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1、铁路路基检测概述摘 要 本文阐述了路基检测技术的发展状况，总结了铁路路基检测的内容、要求和作用， 根据检测对象对路基检测方法和技术作了分类，分别论述了铁路新线路基和既有线路基的检 测指标与检测方法，并归纳了常见铁路路基病害及成因，总结出一套操作性较强的快速、准 确、简便、有效的无损检测方法，可准确地揭示出路基现状及病害，并可对检测区段路基稳 定性作出评价，以合理有效地利用路基检测方法，提高检测效率和水平。关键词 铁路路基 病害 检测技术Abstract This article describes the development of roadbed detection technology，
2、summarizes the contents of the railway embankment testing，requirements and effects，according to the detected object，detection methods and techniques of roadbed were classified . Respectively，it discussed the new railway line and existing railway line with detection methods and detection index，and su
3、mmarizes the common diseases and causes，summed up a strong operational fast， accurate，simple，and effective non-destructive testing methods，which can accurately reveal the roadbed status and disease，and evaluate the stability of the roadbed in the detection zone，to rationally and effectively use road
4、bed detection methods to improve the efficiency and level detection .Key words railway embankment diseases detection technology1. 引言我国幅员辽阔，不少地区都存在膨胀土、红粘土、软岩风化残积土等各种工 程性质不良的土，而铁路又不得不经过这些地区，加之以往由于技术水平、经济 条件以及施工机械设备方面的原因，我国的铁路路基设计技术标准较低，施工质 量把关不严，从而导致各种铁路路基病害成为一种分布广、治理难、多发性强的 病害，最常见的路基病害主要包括:翻浆冒泥、道碴陷槽、
5、道碴囊、路基下沉、 挤出变形、边坡坊方、冻害和特殊路基病害等。研究和实践表明，如果路基工程 搞不好，即使轨道结构非常先进，也不能发挥其应有的作用。随着列车向快速、 重载方向发展，列车动荷载大幅度提高，路基内应力水平、分布状态和作用方式 显著改变，原有动态平衡破坏，进一步产生病害，严重影响着列车的安全运行。 研究快速、可靠、全面的路基检测技术和方法成为迫切需要解决的问题。作为铁 路建设与管理中的关键性和基础性技术，路基检测对提高路基工程质量、降低工 程造价、加快工程进度、推动工程施工技术进步等都起到至关重要的作用。我国 铁路线路长而分布广，线路基状态的检测和评估，是制定路基维修计划、指导日 常维
6、修作业和路基改造的重要依据为此，研究快速、准确、先进的检测方法及设 备，同时建立科学的符合国情的路基检测与评价体系，对铁路的安全运营和维修 作业具有重要的工程实际意义。本文论述了常用的路基检测技术和方法 ，目的是合理有效地利用这些方法 ，提高路基检测效率和水平 ，推动新技术的应用 。2. 铁路路基状态检测方法的发展20世纪30年代开始，美国提出了以压实度指标（压实系数K、相对密度Dr、 或孔隙率n）作为路基压实质量的控制标准，这些指标至今仍作为世界各国路基设 计及施工控制中路基填料的压实质量的控制标准。尽管以压实度作为路基压实质 量控制指标具有指导现场施工、现场检测简便等优点，但对于高速铁路或
7、其它对 强度指标要求严格的情况，仅靠压实度参数来反映填土的压实质量就存在着一定 的局限性。到了 20世纪七八十年代，许多国家开始采用强度及变形指标作为路 基填土质量控制参数，即所谓的“抗力检测法”，其中包括:美国的加州承载比标 准,日本的地基系数尺K30标准，德国、法国等国家的静态变形模量Ev2标准等。 可见，采用强度及变形参数作为控制指标是路基质量标准的一大进步。随着人们对路基工程的认识不断加深，对铁路路基检测水平的要求也随之提 高，传统的检测技术己不能满足我国快速发展的铁路工程实践需要，因此我国先 后引入了德国、法国、日本等国家先进的新型路质量检测和评估方法如K30 平板载荷试验、Ev2平
8、板载荷试验、Evd动平板载荷试验等。同时发布、修订了 新的铁路路基设计规范、时速 160km 新建铁路线桥險站设计暂行规定、新 建时速200km客货共线铁路设计暂行规定、京沪高速铁路设计暂行规定等 适用不同等级新建铁路的规范、规定，成为指导新线建设和强制执行的规范性指 导文件。近年来，地质雷达、利面波、密度电阻率法等先进的检测技术引入路基的检 测和评估，显示出独特功能、特点和良好的适用性，产生了巨大的社会效益和经 济效益，引起广泛兴趣和关注。3. 路基检测指标与检测方法3.1 新线路基检测指标与检测方法在新建铁路的填筑压实检测过程中，通常是对路基填料进行压实度和力学指 标进行控制。世界各国对路
