1、高速铁路路基检测技术 中铁17局集团工程检测中心 刘世安,2019/6/22,2,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（FVDK）,2019/6/22,3,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；,2019/6/22,4,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
2、地完成施工任务。,2019/6/22,5,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（TB101022004）,2019/6/22,6,孔隙率n,灌水法 灌砂法 气囊法 铁路工程土工试验规程（TB101022004）,2019/6/22,7,K30平板载荷试验铁路工程土工试验规程（TB101022004）,地基系数K30,2019/6/22,8,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
3、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。,2019/6/22,9,Evd 动态平板载荷试验铁路工程土工试验规程（TB101022004）,动态变形模量Evd,2019/6/22,10,铁路工程土工试验规程 （TB101022004）,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：dynamic modu
4、lus of deformation）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 =1.5r /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）； 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 =0.1 MPa；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。,2019/6/22,12,1.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
5、态变形模量测试仪,20多年的发展历史,2019/6/22,14,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：,2019/6/22,15,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DS836.050
6、1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：,2019/6/22,16,2019/6/22,17,2019/6/22,18,2019/6/22,19,2019/6/22,20,2019/6/22,21,国际上广泛采用的是德国HMP公司生产的LFG型Evd动态变形模量测试仪，亦称“轻型落锤仪”（LFG是“轻型落锤仪”的德文缩写），该仪器从开发应用至今己有20多年的历史，仪器的性能、质量、功能以及软件已相当完善，居国际领
7、先地位。 德国LFG型Evd动态变形模量测试仪在我国有20多台已用于秦沈客运专线、新长线、宁启线、渝怀线、京沪高速铁路昆山试验段、胶济线、武九线、郑徐线、滨洲线、浙赣线、宜万线、津浦线、大秦线等新线和既有线的建设与改造中。,关于国外Evd发展情况的说明：,Evd检测设备,Evd 动态变形模量测试仪,Evd 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。,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
8、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,Evd 动态变形模量测试仪,主要结构组成,加载装置挂（脱）钩装置(带水准泡)导向杆落锤阻尼装置 荷载板圆形钢板传感器 沉陷测定仪(存储、与电脑连接) 打印机,Evd 动态变形模量测试仪,Evd 试验前的准备,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,Evd 试验步骤,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,Evd,测试演示,Evd 相关
9、规范,国内 1、铁路工程土工试验规程(TB10102-2004) 2、铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414-2003，J285-2004） 3、京沪高速铁路设计暂行规定（2004修订版） 4、京沪高速铁路路基施工暂行规定（2004在编） 5、京沪高速铁路路基工程施工质量验收暂行标准（2004在编） 6、铁路工程质量检测技术手册（2004在编） 国外 德国铁路建设轻型落锤仪使用规定（NGT39） 德国道路建设土方工程补充合同技术条款和规定（ZTVE-StB94) 德国土方工程基层补充合同技术条款（ZTVE-StB95) 德国交通行业开挖工程补充合同技术条款和规定（ZTVE-StB97),
10、Evd与K30的相关性试验结果 (相关系数）,现场 室内 细粒土: 0.926 0.967 粗粒土: 0.913 0.926 碎石土: 0.915 0.946 级配碎石: 0.915 0.947,Evd与K30的相关关系式,细粒土: K30 = 3.45 Evd + 0.1 粗粒土: K30 = 3.33 Evd + 6.09 碎石土: K30 = 3.10 Evd + 14.3 级配碎石:K30 = 3.49 Evd + 14.4摘自铁路工程土工试验规程（TB10102-2004）,京沪高速铁路设计暂行规定 Evd 的相关规定 表4.2.2-1级配碎石基床表层的压实标准,注：基床表层的K30
11、、Evd、n 三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。,表4.2.2-3级配砂砾石基床表层的压实标准,京沪高速铁路设计暂行规定 Evd 的相关规定,注：基床表层的K30、Evd、n 三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。,过渡段级配碎石填筑标准：K30150MPa/m Evd50MPa n 28%,京沪高速铁路设计暂行规定 Evd 的相关规定,Evd 主要应用于以下两个方面：,一、铁路新线建设、既有线提速改造建设依据铁路工程土工试验规程（TB10102-2004）、铁路路基工程施工质量验收标准 （TB10414-2003，J285-2004）将“Evd动态平板载荷试验”作为“K30平板载
12、荷试验”的快速试验方法，根据Evd与K30的相关关系式，由Evd 测试值推算出K30 值。,Evd 主要应用于以下两个方面：,二、高速客运专线铁路建设依据京沪高速铁路设计暂行规定京沪高速铁路路基施工暂行规定 京沪高速铁路路基工程施工质量验收暂行标准可将通过“Evd 动态平板载荷试验”取得的动态变形模量Evd 值直接用于评判路基的压实质量。,Evd 在既有铁路提速改建中的应用特点,胶济线、郑徐线、武九线、浙赣线的应用表明：时间优势检测速度快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3060分钟，而Evd只需要23分钟。 仪器优势小型、便携既有线道碴已存在，检测Evd只需扒开直径3
13、0cm的面积即可，而K30基准杆还需要较大的地方、加载装置也需要较大的空间。 经济优势检测费用低Evd检测中不需要额外的大吨位加载装置，避免了台班费用，操作只需一个人即可，减少了人工费用。 安全优势易于快速撤离既有线在不间断运营的情况下，行车密度大， Evd仪器重量轻，一个人就可以提起并快速撤离。,LFG型Evd 在我国铁路中的应用,既有线提速改建（胶济线、郑徐线、武九线、浙赣线、呼准线、滨洲线、津浦线、大秦线）新建高速铁路（京沪高速昆山试验段）新建客运专线（秦沈客运专线）新建普速铁路（新长线、宁启线、渝怀线、宜万线、烟大线 ）,京沪高速昆山试验段 路基,京沪高速昆山试验段 涵洞路基过渡段,E
14、vd在胶济线的使用,2004立项、2005开工 9条客运专线铁路工程,武广、郑西、石太 京津、合宁、合武 温福、福厦、甬温 规定Evd作为 基床表层和过渡段的压实标准,京沪高速铁路设计暂行规定 Evd 的相关规定 表4.2.2-1级配碎石基床表层的压实标准,表4.2.2-3级配砂砾石基床表层的压实标准,京沪高速铁路设计暂行规定 Evd 的相关规定,注：基床表层的K30、Evd、n 三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。,过渡段级配碎石填筑标准：K30150MPa/m Evd50MPa n 28%,京沪高速铁路设计暂行规定 Evd 的相关规定,2019/6/22,46,静态变形模量,Ev2,
15、2019/6/22,47,静态变形模量Ev2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40kPa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40kPa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。,2019/6/22,48,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，德国标准采用了二次循环静载法，其结果采用静态变形模量Ev2表示,2019/6/22,49,2019/6/22,50,静态变形模量Ev2 测试仪,执行DIN 18 134标准,2019/6/22,51,静态变形模量Ev2 测试仪,谢谢您的光临！,
