《铁路路基施工与维护》课件-项目十一 检测技术

1.路基沉降监测技术目录CONTENTS1路基工后沉降要求2路基沉降监测3路基信息化施工4测量资料整理分析5路基沉降推算路基工后沉降要求铁路路基施工与维护01路基变形控制是客运专线路基设计施工的关键路基变形地基及路堤工后沉降列车动荷载作用下路基面弹性变形列车动荷载作用下路基基床产生的累计变形

工后沉降指铺轨工程完成以后，基础设施产生的沉降量。

如铺轨后线下构筑物发生不均匀沉降，将导致线路维修成本的增加；当线下构筑物发生不均匀沉降超出无砟轨道扣件可调范围而无法通过扣件进行调整时，将导致不得不对线下构筑物进行维修。线下构筑物不均匀沉降还会导致轨道板开裂，将引起轨道构件的更换或维修。客运专线无砟轨道必须严格控制线下构筑物的沉降，特别是不均匀沉降。客运专线工后沉降控制标准序号项目300km/h（有砟）300km/h（无砟）250km/h1路基≤5cm≤3cm≤10cm2过渡段≤3cm路基与桥台、隧基础沉降差≤0.5cm≤8cm3年平均沉降速率≤2cm/年不均匀沉降≤2cm/20m折角<1/1000≤3cm/年路基沉降监测铁路路基施工与维护02路基沉降观测可分为两类

一、是通过埋设观测桩，利用高精度的水准测量设备、位移测量设备来监测路基的沉降和位移的常规方法二、是利用现代高科技电子设备，通过沉降检测仪表准确地测量路基的沉降和位移。第一种第二种优点检测方案费用相对低廉。自动化程度高，具有检测人员工作量小，精度高，对路基施工影响较小。缺点测量人员工作量大，容易受环境因素影响，沉降设备的埋设对路基施工影响较大。检测方案设备费用相对较高。沉降观测仪器设备地基沉降观测可采用沉降板、剖面沉降管、位移计等方法进行监测。沉降板简单、实用、可靠，是常用的地基沉降观测方法。普通沉降板由底板、测杆和保护套管组成，见右图。底板可采用混凝土预制或采用钢板，底板尺寸为50cm×50cm×5cm；测杆采用Φ40mm钢管，与底板固定在垂直位置上；保护管采用塑料套管，套管尺寸以能套住测杆并使标尺能进入为宜。随着填土增高，测杆和套管亦相应接高，每节长不超过1.0m。接高后测杆顶面应略高于套管上口，测杆顶用顶帽封住管口，避免填料落入管内而影响测杆下沉自由度。沉降观测仪器设备沉降观测断面设置原则路基沉降观测以路基面沉降观测和地基沉降观测为主。

路基变形监测主要包括：路基面的沉降观测地基沉降观测路基坡脚位移观测过渡段沉降观测(1)沉降变形观测断面应根据不同的地基条件，不同的结构部位等具体情况设置；测点的设置位置应满足设计要求，同时还应针对施工掌握的地质、地形等情况调整或增设。

