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1、铁路路基检测技术一、路基填料l1、普通填料分类l普通填料按粗径大小可分为三大类：巨粒土、 粗粒土和细粗土。l巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形 状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，分 为A、B、C、D组。l名词解释l1） 不均匀系数：lCu=d60/d10 和曲率系数Cc一样用于填料颗粒级配分析。（ Cc=d30/d10*d60）l 级配良好（Cu5 且Cc=13）， 不良（Cu5且Cc13）ld10、d30、d60分别为颗粒级配曲线上相应于总质量10%、30%、60%含 量颗粒的粒径。l2） 层间反滤准则：l 上下层填料应遵守相互防止渗混及穿透的准则，保证相邻层粒径之间良 好的匹配，
2、以便于碾压密实。l 具体公式： D15/D854l D15：相邻填层中，颗粒较粗层填料的颗粒级配曲线中相应于总质量15% 含量颗粒粒径。l D85：相邻填层中，颗粒较细层填料的颗粒级配曲线中相应于总质量85% 含量颗粒的粒径。l3） 层间匹配：l 相邻层之间粒径相互匹配，不应相隔过远，造成层与层的级配间隙。应 遵守以下具体公式： D50/d5025l D50：（相邻层填料）在颗粒级配曲线中相应于总质量50%含量颗粒的 粒径。l d50：（相邻层填料）在颗粒级配曲线中相应于总质量50%含量颗粒的 粒径。颗粒级配曲线2.改良土的分类l2.1改良方法分类l填料改良：是指在原土中添加某种材料，使之与土
3、发生一定的物 理化学反应，以改变原土的物理力学性质。填料改良已在国内外 高速铁路、公路土方工程中广泛应用，各国均制订自己的“技术准 则”或“工法”。l物理改良：通过在原土中添加某种粒径的土（石）料，改善其 级配（Cc，Cu）特性，提高物理力学性能及压实性。l化学改良：通过在原土中添加固化剂（水泥、石灰、粉煤灰等 ）使之发生物理化学反应，如阳离子交换、胶凝、碳化结块等作 用，改善土的物理力学性质，增加强度。同时，降低填料的含水 量，便于施工、压实。l填料改良应通过试验提出最佳掺合料、最佳配合比及改良后的强 度等指标。l2.2改良土填料施工工艺分类l改良填料施工工艺可分为：场拌法，路拌法和集中路拌
4、法。l场拌法：采用专用的破碎、拌和机械工厂化生产。主要优点是 拌和均匀，质量易控，但成本高、效率低。主要工艺流程：填料 摊铺、晾晒-含水量检测-填料入仓-机械破碎-粒径检测-添 加剂含量检测-添加剂+破碎料机械拌和-均匀性检测-出场- 摊铺、平整、碾压。l路拌法：采用路拌机械在路堤施工现场拌和。方法简便，成本 低,一般限用于含水量变化对压实效果影响较小的土类。但受气候 影响大，污染较大，改良土的质量不易稳定。主要工艺流程：填 料摊铺、晾晒-添加剂含量检测-拌和-含水量、均匀性检测- 平整、碾压。l集中路拌法：采用路拌机械集中在场地（如取土场、专用拌和 场）内拌和，其拌和工艺与路办法相同。可减少
5、对施工沿线的污 染。 3.级配碎石、级配砂砾石l3.1级配碎石的技术要求l 级配碎石可取天然砂砾材料，也可由开山块石或天然卵石、砾石经 破碎、筛选而成。l 级配碎石料的粒径级配应符合表20.1的规定，且0.5mm筛以下的细 集料中通过0.075mm筛的颗粒含量应小于等于66。l 在粒径大于16mm的粗颗粒中带有破碎面的颗粒所 占的质量百分率不少于30%。l 级配碎石的性能la 粒径大于1.7mm的集料的洛杉矶的磨耗率不大于 50%。lb 粒径大于1.7mm的集料的硫酸钠溶液浸泡损失率不 大于12。lc 粘土团及其它杂质含量的质量百分率小于等于0.5 。l与上部道床碎石及下部填土之间应满足D15
6、4d85 要求。当与下部填土不能满足此项要求时，基床表层 应采用颗粒级配不同的双层结构，或在基床底层表面 铺设土工合称材料。当下部填土为改良土时，可不受 此项规定限制。 l3.2级配砂砾石技术要求l 颗粒的粒径、级配应符合表20.2的规定l 级配曲线应接近圆滑，某种尺寸的粒径不应过多或过少。l 与上部道床及下部填土之间应满足D154d85的要求。当与下 部填土之间不能满足此项要求时，基床表层应采用颗粒级配不同 的双层结构，或在基床底层表面铺设土工合成材料。但当下部填 土为改良土时，可不受此项规定限制。l 颗粒中细长及扁平颗粒含量不应超过20%；黏土团及有机物含 量不应超过2%。l 粒径小于0.
