高速铁路路基检测技术

高速铁路路基检测技术2022/12/62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）2022/12/63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；2022/12/64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。2022/12/65压实系数K环刀法灌水法灌砂法气囊法核子湿度密度仪《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）2022/12/66孔隙率n灌水法灌砂法气囊法《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）2022/12/67K30平板载荷试验《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）

地基系数K302022/12/68

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。2022/12/69Evd动态平板载荷试验《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）

动态变形模量Evd2022/12/610《铁路工程土工试验规程》

（TB10102—2004）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形模量Evd的定义动态变形形模量Evd（英文：：dynamicmodulusofdeformation）是指土土体在一一定大小小的竖向向冲击力力Fs和冲击时时间ts作用下抵抵抗变形形能力的的参数。。它由平板板压力公公式Evd=1.5×r×σ/s计算得出出，其中：Evd——动态变形形模量（（MPa）；r——圆形刚性性荷载板板的半径径（mm）；σ——荷载板下下的最大大冲击动动应力，，它是通通过在刚刚性基础础上，由由最大冲冲击力Fs=7.07KN且冲击时时间ts=18ms时标定得得到的，，即σ=0.1MPa；s——实测荷载载板下沉沉幅值（（mm）；1.5——荷载板形形状影响响系数。实测结果果采用公公式Evd=22.5/s计算。Evd动态变形形模量测测试仪基本原理理利用落锤从一定高高度自由由下落在在阻尼装置置上，产生生的瞬间间冲击荷荷载，通通过阻尼尼装置及及传力系系统传递递给直径径300mm的承载板，在承载载板下面面（即测试面）产生的的动应力力，使承承载板发发生沉陷s—即承载板板振动的的振幅，，由沉陷陷测定仪仪采集记记录下来来。沉陷陷值s越大，则则被测点点的承载载力越小小；反之之，越大大。承载板落锤阻尼装置传感器路基面2022/11/27131.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动态变形形模量测测试仪20多年的发发展历史史2022/11/2715动态变形形模量Evd是德国九九十年代代开始采采用的新新型路基基压实质质量标准准，从研研究开发发至今已已有近二二十年的的历史。。动态变形形模量Evd标准首先先应用于于道路建建设、路路面垫层层、管道道和电缆缆沟槽、、渠道、、基础回回填等工工程。1997年2月德国颁颁布执行行的《德国铁路路建设轻轻型落锤锤仪使用用规定》（NGT39）标志着着动态变形形模量Evd标准开始始在铁路路工程中中正式采采用。关于国外Evd发展情况况的说明明：2022/11/2716动态变形形模量Evd标准的最最大特点点是能够够反映列列车在高高速运行行时产生生的动应应力对路路基的真真实作用用状况。。1999年12月20日颁布执执行的德德国铁路路规范DS836.0501中，按路路基结构构形式、、设计速速度、填填土种类类、工程程部位的的不同，，明确规规定了各各种情况况下的动态变形形模量Evd的设计标标准值，，其中，，设计速速度300km/h的高速铁铁路路基基基床表表层的Evd设计标准准为50MPa。关于国外Evd发展情况况的说明明：2022/11/27172022/11/27182022/11/27192022/11/27202022/11/27212022/11/2722国际上上广泛泛采用用的是是德国HMP公司生产的的LFG型Evd动态变变形模模量测测试仪仪，亦称称“轻型落落锤仪仪”（LFG是“轻型落落锤仪仪”的德文文缩写写），，该仪仪器从从开发发应用用至今今己有有20多年的的历史史，仪仪器的的性能能、质质量、、功能能以及及软件件已相相当完完善，，居国国际领领先地地位。。德国LFG型Evd动态变变形模模量测测试仪仪在我国国有20多台已用于于秦沈客客运专专线、新长线线、宁启线线、渝怀线线、京沪高高速铁铁路昆昆山试试验段段、胶济线线、武九线线、郑徐线线、滨洲线线、浙赣线线、宜万线线、津浦线线、大秦线线等新线线和既既有线线的建建设与与改造造中。。