基系数K30等。以上指标均是基于弹性板空间体上圆形局部荷载公式，通过平板载荷试验得到。试验过程中的操作要点不同是主要区别，在结果处理与计算公式上也存在差异。

在路基承载力与强度指标上，采用轻型动力触探锤击数N10可以对路基承载力有效评估，基本承载力与锤击数之间有着一定相关性，即：锤击数增加下，压实度随之增加，且不受含水率变化影响。不同压实度条件下路基土体直剪试验结果能够很好的将以下规律体现出来，即压实度增大，土体单元中固体颗粒含量会随之增高，而孔隙率体积则会降低，对应土体的强度与承载力就越高。低液限粉质粘土的黏聚力与压实度之间存在正相关，即黏聚力增加，压实度也会随之增加；内摩擦角也会随着压实度增加在25°~30°之间波动。

结语：

综上所述，铁路路基质量检测有着多种方法，可以将路基不同状态及不同力学性能反映出来，此次通过现场路基试验段方法，分析了不同检测指标间的相互关系。得到的结论如下：压实度K、孔隙比n与相对密度Dr是反映路基压实状态的主要指标。通过地基系数K30与变形模量Ev1与、动态变形模量Evd等可以将地基刚度与变形指标反映出来；基本承载力与轻型动力触探锤击数N10可以将路基强度与承载力指标反映出来。孔隙率与压实度间相关性较好，只对其中一个指标检测就能对路基压实状况科学评价；地基系数K30与变形模量Ev1与、动态变形模量Evd之间相关性较好，变形模量Ev1与、Evd适宜作为路基刚度评价指标。

参考文献：

[1]张忠正.探析铁路路基质量检测K_（60）平板荷载试验[J].山东工业技术，2016（16）：220-221.

[2]聂如松，冷伍明，杨奇.铁路路基质量检测试验对比分析[J].铁道学报，2015，37（01）：91-96.