高速鐵路路基檢測技術(shù)

3/23/20231主要內(nèi)容高速鐵路路基檢測必要性壓實(shí)系數(shù)K孔隙率n地基系數(shù)K30動(dòng)態(tài)變形模量Evd靜態(tài)變形模量Ev2施工過程中動(dòng)態(tài)檢測（FDVK）3/23/20232高速鐵路路基檢測必要性一方面可以評(píng)價(jià)路基施工過程中或竣工后路基的質(zhì)量，檢驗(yàn)路基是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證路基是否具有足夠的強(qiáng)度能夠承受列車動(dòng)荷載的作用，同時(shí)又具備保證列車安全、舒適運(yùn)行的合理剛度；3/23/20233高速鐵路路基檢測必要性另一方面，可以了解施工過程的質(zhì)量情況，控制施工進(jìn)度，促進(jìn)施工單位改進(jìn)施工工藝，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，保質(zhì)保量地完成施工任務(wù)。3/23/20234壓實(shí)系數(shù)K環(huán)刀法灌水法灌砂法氣囊法核子濕度密度儀《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》（TB10102—2004）3/23/20235孔隙率n灌水法灌砂法氣囊法《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》（TB10102—2004）3/23/20236K30平板載荷試驗(yàn)《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》（TB10102—2004）

地基系數(shù)K303/23/20237

地基系數(shù)K30是日本和我國在鐵路路基檢測中常用的方法，是采用單循環(huán)荷載試驗(yàn)。用單位面積壓力除以承壓板相應(yīng)的下沉量表示的（MPa/m），計(jì)算時(shí)選用的沉降量為0.125cm。以級(jí)配碎石或級(jí)配砂礫石的基床表層為前提的路堤結(jié)構(gòu)，列車荷載產(chǎn)生的道床壓力，通過基床表層結(jié)構(gòu)大致均勻地分布在路堤上部，作用范圍比以往采用土質(zhì)基床表層要大，從壓力的傳遞程度及路堤堤身承受壓力的情況看，采用直徑為30cm的承壓板試驗(yàn)確定路基填土的承載力密實(shí)度與列車荷載實(shí)際傳遞狀況相接近，比以往的規(guī)定要合理。3/23/20238Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試驗(yàn)《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》（TB10102—2004）

動(dòng)態(tài)變形模量Evd3/23/20239《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》

（TB10102—2004）標(biāo)志著動(dòng)態(tài)變形模量術(shù)語Evd符號(hào)正式在我國鐵路規(guī)范中采用3/23/202310動(dòng)態(tài)變形模量Evd的定義動(dòng)態(tài)變形模量Evd（英文：dynamicmodulusofdeformation）是指指土體在一定大大小的豎向沖擊擊力Fs和沖擊時(shí)間ts作用下抵抗變形形能力的參數(shù)。。它由平板壓力公公式Evd=1.5×r×σ/s計(jì)算得出，其中：Evd——?jiǎng)討B(tài)變形模模量（MPa）；r——圓形剛性荷荷載板的半徑（（mm）；σ——荷載板下的的最大沖擊動(dòng)應(yīng)應(yīng)力，它是通過過在剛性基礎(chǔ)上上，由最大沖擊擊力Fs=7.07KN且沖擊時(shí)間ts=18ms時(shí)標(biāo)定得到的，，即σ=0.1MPa；s——實(shí)測荷載板板下沉幅值（mm）；1.5——荷載板形狀狀影響系數(shù)。實(shí)測結(jié)果采用公公式Evd=22.5/s計(jì)算。3/16/202311Evd動(dòng)態(tài)變形模量測測試儀基本原理利用落錘從一定高度自由由下落在阻尼裝置上，產(chǎn)生的瞬間間沖擊荷載，通通過阻尼裝置及及傳力系統(tǒng)傳遞遞給直徑300mm的承載板，在承載板下面面（即測試面）產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力力，使承載板發(fā)發(fā)生沉陷s—即承載板振動(dòng)動(dòng)的振幅，由沉沉陷測定儀采集集記錄下來。