关于国外Evd发展情情况的的说明明：2022/11/2723关于国内Evd研究情情况的的说明明：1999年铁道道部立立项的的科技技研究究开发发计划划项目目“秦沈客客运专专线路路基关关键技技术研研究（（D）——施工质质量监监控测测试仪仪器的的研制制（合合同编编号99G13）”由石家庄庄铁道道学院院、铁道建建筑研研究设设计院院、铁道部部科学学研究究院三家分分别研研制出出三套套不同同的路路基施施工质质量检检测仪仪器样样机：：2022/11/2724关于国内Evd研究情情况的的说明明：石家庄庄铁道道学院院——路基施施工质质量监监控仪仪铁道建建筑研研究设设计院院——动态变变形模模量测测试仪仪铁道部部科学学研究究院——路基动动刚度度仪2022/11/2725关于国内Evd研究情情况的的说明明：经过了了3年的研研究，，作为为科研研课题题，于于2002年3月通过过了铁铁道部部科技技成果果鉴定定。三三台样样机从从设计计原理理、测测试参参数和和结构构构造造上都都截然然不同同：2022/11/2726关于国内Evd研究情情况的的说明明：石家庄庄铁道道学院院——路基施施工质质量监监控仪仪——检测的的是波波速VR；铁道建建筑研研究设设计院院——动态变变形模模量测测试仪仪——检测的是动动态变形模模量Evd，原理与德德国的LFG型Evd动态变形模模量测试仪仪相同；2022/11/2727关于国内Evd研究情况的的说明：铁道部科学学研究院——路基动刚度度仪——名义上检测测的是动刚刚度，但实实际上的测测试参数的的定义和符符号均没有有明确提出出，外型上上虽然与动动态变形模模量测试仪仪相似，而而实际上设设计原理有有本质的区区别。它只只是简单地地把动应力力和动位移移的比值作作为它的检检测参数，，但按该样样机实际测测出的动应应力并不是是真实的动动应力和动动位移。2022/11/2728关于国内Evd研究情况的的说明：目前，三台台样机均还还没有国产产化产品，，其原因是是：石家庄铁道道学院研制的路基基施工质量量监控仪所所测的波速速VR、铁道部科学学研究院研制的路基基动刚度仪仪所测的动动刚度参数数和试验方方法均没有有纳入规程程、规范，，还有待于于进一步研研究。铁道建筑研研究设计院院研制的动态态变形模量量测试仪由由于元器件件的精度、、制造工艺艺水平及标标定手段所所限，目前前还不具备备产品化条条件。Evd检测设备Evd动态变形模模量测试仪Evd动态变形模模量测试仪仪用途：监控检测土土体承载力力指标——动态变形模模量Evd和地基系数数K30。适用范围：：铁路、公路路、机场、、城市交通通、港口码码头、工业业与民用建建筑的地基基施工质量量监控测试试。特点体积小、重重量轻、便便于携带安装及拆卸卸方便、操操作简便自动化程度度高、测试试速度快性能稳定、、测试精度度高检测费用低低适应范围广广环保型，无无核辐射、、废气等污污染动载测试符符合土体实实际受力状状况Evd动态变形模模量测试仪仪主要结构组组成加载装置①挂（脱））钩装置(带水准泡)②导向杆③落锤④阻尼装置置荷载板①圆形钢板板②传感器沉陷测定仪仪(存储、与电电脑连接)打印机Evd动态变形模模量测试仪仪Evd试验前的准准备平整测试面面放置荷载板板加载装置在在荷载板上上就位用测量电缆缆将沉陷测测定仪与荷荷载板连接接松开搬运锁锁Evd试验步骤打开沉陷测测定仪电源源使导向杆保保持垂直进行三次预预冲击连续三次冲冲击测试显示三次测测试的沉陷陷值S1、S2、S3显示三次平平均沉陷值值Sm和动态变形形模量值Evd储存并打印印测试结果果Evd测试演示Evd动态变形模模量测试仪仪标定德国道路建建设岩土测测试工程规规范(TBBF-StBPartB8.3)1997年颁布授权权的测试标标定机构出厂前标定定每年标定一一次修理后标定定使用者每三个月校校验标定记记录中的落落锤落距Evd相关规范国内1、《铁路工程土土工试验规规程》(TB10102-2004)2、《铁路路基工工程施工质质量验收标标准》（TB10414-2003，J285-2004）3、《京沪高速铁铁路设计暂暂行规定》（2004修订版）4、《京沪高速铁铁路路基施施工暂行规规定》（2004在编）5、《京沪高速铁铁路路基工工程施工质质量验收暂暂行标准》（2004在编）6、《铁路工程质质量检测技技术手册》（2004在编）国外《德国铁路建建设轻型落落锤仪使用用规定》（NGT39）《德国道路建建设土方工工程补充合合同技术条条款和规定定》（ZTVE-StB94)《德国土方工工程基层补补充合同技技术条款》（ZTVE-StB95)《德国交通行行业开挖工工程补充合合同技术条条款和规定定》（ZTVE-StB97)Evd与K30的相关性试试验结果(相关系数））现场室室内细粒土:0.9260.967粗粒土:0.9130.926碎石土:0.9150.946级配碎石:0.9150.947Evd与K30的相关关系系式细粒土:K30=3.45Evd+0.1粗粒土:K30=3.33Evd+6.09碎石土:K30=3.10Evd+14.3级配碎石:K30=3.49Evd+14.4摘自《铁路工程土土工试验规规程》（TB10102-2004）《京沪高速铁铁路设计暂暂行规定》Evd的相关规定定表4.2.2-1级配碎石基基床表层的的压实标准准填料厚度（m）压实标准备注地基系数K30（MPa/m）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配碎石0.7≥190≥55＜18%路堤级配碎石0.55≥190≥55＜18%

