高速铁路路基质量检测-路基常见病害及检测诊治

路基质量检测1低应变检测2静力触探3动力触探4承载力5地基系数k306二次变形模量7动态变形模量路基质量检测教学目标：掌握路基质量验收标准；掌握地基系数K30、ev2、evd的概念；掌握平板荷载试验的适用条件；熟练掌握地基系数测试方法；熟练掌握实验结果的计算与制图。低应变检测PART1概念：路基质量检测低应变检测低应变检测是对桩身完整性的检测，指在桩顶施加一个动态力（动荷载），动态力可以是瞬态冲击力或稳态激振力。桩-土系统在动态力的作用下产生动态响应，采用不同功能的传感器在传感器的桩顶测动态响应信号（如位移、速度、加速度信号），通过对信号的时域分析或传递函数分析，判断桩身结构完整性。方法原理路基质量检测低应变检测将嵌入土中的桩基当作阻尼介质中的上端自由、下端固结的一维弹性杆（各向同性均匀体），当在桩顶施加一脉冲激振力F（t）时，桩身质点因受迫振动产生弹性波沿桩体向下传播，当波遇到桩身因存在断裂、扩径、缩径、离析等缺陷而形成波阻抗界面时,产生波的反射,并被安置在桩顶的传感器接收,通过对接收的反射波波形、振幅、相位、频率及平均波速等分析,综合判别桩基的结构完整性,确定缺陷部位和程度,从而对桩的质量作出综合评价。桩身完整性分类表路基质量检测低应变检测或稳态或稳态Ⅰ桩身完整。Ⅱ桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥。Ⅲ桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响。Ⅳ桩身存在严重缺陷，应进行工程处理。要求：路基质量检测低应变检测用反射波法，对每一根被检测的单桩均应进行二次以上重复测试；对同一根基桩，三次锤击所形成的三条波形曲线在形态、振幅及相位上应基本一致，采集数据方算合格。仪器设备路基质量检测低应变检测仪器设备路基质量检测低应变检测静力触探PART2原理路基质量检测静力触探用准静力（相对动力触探而言，没有或很少冲击荷载）将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。适用条件路基质量检测静力触探静力触探主要适用于粘性土、粉性土、砂性土。就黄河下游各类水利工程、工业与民用建筑工程、公路桥梁工程而言，静力触探适用于地面以下50m内的各种土层，特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的软粘土地层的勘察，更适合采用静力触探进行勘察。工作特点路基质量检测静力触探静力触探既是一种原位测试手段，也是一种勘探手段，它和常规的钻探——取样——室内试验等勘探程序相比，具有快速、精确、经济和节省人力等特点。此外，在采用桩基工程勘察中，静力触探能准确地确定桩端持力层等特征也是一般常规勘察手段所不能比拟的。动力触探PART3圆锥动力触探(DPT)是利用一定的锤击能量，将一定的圆锥探头打入土中，根据打入土中的阻抗大小判别土层的变化，对土层进行力学分层，并确定土层的物理力学性质，对地基土作出工程地质评价。通常以打入土中一定距离所需的锤击数来表示土的阻抗，也有以动贯入阻力来表示土的阻抗。路基质量检测动力触探路基质量检测动力触探优点圆锥动力触探的优点是：设备简单、操作方便、工效较高、适应性强，并具有连续贯入的特性。对难以取样的砂土、粉土、碎石类土等，对静力触探难以贯入的土层，圆锥动力触探是十分有效的勘探测试手段。路基质量检测动力触探缺点圆锥动力触探的缺点是：不能采样对土进行直接鉴别描述，试验误差较大，再现性差。路基质量检测动力触探用途：1划分不同性质的土层。当土层的力学性质有显著差异，而在触探指标上有显著反映时，可利用动力触探进行分层和定性地评价土的均匀性，检查填土质量，探查滑动带、土洞和确定基岩面或碎石土层的埋藏深度等。路基质量检测动力触探用途：2确定土的物理力学性质。确定砂土的密实度和黏性土的状态，评价地基土和桩基承载力，估算土的强度和变形参数等。静载试验PART4路基质量检测静载试验就是指按桩的使用功能，分别在桩顶逐级施加轴向压力、轴向上拔力或在桩基承台底面标高一致处施加水平力，观测桩的相应检测点随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移，判定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。路基质量检测静载试验适用范围单桩竖向抗压静载荷试验、单桩水平静载荷试验、单桩竖向抗拔静载荷试验、地基处理的静载荷试验、天然地基的平板竖向静载荷试验等。路基质量检测静载试验使用设备

千斤顶、荷重传感器、位移传感器、百分表路基质量检测静载试验路基质量检测静载试验地基系数PART5路基质量检测地基系数概念：地基系数K30是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验，取第一次加载测得的应力—位移（σ—s）曲线上s为1.25mm所对应的荷载σs，按K30=σs/1.25计算得出，单位:MPa/m。对于温克勒假设计算土抗力是这样表示：某深度处单位面积地基土产生单位位移所需施加的力。单位KN/m。路基质量检测地基系数适用条件：K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1/4的各类土和土石混合填料。