(2)路基面和地基沉降观测点应设在同一横断面上。沉降观测断面设置原则(3)路基面观测断面沿线路方向的间距一般不大于50m,地势平坦、地基条件均匀良好的路堑、高度小于5m的路堤可放宽到100m；地形、地质条件变化较大地段应适当加密观测断面。软土及松软地段，一般每隔20～50m设一观测断面或按照设计要求加密；过渡段，可分别在过渡段范围内设置3～5个观测断面或按照设计要求布置。每一观测断面观测基桩设置见下图。地基设沉降板，左侧或右侧路肩处设沉降板1个,左线或右线中心和路基中心板设置沉降板各1个；路基成型后在左侧、右侧路肩设置沉降观测桩各1个,左线或右线中心设置1个和路基中心设置沉降观测桩1个，各观测桩及沉降板在同一断面上。有设计要求的按照设计布置。一个断面共设几个沉降板？路基沉降观测点设置横断面图地基处理完毕,路基本体施工前，按沉降板设计位置放线，将沉降板埋置在已加固处理完毕的路基地基顶面，然后回填土夯实，沉降板埋好后，设置醒目标志，以防施工时损坏。时间-填土高-沉降量”关系曲线图沉降观测频次控制要求（1）路基填筑过程中沉降观测要求在施工期间一般每一填筑层应进行一次观测，在沉降量急剧加大的情况下，每天观测次数不应少于3次。当两次填筑时间间隔较长时，每3天至少观测一次，观测精度应准确到±1mm。特别是路基填筑达临界高度时应加强观测，密切注意路基的沉降量。当路堤中心线地面沉降速率每昼夜大于10mm，或坡脚水平位移速率每昼夜大于5mm时，应立即停止填筑，待观测值恢复到限值以内再进行填筑。2.路基检测一、高速铁路路基检测必要性二、孔隙率n三、压实系数K四、地基系数K30五、动态变形模量Evd六、静态变形模量Ev2主要内容一、铁路路基检测的必要性1.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。2.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。灌水法灌砂法气囊法二、孔隙率（n）三、压实系数（K）压实系数指路基经压实实际达到的干密度与由击实试验得到的试样的最大干密度的比值K。路基的压实质量以施工压实度K（%）表示。压实系数愈接近1，表明压实质量要求越高。最大干密度相对应的含水量是最佳含水量，而不是最小含水量。三、压实系数（K）干密度指的是土的孔隙中完全没有水时的密度，即固体颗粒的质量与土的总体积之比值。土的最大干密度一般常在1.4~1.7g/cm3。干密度反映了土的孔隙比，因而可用以计算土的孔隙率，它往往通过土的密度及含水率计算得来，但也可以实测。土的干密度一般常在1.4~1.7g/cm3。含水率指土中自由水的质量在土体总质量中的百分比。三、压实系数（K）最大干密度：在击数一定时，当含水率较低时，击实后的干密度随着含水率的增加而增大；而当含水率达到某一值时，干密度达到最大值，此时含水率继续增加反而招致干密度的减小。干密度的这一最大值称为最大干密度，与它对应的含水率称为最优含水率。1.环刀法2.灌水法3.灌砂法4.气囊法5.核子湿度密度仪三、压实系数（K）利用图片文字和其他手段，描述每种方法所用仪器、试验过程、数据处理和注意事项。K30试验主要是对填筑压实后的路基进行的地基系数检测。其原理是在路基土上用直径30cm的刚性荷载板垂直分级加荷，测得下沉量S与荷载强度P的关系曲线，取1.25mm下沉量S1.25对应的荷载强度P1.25，计算K30值，即地基系数。K30试验仪器主要由荷载板、千斤顶、百分表、基准支架及反力装置组成。四、K30试验地基系数K30实际上是一个地基刚度系数的概念。2025/4/242025/4/242.49五、静态变形模量静态变形模量是西欧、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0.04MPa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0.04MPa加载，分级加载到最后一级荷载的沉降稳定后，开始卸载，卸载梯度按最大荷载的0.5或0.25倍逐级进行，全部荷载卸除后记录其残余变形，之后又开始另一加载循环。采用d=30cm的荷载板试验计算变形模量时，荷载一直加到沉降值达5mm或承压板正应力达到0.5MPa为止。静态变形模量Ev2为了更有效地分析土的变形性质和承载能力，采用了二次循环静载法，其结果采用静态变形模量Ev2表示。变形模量Ev1和Ev2试验也属于平板载荷试验，在高速铁路主要是对填筑压实后的路基进行的地基变形模量检测。在试验装备上与地基系数K30是及其相似的。主要差别在于操作步骤与资料整理和计算方法的不同。Ev2静态变形模量测试仪Ev2静态变形模量测试仪2025/4/2444EV2检测2025/4/2445静态变形模量Ev2测试仪2025/4/24462025/4/2447六、动态变形模量Evd

动态变形模量（Evd）是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。式中：Evd——为动态变形模量（MPa）；r——为圆形刚性荷载板的半径（mm）；σ——为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——为实测荷载板下沉幅值，即荷载板的沉陷值（mm）；1.5——为荷载板形状影响系数；Evd

=1.5×r×σ/s实测结果采用公式Evd=22.5/s计算。

动态变形模量定义

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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。

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动态变形模量测试仪

主要结构组成加载装置①挂（脱）钩装置(带水准泡)②导向杆③落锤④阻尼装置荷载板①圆形钢板②传感器沉陷测定仪(存储、与电脑连接)打印机

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动态变形模量测试仪1.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

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

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动态变形模量测试仪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

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试验前的准备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

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试验步骤

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测试演示Evd与K30的相关性参考表土的种类相关系数相关关系细粒土0.926K30

=3.45Evd

+0.1粗粒土0.913K30

=3.33Evd

+6.09碎石土0.915K30

=3.10Evd

+14.3级配碎石0.915K30

=3.49Evd

+14.4《最新高速铁路设计规定》Evd在既有铁路提速改建中的应用优点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30—60分钟，而Evd只需要2—3分钟。时间优