当为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时中粗砂0.15≥130≥45注：基床表表层的K30、Evd、n三项指标要要求同时检检测，均必必须满足压压实标准。。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0.7≥190≥55＜18%表4.2.2-3级配砂砾石石基床表层层的压实标标准《京沪高速铁铁路设计暂暂行规定》Evd的相关规定定注：基床表表层的K30、Evd、n三项指标要要求同时检检测，均必必须满足压压实标准。。过渡段级配配碎石填筑筑标准：K30≥150MPa/mEvd≥50MPan＜28%《京沪高速铁铁路设计暂暂行规定》Evd的相关规定定Evd主要应用于于以下两个个方面：一、铁路新新线建设、、既有线提提速改造建建设依据《铁路工程土土工试验规规程》（TB10102-2004）、《铁路路基工工程施工质质量验收标标准》（TB10414-2003，J285-2004）将“Evd动态平板载载荷试验”作为“K30平板载荷试试验”的快速试验验方法，根根据Evd与K30的相关关系系式，由Evd测试值推算算出K30值。Evd主要应用于于以下两个个方面：二、高速客客运专线铁铁路建设依据《京沪高速铁铁路设计暂暂行规定》《京沪高速铁铁路路基施施工暂行规规定》《京沪高速铁铁路路基工工程施工质质量验收暂暂行标准》可将通过“Evd动态平板载载荷试验”取得的动态态变形模量量Evd值直接用于于评判路基基的压实质质量。Evd在既有铁路路提速改建建中的应用用特点胶济线、郑郑徐线、武武九线、浙浙赣线的应应用表明：：时间优势——检测速度快快既有线在不不间断运营营的情况下下，行车密密度大，K30检测一点需需要30—60分钟，而Evd只需要2—3分钟。仪器优势——小型、便携携既有线道碴碴已存在，，检测Evd只需扒开直直径30cm的面积即可可，而K30基准杆还需需要较大的的地方、加加载装置也也需要较大大的空间。。经济优势——检测费用低低Evd检测中不需需要额外的的大吨位加加载装置，，避免了台台班费用，，操作只需需一个人即即可，减少少了人工费费用。安全优势——易于快速撤撤离既有线在不不间断运营营的情况下下，行车密密度大，Evd仪器重量轻轻，一个人人就可以提提起并快速速撤离。LFG型Evd在我国铁路路中的应用用既有线提速速改建（胶济线、郑郑徐线、武武九线、浙浙赣线、呼准线、滨滨洲线、津津浦线、大大秦线）新建高速铁铁路（京沪高速昆昆山试验段段）新建客运专专线（秦沈客运专专线）新建普速铁铁路（新长线、宁宁启线、渝渝怀线、宜宜万线、烟烟大线）京沪高速昆昆山试验段段

路基京沪高速昆昆山试验段段

涵洞—路基过渡段段Evd在胶济线的的使用2004立项、2005开工9条客运专线线铁路工程程武广、郑西西、石太京津、合宁宁、合武温福、福厦厦、甬温规定Evd作为基床表层和和过渡段的的压实标准准《京沪高速铁铁路设计暂暂行规定》Evd的相关规定定表4.2.2-1级配碎石基基床表层的的压实标准准填料厚度（m）压实标准备注地基系数K30（MPa/m）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配碎石0.7≥190≥55＜18%路堤级配碎石0.55≥190≥55＜18%

当为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时中粗砂0.15≥130≥45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0.7≥190≥55＜18%表4.2.2-3级配砂砾石石基床表层层的压实标标准《京沪高速铁铁路设计