7、5mm的细集料的液限应小于28，其塑性指数应小 于6。 二、路基检测 1.铁路路基检测指标与检测方法l铁路路基的主体结构由道床、基床、路堤和地基四部 分组成，检测的主要对象是基床和路堤部分，地基也 很重要，主要是对其沉降进行观测。l基床路堤的检测主要是根据相应等级铁路的设计规范 要求，对填筑过程的压实度和力学指标进行控制；单 一指标很难对填料作出全面的反映，如压实系数K达 到设计规范的黏性土在含水率偏高时，其强度却不满 足要求，所以对填料压料质量控制指标就是多方面的 。2.K30平板载荷试验地基系数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。取第一次加载测得应力-位移(-s)曲
8、线上s为1.25mm时所对 应的荷载s,按K30= s/1.25计算得出，单位是MPa/m。2.1测试对象的颗粒级配lK30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。l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。根 据检测经验，K30适用于均匀地基土（如粗、细粒土）的地基系数 检测，对于拌合较均匀的级配碎石也是符合测试要求的，对于颗 粒不均匀的碎石土，其K30检测就难以得出准确可靠的测试结果。l2.2有效测试深度lK30平板载荷试
9、验的测试有效深度范围为400-500mm。l由于K30平板荷载试验结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 结合其他的检测手段进行综合评定。l2.3含水率变化的影响l对于水分发挥快均粒砂，表面结硬壳、软化，或其他原因表层 扰动的土，试验应置于扰动带以下进行。l影响K30测试结果的因素很多，但含水率变化是造成K30测试结 果偶然误差的主要原因。一般来说，路基碾压完毕后，路基含 水率最高时，K30测试结果就小；含水率最底时，测试结果就 大，由于击实处不饱和状态，含水率对其力学性质的影响很大 ，这就造成K30测试结果因含水量变化而离散
10、性大，重复性差 ，为此，现场测试应消除土体含水量变化的影响。l2.4测试时间l对于粗、细粒均质土，宜在压实后2-4h内进行。l在进行K30测试时，发现不同时间的K30测试结果差 别较大，尤其是对级配碎石来讲更为明显。这是由于 不同 的检测时间，基路基的含水量及板结强度不同。 若在碾压完毕后2-3d再进行K30测试,这样虽然结果提 高了，满足了K30的设计要求，但会造成测试结果无 可比性，不可信。因此，为了检测路基填筑质量而进 行的K30试验，只有在碾压完毕后一定时间内进行才 有意义。l2.5测试面的状态l测试面必须是平整无坑洞的地面，对于粗粒土或混合 料造成的表面凹凸不平，应铺设一层2-3mm
11、的干燥中 砂或石膏腻子。此外测试面必须远离震源，以保持测 试精度。2.6天气条件l雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。 2.7测点布置l路堤、基床每填高0.9m，纵向每100m检查2 个断面4个点，路基边缘2m处2点，中间2点；l路堤边坡每100m等间距检查4点，距路基边缘 0.5m，一边两点；l路桥过渡段每一检测层检测2点； 2.8判定标准l设计文件、路基设计规范、路基验标、施工规 范2.9试验要点l1)试验场地准备：对已选定的场地测试面进行整平，并用毛刷扫去松土。 当处于斜坡上时，亦应将荷载板支承面做成水平面。l2)安装平板载荷仪：l安装荷载板：为了保证荷载板与地面的良好接触，可铺设一
