高速铁路路基检测技术

高速铁路路基检测技术2023/5/182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）2023/5/183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；2023/5/184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。2023/5/185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）2023/5/186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）2023/5/187K30平板载荷试验《铁路工程土工试验规程》（TB10102—2004）

地基系数K302023/5/188

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。2023/5/189Evd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Evd2023/5/1810《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模量Evd的定义

动态变形模量Evd（英文：dynamicmodulusofdeformation）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=1.5×r×σ/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）；

σ——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σ=0.1MPa；

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2023/5/18131.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2023/5/1815

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：2023/5/1816

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：2023/5/18172023/5/18182023/5/181920三23三/5三/42020三23三/5三/42120三23三/5三/422国际三上广三泛采三用的三是德国HM三P公司生产三的LF三G型Ev三d动态三变形三模量三测试三仪，亦三称“轻型三落锤三仪”（LF三G是“轻型三落锤三仪”的德三文缩三写）三，该三仪器三从开三发应三用至三今己三有20多年三的历三史，三仪器三的性三能、三质量三、功三能以三及软三件已三相当三完善三，居三国际三领先三地位三。德国LF三G型Ev三d动态三变形三模量三测试三仪在我三国有20多台已用三于秦沈三客运三专线、新长三线、宁启三线、渝怀三线、京沪三高速三铁路三昆山三试验三段、胶济三线、武九三线、郑徐三线、滨洲三线、浙赣三线、宜万三线、津浦三线、大秦三线等新三线和三既有三线的三建设三与改三造中三。关于国外Ev三d发展三情况三的说三明：20三23三/5三/423关于国内Ev三d研究三情况三的说三明：19三99年铁三道部三立项三的科三技研三究开三发计三划项三目“秦沈三客运三专线三路基三关键三技术三研究三（D）——施工三质量三监控三测试三仪器三的研三制（三合同三编号99三G1三3）”由石家三庄铁三道学三院、铁道三建筑三研究三设计三院、铁道三部科三学研三究院三家三分别三研制三出三三套不三同的三路基三施工三质量三检测三仪器三样机三：20三23三/5三/424关于国内Ev三d研究三情况三的说三明：石家三庄铁三道学三院——路基三施工三质量三监控三仪铁道三建筑三研究三设计三院——动态三变形三模量三测试三仪铁道三部科三学研三究院——路基三动刚三度仪20三23三/5三/425关于国内Ev三d研究三情况三的说三明：经过三了3年的三研究三，作三为科三研课三题，三于20三02年3月通三过了三铁道三部科三技成三果鉴三定。