沉沉陷值s越大，則被測點(diǎn)點(diǎn)的承載力越小?。环粗?，越大大。承載板落錘阻尼裝置傳感器路基面3/16/2023121.脫鉤裝置；2.落錘；3.導(dǎo)向桿4.阻尼裝置；5.荷載板；.6.沉陷測定儀3/16/202313Evd動(dòng)態(tài)變形形模量測測試儀20多年年的發(fā)展展歷史3/16/202314動(dòng)態(tài)變形形模量Evd是德國九九十年代代開始采采用的新新型路基基壓實(shí)質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，從研研究開發(fā)發(fā)至今已已有近二二十年的的歷史。。動(dòng)態(tài)變形形模量Evd標(biāo)準(zhǔn)首先先應(yīng)用于于道路建建設(shè)、路路面墊層層、管道道和電纜纜溝槽、、渠道、、基礎(chǔ)回回填等工工程。1997年2月月德國頒頒布執(zhí)行行的《德德國鐵路路建設(shè)輕輕型落錘錘儀使用用規(guī)定》》（NGT39）標(biāo)志志著動(dòng)態(tài)變形形模量Evd標(biāo)準(zhǔn)開始始在鐵路路工程中中正式采采用。關(guān)于國外Evd發(fā)展情情況的說明：：3/16/202315動(dòng)態(tài)變形模量量Evd標(biāo)準(zhǔn)的最大特特點(diǎn)是能夠反反映列車在高高速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力力對(duì)路基的真真實(shí)作用狀況況。1999年12月20日日頒布執(zhí)行的的德國鐵路規(guī)規(guī)范DS836.0501中中，按路基結(jié)結(jié)構(gòu)形式、設(shè)設(shè)計(jì)速度、填填土種類、工工程部位的不不同，明確規(guī)規(guī)定了各種情情況下的動(dòng)態(tài)變形模量量Evd的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值值，其中，設(shè)設(shè)計(jì)速度300km/h的高速鐵路路路基基床表層層的Evd設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50MPa。關(guān)于國外Evd發(fā)展情情況的說明：：3/16/2023163/16/2023173/16/2023183/16/2023193/16/2023203/16/202321國際上廣泛泛采用的是是德國HMP公司生產(chǎn)的LFG型Evd動(dòng)態(tài)態(tài)變形模量量測試儀，亦稱“輕輕型落錘儀儀”（LFG是“輕輕型落錘儀儀”的德文文縮寫），，該儀器從從開發(fā)應(yīng)用用至今己有有20多年年的歷史，，儀器的性性能、質(zhì)量量、功能以以及軟件已已相當(dāng)完善善，居國際際領(lǐng)先地位位。德國LFG型Evd動(dòng)態(tài)態(tài)變形模量量測試儀在我國有20多臺(tái)已用于秦沈客運(yùn)專專線、新長線、寧啟線、渝懷線、京滬高速鐵鐵路昆山試試驗(yàn)段、膠濟(jì)線、武九線、鄭徐線、濱洲線、浙贛線、宜萬線、津浦線、大秦線等新線和既既有線的建建設(shè)與改造造中。關(guān)于國外Evd發(fā)展展情況的說說明：3/16/202322關(guān)于國內(nèi)Evd研究究情況的說說明：1999年年鐵道部立立項(xiàng)的科技技研究開發(fā)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目目“秦沈客客運(yùn)專線路路基關(guān)鍵技技術(shù)研究（（D）———施工質(zhì)量量監(jiān)控測試試儀器的研研制（合同同編號(hào)99G13））”由xx鐵道學(xué)學(xué)院、鐵道建筑研研究設(shè)計(jì)院院、鐵道部科學(xué)學(xué)研究院三家分別研研制出三套套不同的路路基施工質(zhì)質(zhì)量檢測儀儀器樣機(jī)：：3/16/202323關(guān)于國內(nèi)Evd研究究情況的說說明：xx鐵道學(xué)學(xué)院——路基施工質(zhì)質(zhì)量監(jiān)控儀儀鐵道建筑研研究設(shè)計(jì)院院——?jiǎng)討B(tài)變形模模量測試儀儀鐵道部科學(xué)學(xué)研究院———路基動(dòng)剛度度儀3/16/202324關(guān)于國內(nèi)Evd研究究情況的說說明：經(jīng)過了3年年的研究，，作為科研研課題，于于2002年3月通通過了鐵道道部科技成成果鑒定。。