由于K30的荷载板直径只有300mm。因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值，否则颗粒粒径过大，级配不均匀，K30的测试结果就会带来较大的误差，难以真实反映路基的压实情况。路基质量检测地基系数适用条件：平板载荷试验的测试有效深度范围为400～500mm。

由于K30平板载荷试验成果所反映的是压板下大约1．5倍压板直径深度范围内地基土的性状，因此要想真实全面地反映更深土层的情况，尚需结合其他的检测手段进行综合评定。路基质量检测地基系数适用条件：对于粗、细粒均质土，宜在压实后2～4h内进行。

测试面必须是平整无坑洞的地面。

对于粗粒土或混合料造成的表面凸凹不平，应铺设一层约2～3mm的干燥中砂或石膏腻子。测试面必须远离震源，以保持测试精度。

路基质量检测地基系数适用条件：对于粗、细粒均质土，宜在压实后2～4h内进行。

雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。路基质量检测地基系数仪器设备荷载板加载装置反力装置下沉量测量装置辅助工具路基质量检测地基系数仪器设备荷载板为圆形钢板,其直径为30cm、板厚为25mm。荷载板上应带有水准泡。荷载板路基质量检测地基系数仪器设备液压千斤顶与手动油泵,通过高压油软管连接。千斤顶顶端应设置球铰，并配有可调节丝杆和加长杆件，以便与各种不同高度的反力装置相适应。选用荷载应大于或等于50kN。

加载装置：（1）路基质量检测地基系数仪器设备液压油软管长度至少为2m，两端应装有自动开闭阀门的快速接头，以防止液压油漏出。

（2）加载装置：路基质量检测地基系数仪器设备手动液压泵上应装有一个可调节减压阀，可准确地分级对荷载板实施加、卸载。

加载装置：（3）路基质量检测地基系数仪器设备测压表量程应达到最大试验荷载的1.25倍,精度不低于0.6级。

（4）加载装置：路基质量检测地基系数仪器设备当使用测力计直接测量加荷荷载时，测力计精度应达到1%。

加载装置：（5）路基质量检测地基系数仪器设备反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10kN。

反力装置路基质量检测地基系数试验操作步骤下沉量测量装置由测桥和测表组成。测桥是用于安装测表固定支架或作为测表量测基准面，由长度大于3m的支撑粱和支撑座组成，当跨度为4m时其截面系数应大于或等于8cm。路基质量检测地基系数试验操作步骤下沉量测量装置测表宜配置3～4个精度为0.01mm的百分表或电子数显百分表,量程应不小于10mm,每个测表应配有可调式固定支架。

路基质量检测地基系数仪器设备铁锹、钢板尺（长400mm）、毛刷、圬工泥刀、刮铲、水准仪、铅垂、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮阳挡风设施等。其他路基质量检测地基系数试验操作步骤场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去松土。当处于斜坡上时，应将荷载板支撑面做成水平面。路基质量检测地基系数安置平板载荷仪：

（1）将荷载板放置于测试地面上，应使荷载板与地面良好接触，必要时可铺设一薄层干燥砂（2～3mm）或石膏腻子。当用石膏腻子做垫层时，应在荷载板底面上抹一层油膜，然后将荷载板安放在石膏层上，左右转动荷载板并轻轻击打顶面，使其与地面完全接触，与此同时可借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。

路基质量检测地基系数安置平板载荷仪：

（2）将反力装置承载部分安置于荷载板上方，并加以制动。反力装置的支撑点必须距荷载板外侧边缘1m以外。路基质量检测地基系数安置平板载荷仪：

（3）将千斤顶放置于反力装置下面的荷载板上，可利用加长杆和通过调节丝杆，使千斤顶顶端球铰座紧贴在反力装置承载部位上，组装时应保持千斤顶垂直不出现倾斜。路基质量检测地基系数安置平板载荷仪：

（4）安置测桥，测桥支撑座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支承点1m以外。测表的安放必须相互对称，并且应与荷载板中心保持等距离。

路基质量检测地基系数加载试验：

01为稳固荷载板,预先加0.01MPa荷载，约30秒钟，待稳定后卸除荷载，将百分表读数调至零或读取百分表读数作为下沉量的起始读数。

路基质量检测地基系数加载试验：

02以0.04MPa的增量，逐级加载。每增加一级荷载，应在下沉量稳定后，读取荷载强和下沉量读数。

路基质量检测地基系数加载试验：

03当总下沉量超过规定的基准值（1.25mm），或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或者达到地基的屈服点，试验即可终止。

路基质量检测地基系数加载试验：

04当试验过程出现异常时(如荷载板严重倾斜,荷载板过度下沉),应将试验点下挖相当于荷载板直径的深度，重新进行试验。对出现的异常应在试验记录表中注明。路基质量检测地基系数操作流程图测试面准备安置平板荷载仪加载试验绘制曲线计算K30路基质量检测地基系数适用条件和要求粒径不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合填料。01路基质量检测地基系数适用条件和要求02有效测试深度范围为400mm~500mm路基质量检测地基系数适用条件和要求>>03应消除土体含水量变化的影响。路基质量检测地基系数适用条件和要求04应在压实后2~4h内测试路基质量检测地基系数适用条件和要求05测试面应平整路基质量检测地基系数适用条件和要求06应避开雨天或风力大于6级天气。二次变形模量PART6路基质量检测二次变形模量概念二次变形模量Ev2