三三台三样机三从设三计原三理、三测试三参数三和结三构构三造上三都截三然不三同：20三23三/5三/426关于国内Ev三d研究三情况三的说三明：石家三庄铁三道学三院——路基三施工三质量三监控三仪——检测三的是三波速VR；铁道三建筑三研究三设计三院——动态三变形三模量三测试三仪——检测三的是三动态三变形三模量Ev三d，原三理与三德国三的LF三G型Ev三d动态三变形三模量三测试三仪相三同；20三23三/5三/427关于国内Ev三d研究三情况三的说三明：铁道三部科三学研三究院——路基三动刚三度仪——名义三上检三测的三是动三刚度三，但三实际三上的三测试三参数三的定三义和三符号三均没三有明三确提三出，三外型三上虽三然与三动态三变形三模量三测试三仪相三似，三而实三际上三设计三原理三有本三质的三区别三。它三只是三简单三地把三动应三力和三动位三移的三比值三作为三它的三检测三参数三，但三按该三样机三实际三测出三的动三应力三并不三是真三实的三动应三力和三动位三移。20三23三/5三/428关于国内Ev三d研究三情况三的说三明：目前三，三三台样三机均三还没三有国三产化三产品三，其三原因三是：石家三庄铁三道学三院研制三的路三基施三工质三量监三控仪三所测三的波三速VR、铁道三部科三学研三究院研制三的路三基动三刚度三仪所三测的三动刚三度参三数和三试验三方法三均没三有纳三入规三程、三规范三，还三有待三于进三一步三研究三。铁道三建筑三研究三设计三院研制三的动三态变三形模三量测三试仪三由于三元器三件的三精度三、制三造工三艺水三平及三标定三手段三所限三，目三前还三不具三备产三品化三条件三。Evd检测三设备Evd动态三变形三模量三测试仪Evd动态三变形三模量三测试三仪用途三：监控三检测三土体三承载三力指三标——动态三变形三模量Evd和地三基系三数K30。适用三范围三：铁路三、公三路、三机场三、城三市交三通、三港口三码头三、工三业与三民用三建筑三的地三基施三工质三量监三控测三试。特点体积三小、三重量三轻、三便于三携带安装三及拆三卸方三便、三操作三简便自动三化程三度高三、测三试速三度快性能三稳定三、测三试精三度高检测三费用三低适应三范围三广环保三型，三无核三辐射三、废三气等三污染动载三测试三符合三土体三实际三受力三状况Evd动态三变形三模量三测试三仪主要三结构三组成加载三装置①挂三（脱三）钩三装置(带水三准泡)②导向三杆③落三锤④阻三尼装三置荷载三板①圆三形钢三板②传三感器沉陷三测定三仪(存储三、与三电脑三连接)打印三机Evd动态三变形三模量三测试三仪Evd试验三前的三准备平整三测试三面放置三荷载三板加载三装置三在荷三载板三上就三位用测三量电三缆将三沉陷三测定三仪与三荷载三板连三接松开三搬运三锁Evd试验三步骤打开三沉陷三测定三仪电三源使导三向杆三保持三垂直进行三三次三预冲三击连续三三次三冲击三测试显示三三次三测试三的沉三陷值S1、S2、S3显示三三次三平均三沉陷三值Sm和动三态变三形模三量值Evd储存三并打三印测三试结三果Evd测试三演示Evd动态三变形三模量三测试三仪标三定德国三道路三建设三岩土三测试三工程三规范(T三B三BF三-S三tB三P三ar三t三B三8.三3)三19三97年颁三布授三权的三测试三标定三机构出厂三前标三定每年三标定三一次修理三后标三定使用三者每三三个月三校验三标定三记录三中的三落锤三落距Evd相关三规范国内1、《铁路三工程三土工三试验三规程》(三TB三10三10三2-三20三04三)2、《铁路三路基三工程三施工三质量三验收三标准》（TB三10三41三4-三20三03，J2三85三-2三00三4）3、《京沪三高速三铁路三设计三暂行三规定》（20三04修订三版）4、《京沪三高速三铁路三路基三施工三暂行三规定》（20三04在编三）5、《京沪三高速三铁路三路基三工程三施工三质量三验收三暂行三标准》（20三04在编三）6、《铁路三工程三质量三检测三技术三手册》（20三04在编三）国外《德国三铁路三建设三轻型三落锤三仪使三用规三定》（NG三T3三9）《德国三道路三建设三土方三工程三补充三合同三技术三条款三和规三定》（ZT三VE三-S三tB三94三)《德国三土方三工程三基层三补充三合同三技术三条款》（ZT三VE三-S三tB三95三)《德国三交通三行业三开挖三工程三补充三合同三技术三条款三和规三定》（ZT三VE三-S三tB三97三)Evd与K30的相三关性三试验三结果(相关三系数三）现场三室内细粒三土:0.三92三6三0.三96三7粗粒三土:三0.三91三3三0.三92三6碎石三土:三0.三91三5三0.三94三6级配三碎石:三0.三91三5三0.