三臺(tái)樣機(jī)機(jī)從設(shè)計(jì)原原理、測試試參數(shù)和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)造上上都截然不不同：3/16/202325關(guān)于國內(nèi)Evd研究情況況的說明：xx鐵道學(xué)院——路基施工質(zhì)質(zhì)量監(jiān)控儀———檢測的是波速速VR；鐵道建筑研究設(shè)設(shè)計(jì)院——?jiǎng)討B(tài)變形模模量測試儀———檢測的是動(dòng)態(tài)態(tài)變形模量Evd，原理與德德國的LFG型Evd動(dòng)態(tài)變形模量測測試儀相同；3/16/202326關(guān)于國內(nèi)Evd研究情況況的說明：鐵道部科學(xué)研究究院——路基動(dòng)剛度度儀——名義上上檢測的是動(dòng)剛剛度，但實(shí)際上上的測試參數(shù)的的定義和符號(hào)均均沒有明確提出出，外型上雖然然與動(dòng)態(tài)變形模模量測試儀相似似，而實(shí)際上設(shè)設(shè)計(jì)原理有本質(zhì)質(zhì)的區(qū)別。它只只是簡單地把動(dòng)動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)位移移的比值作為它它的檢測參數(shù)，，但按該樣機(jī)實(shí)實(shí)際測出的動(dòng)應(yīng)應(yīng)力并不是真實(shí)實(shí)的動(dòng)應(yīng)力和動(dòng)動(dòng)位移。3/16/202327關(guān)于國內(nèi)Evd研究情況的的說明：目前，三臺(tái)樣機(jī)均均還沒有國產(chǎn)化產(chǎn)產(chǎn)品，其原因是：：xx鐵道學(xué)院研制的路基施工質(zhì)質(zhì)量監(jiān)控儀所測的的波速VR、鐵道部科學(xué)研究院院研制的路基動(dòng)剛度度儀所測的動(dòng)剛度度參數(shù)和試驗(yàn)方法法均沒有納入規(guī)程程、規(guī)范，還有待待于進(jìn)一步研究。。鐵道建筑研究設(shè)計(jì)計(jì)院研制的動(dòng)態(tài)變形模模量測試儀由于元元器件的精度、制制造工藝水平及標(biāo)標(biāo)定手段所限，目目前還不具備產(chǎn)品品化條件。3/16/202328Evd檢測設(shè)備Evd動(dòng)態(tài)變形模量測試儀3/16/202329Evd動(dòng)態(tài)變形模量測試試儀用途：監(jiān)控檢測土體承載載力指標(biāo)——?jiǎng)討B(tài)態(tài)變形模量Evd和地基系數(shù)K30。適用范圍：鐵路、公路、機(jī)場場、城市交通、港港口碼頭、工業(yè)與與民用建筑的地基基施工質(zhì)量監(jiān)控測測試。3/16/202330特點(diǎn)體積小、重量輕、、便于攜帶安裝及拆卸方便、、操作簡便自動(dòng)化程度高、測測試速度快性能穩(wěn)定、測試精精度高檢測費(fèi)用低適應(yīng)范圍廣環(huán)保型，無核輻射射、廢氣等污染動(dòng)載測試符合土體體實(shí)際受力狀況Evd動(dòng)態(tài)變形模量測試試儀3/16/202331主要結(jié)構(gòu)組成加載裝置①掛（脫）鉤裝裝置(帶水準(zhǔn)泡)②導(dǎo)向桿③落錘④阻尼裝置荷載板①圓形鋼板②傳感器沉陷測定儀(存儲(chǔ)、與電腦連連接)打印機(jī)Evd動(dòng)態(tài)變形模量測測試儀3/16/202332Evd試驗(yàn)前的準(zhǔn)備平整測試面放置荷載板加載裝置在荷載載板上就位用測量電纜將沉沉陷測定儀與荷荷載板連接松開搬運(yùn)鎖3/16/202333Evd試驗(yàn)步驟打開沉陷測定儀儀電源使導(dǎo)向桿保持垂垂直進(jìn)行三次預(yù)沖擊擊連續(xù)三次沖擊測測試顯示三次測試的的沉陷值S1、S2、S3顯示三次平均沉沉陷值Sm和動(dòng)態(tài)變形模量量值Evd儲(chǔ)存并打印測試試結(jié)果3/16/202334Evd測試演示3/16/202335Evd動(dòng)態(tài)變形模量測測試儀標(biāo)定德國道路建設(shè)巖巖土測試工程規(guī)規(guī)范(TBBF-StBPartB8.3)1997年頒布布授權(quán)的測試標(biāo)標(biāo)定機(jī)構(gòu)出廠前標(biāo)定每年標(biāo)定一次修理后標(biāo)定使用者每三個(gè)月校驗(yàn)標(biāo)標(biāo)定記錄中的落落錘落距3/16/202336Evd相關(guān)規(guī)范范國內(nèi)1、《鐵鐵路工程程土工試試驗(yàn)規(guī)程程》(TB10102-2004)2、《鐵鐵路路基基工程施施工質(zhì)量量驗(yàn)收標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》（（TB10414-2003，J285-2004）3、《京京滬高速速鐵路設(shè)設(shè)計(jì)暫行行規(guī)定》》（2004修修訂版））4、《京京滬高速速鐵路路路基施工工暫行規(guī)規(guī)定》（（2004在編編）5、《京京滬高速速鐵路路路基工程程施工質(zhì)質(zhì)量驗(yàn)收收暫行標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》（（2004在編編）6、《鐵鐵路工程程質(zhì)量檢檢測技術(shù)術(shù)手冊(cè)》》（2004在在編）國外《德國鐵鐵路建設(shè)設(shè)輕型落落錘儀使使用規(guī)定定》（NGT39）《德國道道路建設(shè)設(shè)土方工工程補(bǔ)充充合同技技術(shù)條款款和規(guī)定定》（ZTVE-StB94)《德國土土方工程程基層補(bǔ)補(bǔ)充合同同技術(shù)條條款》（（ZTVE-StB95)《德國交交通行業(yè)業(yè)開挖工工程補(bǔ)充充合同技技術(shù)條款款和規(guī)定定》（ZTVE-StB97)3/16/202337Evd與K30的相關(guān)性性試驗(yàn)結(jié)結(jié)果(相關(guān)系系數(shù)）現(xiàn)場室室內(nèi)內(nèi)細(xì)粒土:0.9260.967粗粒土:0.9130.926碎石土:0.9150.946級(jí)配碎石石:0.9150.9473/16/202338Evd與K30的相關(guān)關(guān)關(guān)系式細(xì)粒土:K30=3.45Evd+0.1粗粒土:K30=3.33Evd+6.09碎石土:K30=3.10Evd+14.3級(jí)配碎石石:K30=3.49Evd+14.4摘自《鐵鐵路工程程土工試試驗(yàn)規(guī)程程》（TB10102-2004））3/16/202339《京滬高高速鐵路路設(shè)計(jì)暫暫行規(guī)定定》Evd的相關(guān)規(guī)規(guī)定表4.2.2-1級(jí)配碎石石基床表表層的壓壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配碎石0.7≥190≥55＜18%路堤級(jí)配碎石0.55≥190≥55＜18%當(dāng)為軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹時(shí)中粗砂0.15≥130≥45注：基床床表層的的K30、Evd、n三項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)要求同同時(shí)檢測測，均必必須滿足足壓實(shí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。3/16/202340填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配砂礫石0.7≥190≥55＜18%表4.2.2-3級(jí)配砂礫石石基床表層層的壓實(shí)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)《京滬高速速鐵路設(shè)計(jì)計(jì)暫行規(guī)定定》Evd的相關(guān)規(guī)定定注：基床表表層的K30、Evd、n三項(xiàng)指標(biāo)要要求同時(shí)檢檢測，均必必須滿足壓壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。。3/16/202341過渡段級(jí)配配碎石填筑筑標(biāo)準(zhǔn)：K30≥150MPa/mEvd≥50MPan＜28%《京滬高速速鐵路設(shè)計(jì)計(jì)暫行規(guī)定定》Evd的相關(guān)規(guī)定定3/16/202342Evd主要應(yīng)用于于以下兩個(gè)個(gè)方面：一、鐵路新新線建設(shè)、、既有線提提速改造建建設(shè)依據(jù)《鐵路路工程土工工試驗(yàn)規(guī)程程》（TB10102-2004）、《鐵路路基基工程施工工質(zhì)量驗(yàn)收收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10414-2003，J285-2004）將“Evd動(dòng)態(tài)平板載載荷試驗(yàn)””作為“K30平板載荷試試驗(yàn)”的快快速試驗(yàn)方方法，根據(jù)據(jù)Evd與K30的相關(guān)關(guān)系系式，由Evd測試值推算算出K30值。