的检测，是在施工现场通过圆形承载板和加载装置对土路基进行静态平板载荷试验，一次加载和卸载后，再进行二次加载，用测得的二次加载应力－位移(σ－s)曲线来计算Ev2值的试验方法。路基质量检测二次变形模量原理由于土是弹塑性体，在平板载荷试验中，一次加载后的卸载σ－s曲线上，σ为零时，s并不为零，即土体由于塑性的存在发生了不可恢复的残余变形。二次加载时，由于已消除了土体的部分塑性变形，得到的二次加载σ－s曲线更能反映土体的弹性变形能力。路基质量检测二次变形模量土体的变形模量Ev值是通过一次加载或重复加载测得的应力—位移曲线上0.3σ0max和0.7σ0max之间的位移割线斜率来确定的。路基质量检测二次变形模量二次变形模量Ev2由一次加载曲线求得的变形模量值为一次变形模量，用Evl

表示；由二次加载曲线求得变形模量值为二次变形模量，用Ev2表示。路基质量检测二次变形模量测试步骤：预加载：应预先加0.01MPa荷载约30s，待稳定后卸除荷载，将沉降量测表读数调零。路基质量检测二次变形模量加载与卸载应符合下列要求：变形模量Ev2试验第一次加载应分为6级，并以大致相等的荷载增量(0.08MPa)逐级加载，达到最大荷载为0.5MPa或沉降量达到5mm时所对应的应力后，再进行卸载。01路基质量检测二次变形模量加载与卸载应符合下列要求：02承载板卸载应按最大荷载的50％、25％和0三级进行。路基质量检测二次变形模量加载与卸载应符合下列要求：03卸载后，按照第一次加载的操作步骤，并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载，直至第一次所加最大荷载的倒数第二级。路基质量检测二次变形模量加载与卸载应符合下列要求：04每级加载或卸载过程必须在1min内完成。路基质量检测二次变形模量加载与卸载应符合下列要求：05加载或卸载时，每级荷载的保持时间为2min，在该过程中荷载应保持恒定。路基质量检测二次变形模量加载与卸载应符合下列要求：06试验中若施加了比预定荷载大的荷载时，应保持该荷载，并将其记录在试验记录表中，加以注明。动态变形模量PART7路基质量检测动态变形模量

r——圆形刚性荷载板的半径(mm);σ——荷载板下的最大动应力，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=17ms时标定得到的，即σ＝0.1MPa;s——实测荷载板下沉幅值(mm);路基质量检测动态变形模量动态变形模量测试仪及工作原理Evd动态变形模量测试仪也称轻型落锤仪，该仪器的工作原理是利用落锤从一定高度自由下落在弹簧阻尼装置上，产生的瞬间冲击荷载，通过弹簧阻尼装置及传力系统传递给Φ300mm的承载板，在承载板下面(即测试面)产生符合列车高速运行时对路基面所产生的动应力，使承载板发生沉陷s，即阻尼振动的振幅，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。路基沉降观测的目的及要求预测沉降趋势,确定预压卸荷时间和结构面及路面施工时间提供施工期间沉降土方量的计算依据根据观测数据控制,调整填土速率预测工后沉降,使工后沉降控制在设计允许范围之内通过实测沉降量,预测沉降量并验证设计合理性;进行设计的再优化,控制和保证工程的建设质量有基准点沉降变形的观测点工作基点路基沉降观测的目的及要求路基观测点位的设置要求每个断面需埋设3个沉降观测设备全幅埋设，应将3个设备分别埋于左路肩、路中心、右路肩路基沉降观测的目的及要求沉降变形观测点的设置每个断面需埋设3个沉降观测设备半幅埋设时，将3个设备分别埋于路肩、1/4路面总宽处、路中心路基沉降观测的目的及要求沉降变形观测点的设置路基沉降观测的目的及要求路基观测断面的设置对于路基断的设置，应在沿各线路的方向上每隔一定距离即进行设置，且间距应保证在50m以内，选择在地势较为平坦、地质条件相对较好的路基进行设置，而对于一些地质条件相对较差的区域地段则应适当的增加测设断面的设置路基沉降观测的方法及精度、频次要求路基沉降观测的方法及精度、频次要求路基沉降路基沉降：道路的基础由于受到外界的力或是自身的重力作用而下沉的现象横剖仪横断面的沉降观测法水准仪路肩沉降观测桩观测法水准仪沉降板沉降观测法路基沉降观测的方法及精度、频次要求路基沉降观测路基沉降观测的方法及精度、频次要求横剖仪横断面的沉降观测法首先在观测前就用水准仪将横断面一端的观测桩桩顶的高程测设出来