高速铁路路基检测技术（59页）

1、高速铁路路基检测技术2022/7/242主要内容高速铁路路基检测必要性压实系数K孔隙率n地基系数K30动态变形模量Evd静态变形模量Ev2施工过程中动态检测（FDVK）2022/7/243高速铁路路基检测必要性一方面可以评价路基施工过程中或竣工后路基的质量，检验路基是否达到了设计要求，验证路基是否具有足够的强度能够承受列车动荷载的作用，同时又具备保证列车安全、舒适运行的合理刚度；2022/7/244高速铁路路基检测必要性另一方面，可以了解施工过程的质量情况，控制施工进度，促进施工单位改进施工工艺，加强施工质量管理，保质保量地完成施工任务。2022/7/245压实系数K环刀法灌水法灌砂法气囊法核

2、子湿度密度仪铁路工程土工试验规程（TB101022004）2022/7/246孔隙率n灌水法灌砂法气囊法铁路工程土工试验规程（TB101022004）2022/7/247K30平板载荷试验铁路工程土工试验规程（TB101022004） 地基系数K302022/7/248 地基系数K30是日本和我国在铁路路基检测中常用的方法，是采用单循环荷载试验。用单位面积压力除以承压板相应的下沉量表示的（MPa/m），计算时选用的沉降量为0.125cm。以级配碎石或级配砂砾石的基床表层为前提的路堤结构，列车荷载产生的道床压力，通过基床表层结构大致均匀地分布在路堤上部，作用范围比以往采用土质基床表层要大，从压力

3、的传递程度及路堤堤身承受压力的情况看，采用直径为30cm的承压板试验确定路基填土的承载力密实度与列车荷载实际传递状况相接近，比以往的规定要合理。2022/7/249Evd 动态平板载荷试验铁路工程土工试验规程（TB101022004） 动态变形模量Evd 2022/7/2410铁路工程土工试验规程（TB101022004）标志着动态变形模量术语Evd 符号正式在我国铁路规范中采用动态变形模量 Evd 的定义 动态变形模量Evd （英文：dynamic modulus of deformation）是指土体在一定大小的竖向冲击力Fs和冲击时间ts作用下抵抗变形能力的参数。 它由平板压力公式Evd

4、 =1.5r /s计算得出， 其中：Evd动态变形模量（MPa）； r 圆形刚性荷载板的半径（mm）； 荷载板下的最大冲击动应力，它是通过在刚性基础上，由最大冲击力Fs=7.07KN且冲击时间ts=18ms时标定得到的，即 =0.1 MPa； s 实测荷载板下沉幅值（mm）； 1.5 荷载板形状影响系数。 实测结果采用公式 Evd =22.5/s 计算。Evd动态变形模量测试仪基本原理 利用落锤从一定高度自由下落在阻尼装置上，产生的瞬间冲击荷载，通过阻尼装置及传力系统传递给直径300mm的承载板，在承载板下面（即测试面）产生的动应力，使承载板发生沉陷s 即承载板振动的振幅，由沉陷测定仪采集记录

5、下来。沉陷值s 越大，则被测点的承载力越小；反之，越大。承载板落锤阻尼装置传感器路基面2022/7/24131.脱钩装置；2.落锤； 3.导向杆4.阻尼装置；5.荷载板；.6.沉陷测定仪Evd 动态变形模量测试仪 20多年的发展历史2022/7/2415动态变形模量Evd是德国九十年代开始采用的新型路基压实质量标准，从研究开发至今已有近二十年的历史。动态变形模量Evd标准首先应用于道路建设、路面垫层、管道和电缆沟槽、渠道、基础回填等工程。1997年2月德国颁布执行的德国铁路建设轻型落锤仪使用规定（NGT39）标志着动态变形模量Evd标准开始在铁路工程中正式采用。关于国外Evd发展情况的说明：2

6、022/7/2416动态变形模量Evd 标准的最大特点是能够反映列车在高速运行时产生的动应力对路基的真实作用状况。1999年12月20日颁布执行的德国铁路规范DS836.0501中，按路基结构形式、设计速度、填土种类、工程部位的不同，明确规定了各种情况下的动态变形模量Evd的设计标准值，其中，设计速度300km/h的高速铁路路基基床表层的Evd设计标准为50MPa。关于国外Evd发展情况的说明：2022/7/24172022/7/24182022/7/24192022/7/24202022/7/24212022/7/2422国际上广泛采用的是德国HMP公司生产的LFG型Evd动态变形模量测试仪