3/16/202343Evd主要應(yīng)用于以下下兩個(gè)方面：二、高速客運(yùn)專專線鐵路建設(shè)依據(jù)《京滬高速速鐵路設(shè)計(jì)暫行行規(guī)定》《京滬高速鐵路路路基施工暫行行規(guī)定》《京滬高速鐵路路路基工程施工工質(zhì)量驗(yàn)收暫行行標(biāo)準(zhǔn)》可將通過“Evd動(dòng)態(tài)平板載荷試試驗(yàn)”取得的動(dòng)動(dòng)態(tài)變形模量Evd值直接用于評(píng)判判路基的壓實(shí)質(zhì)質(zhì)量。3/16/202344Evd在既有鐵路提速速改建中的應(yīng)用用特點(diǎn)膠濟(jì)線、鄭徐線線、武九線、浙浙贛線的應(yīng)用表表明：時(shí)間優(yōu)勢(shì)——檢檢測速度快既有線在不間斷斷運(yùn)營的情況下下，行車密度大大，K30檢測一點(diǎn)需要30—60分鐘鐘，而Evd只需要2—3分分鐘。儀器優(yōu)勢(shì)——小小型、便攜既有線道碴已存存在，檢測Evd只需扒開直徑30cm的面積積即可，而K30基準(zhǔn)桿還需要較較大的地方、加加載裝置也需要要較大的空間。。經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)——檢檢測費(fèi)用低Evd檢測中不需要額額外的大噸位加加載裝置，避免免了臺(tái)班費(fèi)用，，操作只需一個(gè)個(gè)人即可，減少少了人工費(fèi)用。。安全優(yōu)勢(shì)——易易于快速撤離既有線在不間斷斷運(yùn)營的情況下下，行車密度大大，Evd儀器重量輕，一一個(gè)人就可以提提起并快速撤離離。3/16/202345LFG型Evd在我國鐵路中的的應(yīng)用既有線提速改建建（膠濟(jì)線、鄭徐線線、武九線、浙浙贛線、呼準(zhǔn)線、濱洲線線、津浦線、大大秦線）新建高速鐵路（（京滬高速昆山試試驗(yàn)段）新建客運(yùn)專線（（秦沈客運(yùn)專線）新建普速鐵路（（新長線、寧啟線線、渝懷線、宜宜萬線、煙大線線）3/16/202346京滬高速昆山試試驗(yàn)段

路基3/16/202347京滬高速昆山試試驗(yàn)段

涵洞——路基過渡段3/16/202348Evd在膠濟(jì)線的使用用3/16/2023492004立項(xiàng)、2005開工9條客運(yùn)專線線鐵路工程武廣、鄭西、、石太京津、合寧、、合武溫福、福廈、、甬溫規(guī)定Evd作為基床表層和過過渡段的壓實(shí)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)3/16/202350《京滬高速鐵鐵路設(shè)計(jì)暫行行規(guī)定》Evd的相關(guān)規(guī)定表4.2.2-1級(jí)配碎石基床床表層的壓實(shí)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)備注地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配碎石0.7≥190≥55＜18%路堤級(jí)配碎石0.55≥190≥55＜18%當(dāng)為軟質(zhì)巖、強(qiáng)風(fēng)化的硬質(zhì)巖及土質(zhì)路塹時(shí)中粗砂0.15≥130≥453/16/202351填料厚度（m）壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)地基系數(shù)K30（MPa/m）動(dòng)態(tài)變形模量Evd（MPa）孔隙率n級(jí)配砂礫石0.7≥190≥55＜18%表4.2.2-3級(jí)配砂礫石基基床表層的壓壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)《京滬高速鐵鐵路設(shè)計(jì)暫行行規(guī)定》Evd的相關(guān)規(guī)定注：基床表層層的K30、Evd、n三項(xiàng)指標(biāo)要求求同時(shí)檢測，，均必須滿足足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。。3/16/202352過渡段級(jí)配