三94三7Evd与K30的相三关关三系式细粒三土:K30=三3.三45Evd+三0.三1粗粒三土:K30=三3.三33Evd+三6.三09碎石三土:K30=三3.三10Evd+三14三.3级配三碎石:K30=三3.三49Evd+三14三.4摘自《铁路三工程三土工三试验三规程》（TB三10三10三2-三20三04）《京沪三高速三铁路三设计三暂行三规定》Evd的相三关规三定表级配三碎石三基床三表层三的压三实标三准填料厚度（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：三基床三表层三的K30、Evd、n三项三指标三要求三同时三检测三，均三必须三满足三压实三标准三。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%表级配三砂砾三石基三床表三层的三压实三标准《京沪三高速三铁路三设计三暂行三规定》Evd的相三关规三定注：三基床三表层三的K30、Evd、n三项三指标三要求三同时三检测三，均三必须三满足三压实三标准三。过渡三段级三配碎三石填三筑标三准：K30≥15三0M三Pa三/mEvd≥5三0M三Pan＜28三%《京沪三高速三铁路三设计三暂行三规定》Evd的相三关规三定Evd主要三应用三于以三下两三个方三面：一、三铁路三新线三建设三、既三有线三提速三改造三建设依据《铁路三工程三土工三试验三规程》（TB三10三10三2-三20三04）、《铁路三路基三工程三施工三质量三验收三标准》（TB三10三41三4-三20三03，J2三85三-2三00三4）将“Ev三d动态三平板三载荷三试验”作为“K3三0平板三载荷三试验”的快三速试三验方三法，三根据Ev三d与K3三0的相三关关三系式三，由Ev三d测试三值推三算出K3三0值。Evd主要三应用三于以三下两三个方三面：二、三高速三客运三专线三铁路三建设依据《京沪三高速三铁路三设计三暂行三规定》《京沪三高速三铁路三路基三施工三暂行三规定》《京沪三高速三铁路三路基三工程三施工三质量三验收三暂行三标准》可将三通过“Ev三d动态三平板三载荷三试验”取得三的动三态变三形模三量Ev三d值直三接用三于评三判路三基的三压实三质量三。Evd在既三有铁三路提三速改三建中三的应三用特三点胶济三线、三郑徐三线、三武九三线、三浙赣三线的三应用三表明三：时间三优势——检测三速度三快既有三线在三不间三断运三营的三情况三下，三行车三密度三大，K30检测三一点三需要30—60分钟三，而Evd只需三要2—3分钟三。仪器三优势——小型三、便三携既有三线道三碴已三存在三，检三测Evd只需三扒开三直径30三cm的面三积即三可，三而K30基准三杆还三需要三较大三的地三方、三加载三装置三也需三要较三大的三空间三。经济三优势——检测三费用三低Evd检测三中不三需要三额外三的大三吨位三加载三装置三，避三免了三台班三费用三，操三作只三需一三个人三即可三，减三少了三人工三费用三。安全三优势——易于三快速三撤离既有三线在三不间三断运三营的三情况三下，三行车三密度三大，Evd仪器三重量三轻，三一个三人就三可以三提起三并快三速撤三离。LF三G型Evd在我三国铁三路中三的应三用既有三线提三速改三建（胶济三线、三郑徐三线、三武九三线、三浙赣三线、呼准三线、三滨洲三线、三津浦三线、三大秦三线）新建三高速三铁路三（京沪三高速三昆山三试验三段）新建三客运三专线三（秦沈三客运三专线）新建三普速三铁路三（新长三线、三宁启三线、三渝怀三线、三宜万三线、三烟大三线）京沪三高速三昆山三试验三段三路基京沪三高速三昆山三试验三段三涵洞—路基三过渡三段Evd在胶三济线三的使三用20三04立项三、20三05开工9条客三运专三线铁三路工三程武广三、郑三西、三石太京津三、合三宁、三合武温福三、福三厦、三甬温规定Evd作为基床三表层三和过三渡段三的压三实标三准《京沪三高速三铁路三设计三暂行三规定》Evd的相三关规三定表级配三碎石三基床三表层三的压三实标三准填料厚度（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%表级配三砂砾三石基三床表三层的三压实三标准《京沪三高速三铁路三设计三暂行三规定》Evd的相三关规三定注：三基床三表层三的K30、Evd、n三项三指标三要求三同时三检测三，均三必须三满足三压实三标准三。过渡三段级三配碎三石填三筑标三准：K30≥15三0M三Pa三/mEvd≥5三0M三Pan＜28三%《京沪三高速三铁路三设计三暂行三规定》Evd