9、基压实质量控制标准不同，检测方法也各异，且多是 各个国家或部门根据多年经验积累而成的。研究表明，单一控制指标难以全面反 映路基填料的压实质量与力学性质，如粘性土在压实系数满足规范要求时，若含 水量偏高，它的强度往往达不到规范要求。所以在路基填料的压实检测中应采用 全面的控制指标和检测方法对压实质量进行控制。根据不同等级铁路的设计规范 和相关标准，目前我国新线路基压实质量控制指标主要包括压实度K、孔隙率n、 地基系数K30、二次变形模量Ev2、动态变形模Evd等。1）压实度 K 检测传统的压实度检测主要是通过测定土的天然密度和含水率，并对现场土样进 行室内击实试验，从而计算出土体的最大干密度和压
10、实度K，以揭示路基填筑的 密实程度，评判路基的填筑质量，在主要现场密度测试方法中:灌砂法、气囊法 适用于现场测定最大粒径小于 20mm 的土的密度，灌水法适用于现场测定最大粒 径小于 60mm 的土的密度。现场进行压实度检测时，选点应得当且具有代表性， 随机取点，检测频率也要满足规范要求，这样检测结果才能较客观地反映工程质 量的实际情况。传统的压实度K检测方法不足在于:须挖坑、采样、称重等， 操作较复杂，在一定程度上破坏了土层的结构;检测必须在在碾压结束后方能 进行，难于及时发现压实不足的路段，当压实遍数过多时，则浪费了资源，还可 能将已经压实的材料振松;灌水法在实验过程在橡皮袋容易破坏，也不
11、利于在 冬天采用该方法检测。20 世纪三十年代，瑞典、德国等国家开始研究利用振动 轮振动加速度在压实过程中的变化规律，寻求探索检测路基压实质量控制与压实 同步的检测方法。2) 孔隙率n检测现场测定土的天然密度和含水率，并对现场土样进行室内颗粒密度试验，确 定土的比重，计算出土体的孔隙率以揭示路基填筑的密实程度，评判路基的填筑 质量。对于粗颗粒填料来说，由于最大干密度难于测得和测准，采用孔隙率比采 用压实系数能更好地控制施工质量。3) 加州承载比(CBR)试验CBR (California bearing ratio)试验是美国加利福尼亚州提出的一种评定基 层、垫层或土基材料承载能力的试验方法。
12、承载能力以材料抵抗局部荷载压入变 形的能力表征，并采用标准碎石的承载能力为标准，以相对值的百分数表示 CBR 值。CBR值能反应土体抵抗垂直位移和局部荷载压入变形能力，当土体处于极 限平衡条件下亦可反应土体的抗剪强度。CBR值反应了路基填料的水稳性和整 体强度的大小，不仅可与无侧限抗压强度试验作为无机结合材料的试验补充，还 解决了砂和砂砾类建筑材料因颗粒间没有粘聚力，无法利用无侧限抗压强度试验 的问题。CBR试验最大的优点是能测出填料浸水后的强度，这一指标对铁路浸 水路基非常重要。4) 地基系数尺 K30 检测K30平板载荷试验是采用直径为30cm的承载板测定下沉量为1.25mm地基系 数的试
13、验方法，同时可获得荷载-沉降关系数据。它属于平板载荷试验的一种， 可以直观的表现路基或地基刚度和承载能力，是现行铁路施工中控制基床和路堤 填料压实质量的主要指标之一，同时也被用于公路和机场跑道填土的压实质量的 检测。K30平板载荷试验适用于粒径不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合 填料以及加固桩体。5) 二次变形模量 Ev2 检测通过圆形承载板和加载装置对土层面进行第一次加载和卸载后，再进行第二 次加载，用测得的承载板下应力b和与之相对应的承载板中心沉降量S,来计算 变形模量Ev2及Ev2/ Ev1值的试验方法。由于第一次加载和卸载后消除了土体大 部分塑性变形，第二次加载更能反映土体的弹性
14、变形能力，采用Ev2作为路基的 压实质量控制指标或评价加固效果更加科学合理响。变形模量Ev2试验适用于粒 径不大于承载板直径 1/4 的各类土和土石混合填料。6）动态变形模量 Evd 检测通过10kg落锤冲击直径为30cm的圆形承载板，施加一定大小和作用时间（冲 击持续时间:182ms）的动荷载以模拟列车运行时产生的动应力，测得路基在动 荷载作用下的变形模量Evd，揭示路基的动力变形性质（刚度）和压实质量。适用 于粒径不大于荷载板直径 1/4 的各类土、土石混合填料、非胶结路面基层及改良 土，测试有效深度范围为400500rnm。Evd测试仪器携带方便，操作简单直观， 检测效率高，最重要的是在
15、列车荷载作用下Evd测试值能较真实地反映路基土体 的动力特性，被广泛用于新建铁路和既有线提速中路基质量的控制。3.2 既有线路基检测指标与检测方法路基是线路的基础，不但要承受线路上部结构的重量，而且还要承受列车荷 载的重复作用。列车在动荷载产生下产生的过大动应力会引起路基翻浆冒泥和永 久变形，从而引起轨道线路的不均匀下沉。铁路既有线经过多年运行，路基状况 十分复杂，病害复杂多样。因此，既有铁路路基检测对路基状态评估具有十分重 要的意义。目前既有线铁路路基检测方法主要包括挖探、轻型动力触探、便携式 动力触探、小型贯入试验、静力触探、落锤式弯沉仪检测、核子密度湿度测试、 高密度电法探测、车载雷达快
16、速检测以及轨下弹性波精细探测等。1） 挖探挖探是通过在路基中开挖具有一定深度和长度的沟槽，以查明病害、不良岩 土或加固体的基本性状、界限或延伸方向。挖探适合于钻探方法不容易到达或实 施，难以准确查明病害或加固体状况、难以保证取样质量时，最适合于路基或边 坡的浅层。挖探深度受地下水位限制，一般不宜低于地下水位，即使在地下水位 以上也以不超过 20m 为宜。挖探方法不足之处在于损坏线路、效率较低、结果 片面不可靠。且路基病害分布具有随机性，线路一侧的挖探结果并不能完全代表 该断面，且挖探深度往往有限，无法检测到铁路基床深部的病害和状况。2）静力触探静力触探是将探头用静力方式压人土层，根据贯入阻力划分和确定地层物理 力学指标的一种较为理想的原位测试方法。近年来研制开发了适用于路基的小型 轻便触探设备和方法，在路基检测应用中被证明是一种有效的路基检测方法，其 测试结果稳定可靠。但其主要缺点是影响行车，并且易受道床和基床板结层的影 响