7、，亦称“轻型落锤仪”（LFG是“轻型落锤仪”的德文缩写），该仪器从开发应用至今己有20多年的历史，仪器的性能、质量、功能以及软件已相当完善，居国际领先地位。德国LFG型Evd动态变形模量测试仪在我国有20多台已用于秦沈客运专线、新长线、宁启线、渝怀线、京沪高速铁路昆山试验段、胶济线、武九线、郑徐线、滨洲线、浙赣线、宜万线、津浦线、大秦线等新线和既有线的建设与改造中。关于国外Evd发展情况的说明：2022/7/2423关于国内Evd研究情况的说明：1999年铁道部立项的科技研究开发计划项目“秦沈客运专线路基关键技术研究（D）施工质量监控测试仪器的研制（合同编号99G13）”由石家庄铁道学院、铁道

8、建筑研究设计院、铁道部科学研究院三家分别研制出三套不同的路基施工质量检测仪器样机：2022/7/2424关于国内Evd研究情况的说明：石家庄铁道学院 路基施工质量监控仪铁道建筑研究设计院 动态变形模量测试仪铁道部科学研究院 路基动刚度仪2022/7/2425关于国内Evd研究情况的说明：经过了3年的研究，作为科研课题，于2002年3月通过了铁道部科技成果鉴定。三台样机从设计原理、测试参数和结构构造上都截然不同：2022/7/2426关于国内Evd研究情况的说明：石家庄铁道学院路基施工质量监控仪检测的是波速VR；铁道建筑研究设计院动态变形模量测试仪检测的是动态变形模量Evd，原理与德国的LFG型

9、Evd动态变形模量测试仪相同；2022/7/2427关于国内Evd研究情况的说明：铁道部科学研究院路基动刚度仪名义上检测的是动刚度，但实际上的测试参数的定义和符号均没有明确提出，外型上虽然与动态变形模量测试仪相似，而实际上设计原理有本质的区别。它只是简单地把动应力和动位移的比值作为它的检测参数，但按该样机实际测出的动应力并不是真实的动应力和动位移。2022/7/2428关于国内Evd研究情况的说明：目前，三台样机均还没有国产化产品，其原因是：石家庄铁道学院研制的路基施工质量监控仪所测的波速VR、铁道部科学研究院研制的路基动刚度仪所测的动刚度参数和试验方法均没有纳入规程、规范，还有待于进一步研究

10、。铁道建筑研究设计院研制的动态变形模量测试仪由于元器件的精度、制造工艺水平及标定手段所限，目前还不具备产品化条件。 Evd检测设备Evd 动态变形模量测试仪 Evd 动态变形模量测试仪 用途： 监控检测土体承载力指标动态变形模量Evd和地基系数K30 。适用范围： 铁路、公路、机场、城市交通、港口码头、工业与民用建筑的地基施工质量监控测试。 特点体积小、重量轻、便于携带安装及拆卸方便、操作简便自动化程度高、测试速度快性能稳定、测试精度高检测费用低适应范围广环保型，无核辐射、废气等污染动载测试符合土体实际受力状况 Evd 动态变形模量测试仪 主要结构组成加载装置 挂（脱）钩装置(带水准泡) 导向

11、杆 落锤 阻尼装置荷载板 圆形钢板 传感器沉陷测定仪(存储、与电脑连接)打印机 Evd 动态变形模量测试仪Evd 试验前的准备平整测试面放置荷载板加载装置在荷载板上就位用测量电缆将沉陷测定仪与荷载板连接松开搬运锁 Evd 试验步骤打开沉陷测定仪电源使导向杆保持垂直进行三次预冲击连续三次冲击测试显示三次测试的沉陷值S1、S2、S3显示三次平均沉陷值Sm和动态变形模量值Evd储存并打印测试结果 Evd 测试演示 Evd 动态变形模量测试仪 标 定 德国道路建设岩土测试工程规范(TB BF-StB Part B 8.3)1997年颁布授权的测试标定机构出厂前标定每年标定一次修理后标定 使用者每三个月

12、校验标定记录中的落锤落距Evd相关规范国内1、铁路工程土工试验规程(TB10102-2004)2、铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414-2003，J285-2004）3、京沪高速铁路设计暂行规定（2004修订版）4、京沪高速铁路路基施工暂行规定（2004在编）5、京沪高速铁路路基工程施工质量验收暂行标准（2004在编）6、铁路工程质量检测技术手册（2004在编） 国外德国铁路建设轻型落锤仪使用规定（NGT39）德国道路建设土方工程补充合同技术条款和规定（ZTVE-StB94)德国土方工程基层补充合同技术条款（ZTVE-StB95)德国交通行业开挖工程补充合同技术条款和规定（ZTVE-S