12、薄层中砂 （23mm）或石膏腻子，用石膏腻子做垫层时，应在荷载板顶面上抹一 层油膜，然后将荷载板安放在石膏层上转动并轻轻击打顶面。使其与地 面完全接触，同时借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。l安装反力装置：将反力装置（例如：汽车或压路机）驶入测试点，在 使其承载部位正处于荷载板上方之后，加以制动。此时，反力装置的支 承点（以汽车或压路机作为反力装置时系指其车轮或滚筒与地面的接触 点）必须距荷载板外侧边缘1m以外。l安装加载装置：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。l安装下沉量测定装
13、置：测桥支承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。当测桥呈Y型布置时，应安装3个测表，相互呈 120放置；当测桥呈双横杆平行布置时，应安装4个测表呈正方形布置， 或安装2个测表呈对角线布置，不论安装几个测表，都必须与荷载板中心 保持等距离，以便求取平均置，降低误差。l3)加载试验l为稳固荷载板，预先加0.01MPa荷载，约30秒种，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。l以0.04MPa的增量，逐级加载。第增加一级荷载，应等该级荷 载下的下沉量稳定后，读取荷载强度和下沉量读数。当1min的下 沉量不大于该级荷载强度下产生的总下沉量的1%
14、时即可认为下沉 已终止。l当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 告终止。l4)试验点的下挖工作：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。如遇到石块，或不太密实或含水很多或含水很少的土时，均 应在试验记录中注明。l5)由试验结果，绘制荷载下沉量曲线。3.密度试验密度试验分：环刀法、灌砂法、灌水法、水袋法 、气囊法几种。 检测频率：每层沿纵向每100m等间距检查2个断 面6点，每断面左、中、右各1点，左右点距路 基边缘1m处。 检测方法分类：改良土宜采用环刀
15、法、灌砂法； 细粒土、粗粒土或、级配碎石宜采用砂法、灌 水法、水袋法、气囊法。4. Evd动态平板载荷试验 4.1Evd动态平板载荷试验是采用动态变形模量测试仪来 监控检测土体承载力指标动态变形模量Evd的试验 方法。它通过落锤试验和沉陷测定直接测出反映土体 动态特性的指标Evd。 4.2 Evd动态平板载荷试验适用于粒径不大于荷载板直径 1/4的各类土、土石混合料和级配碎石，测试有效深 度范围400500mm。试验时的场地及环境条件应满 足以下要求：l1）测试面宜水平，其倾斜度不大于5；测试面必须 平整无坑洞。若粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平 ，可用少量细中砂补平。l2）试验时测点必须远离
16、振源。 4.3测试结果按平板压力公式计算：l实际使用时，可采用简化公式计算：4.3Evd与K30的相关关系l通过采用“DBM型动态变形模量测试仪”和“K30平板载荷试 验仪”对秦沈客运专线路基的800多组对比试验（其中细粒 土、粗粒土、碎石类土和级配碎石等四类各180组），经 统计分析，建立了Evd与K30的相关关系，见表17.33，可 供参考使用。l 三、地基处理1.地基处理的分类la.置换法：换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、振冲置换 法、强夯置换法、砂石桩法、石灰桩法lb.排水固结：加载预压法、超载预压法、真空预压法、降 低地下水位法、电渗法lc.灌入固化物：深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌 浆法、压密灌浆法、电动化学灌浆法ld.振密、挤密：表层原位压实法、张夯法、振冲密实法、 挤密砂石桩法、爆破挤密法、土桩、灰土桩法、夯实水泥 土桩法、孔内夯扩桩法le.加筋：加筋土法、锚