13、tB97) Evd与K30的相关性试验结果 (相关系数） 现场 室内细粒土: 0.926 0.967粗粒土: 0.913 0.926碎石土: 0.915 0.946级配碎石: 0.915 0.947 Evd与K30的相关关系式细粒土: K30 = 3.45 Evd + 0.1 粗粒土: K30 = 3.33 Evd + 6.09碎石土: K30 = 3.10 Evd + 14.3级配碎石:K30 = 3.49 Evd + 14.4 摘自铁路工程土工试验规程（TB10102-2004）京沪高速铁路设计暂行规定Evd 的相关规定表4.2.2-1级配碎石基床表层的压实标准填料厚度（m）压实标准备注地

14、基系数K30（MPa/m）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配碎石0.71905518%路堤级配碎石0.551905518% 当为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时中粗砂0.1513045注：基床表层的K30、Evd、n 三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。 填料厚度（m）压实标准地基系数K30（MPa/m）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配砂砾石0.71905518%表4.2.2-3级配砂砾石基床表层的压实标准京沪高速铁路设计暂行规定Evd 的相关规定注：基床表层的K30、Evd、n 三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。 过渡段级配碎石填筑标准：K30150MPa/m

15、Evd50MPa n 28%京沪高速铁路设计暂行规定Evd 的相关规定Evd 主要应用于以下两个方面：一、铁路新线建设、既有线提速改造建设 依据铁路工程土工试验规程 （TB10102-2004）、 铁路路基工程施工质量验收标准 （TB10414-2003，J285-2004） 将“Evd动态平板载荷试验”作为“K30平板载荷试验”的快速试验方法，根据Evd与K30的相关关系式，由Evd 测试值推算出K30 值。Evd 主要应用于以下两个方面：二、高速客运专线铁路建设 依据京沪高速铁路设计暂行规定 京沪高速铁路路基施工暂行规定京沪高速铁路路基工程施工质量验收暂行标准 可将通过“Evd 动态平板载

16、荷试验”取得的动态变形模量Evd 值直接用于评判路基的压实质量。Evd 在既有铁路提速改建中的应用特点 胶济线、郑徐线、武九线、浙赣线的应用表明：时间优势检测速度快 既有线在不间断运营的情况下，行车密度大，K30检测一点需要3060分钟，而Evd只需要23分钟。仪器优势小型、便携 既有线道碴已存在，检测Evd只需扒开直径30cm的面积即可，而K30基准杆还需要较大的地方、加载装置也需要较大的空间。经济优势检测费用低 Evd检测中不需要额外的大吨位加载装置，避免了台班费用，操作只需一个人即可，减少了人工费用。安全优势易于快速撤离 既有线在不间断运营的情况下，行车密度大， Evd仪器重量轻，一个人

17、就可以提起并快速撤离。LFG型Evd 在我国铁路中的应用既有线提速改建（胶济线、郑徐线、武九线、浙赣线、呼准线、滨洲线、津浦线、大秦线）新建高速铁路（京沪高速昆山试验段）新建客运专线（秦沈客运专线）新建普速铁路（新长线、宁启线、渝怀线、宜万线、烟大线 ） 京沪高速昆山试验段路基京沪高速昆山试验段涵洞路基过渡段Evd在胶济线的使用2004立项、2005开工9条客运专线铁路工程武广、郑西、石太京津、合宁、合武温福、福厦、甬温规定Evd作为基床表层和过渡段的压实标准京沪高速铁路设计暂行规定Evd 的相关规定表4.2.2-1级配碎石基床表层的压实标准填料厚度（m）压实标准备注地基系数K30（MPa/m

18、）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配碎石0.71905518%路堤级配碎石0.551905518% 当为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时中粗砂0.1513045填料厚度（m）压实标准地基系数K30（MPa/m）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配砂砾石0.71905518%表4.2.2-3级配砂砾石基床表层的压实标准京沪高速铁路设计暂行规定Evd 的相关规定注：基床表层的K30、Evd、n 三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。 过渡段级配碎石填筑标准：K30150MPa/m Evd50MPa n 28%京沪高速铁路设计暂行规定Evd 的相关规定2022/7/2454静态变形模量Ev22022/7/2455 静态变形模量Ev2是西欧、北美等国已广泛使用的铁路路基压实检测方法。在荷载板试验应用过程中，常用的加载方式有单循环静载和二次循环静载。单循环静载是按每级40kPa加载，当每级加载完成后，每间隔一分钟读取百分表一次，直至两次读数符合沉降稳定要求，才能转到下一级荷载，直至试验最大荷载为止。二次循环静载也是按每级40kPa加载，分级