客运专线铁路路基变形模量检测与路基压实质量评价分析.pdf

铁道建筑
Railway Engineering
July, 2010
文章编号:1003-1995(2010)07-008403
客运专线铁路路基变形模量检測与路基压实质量评价分析
张智
(铁道部工程质量安全监督总站,北京100844)
摘要:变形模量E是评价铁路路基压实质量的重要指标。通过试验原理与方法,分析了E试验过程及荷
载一沉降量曲线,并结合新建客运专线铁路路基E2測试资料,分析E2测试指标的分布规律以及对路基压
实质量控制的作用,讨论了E2值、E。/En值控制标准问题,并对Eュ测试的影响因素进行了分析探讨。
关键词:客运专线路基检测变形模量E
中图分类号:U213.1文献标识码:B
路基施工质量是客运专线铁路建设关注的关键问
在铁路路基填筑施工质量检测中,一般情况下采
题之一,而路基填筑质量检测技术是路基施工质量控用直径300mm的荷载板。试验先预压0.01MPa的
制的关键环节,科学、合理的试验检测方法是保证路基荷载308,然后分级加载,直至沉降达到5mm或荷载
施工质量的重要措施。我国有砟轨道路基压实质量采达到0.5MPa。加载等级不应小于6级,卸载分3级,
用地基系数K20、动态变形模量E。、孔隙率n三项指标毎级加载要在609内完成,加载完成后经120s加下
控制,无砟轨道路基检测在有砟轨道的基础上引入了
级荷载,荷载一沉降量曲线见图1
变形模量E2检测指标,进行四项指标控制。
荷载/MPa
目前,我国铁路相关规程已明确规定了二次变形模
0.2
量E值的控制标准,二次变形模量与一次变形模量的
比值E2/E值尚无统一的控制标准。近年来,国内一
些专家及工程技术人员关于路基Eュ检测作了大量试验
日
与科研。文献[1]和文献[2]中提出,在无砟轨道路基
检测中均遇到过E2测试值虽然超过设计要求值,但E2
与E的比值却很大,甚至在压实度明显不足的土上进
行E2检测,出现E2值也并不低的情况。本文结合新建
客运专线铁路路基E测试资料,分析了路基E。测试指
标的分布规律及影响因素,对E2_工程测试具有借鉴作
图1E荷载一沉降量曲线
用
由于土是弹塑性体,在平板荷载试验中,第一次加
试验原理与方法
载后的第一次卸载σ-s曲线当荷载o为零时,沉降量
s并不为零,即土体由于塑性的存在发生了不可恢复的
变形模量E。试验属于平板荷载试验,在圆形荷载残余变形。第二次加载时由于消除了土体的部分塑性
板上分级施加静荷载,测试荷载强度与沉降变形的关父形,得到的o-s曲线就比较接近于直线,比较能反映
系,由此计算地基的变形模量。试验方法与地基系数
土体的弹性变形。相对于K2来说,采用第二次加载曲
K3试验类似,其主要差别在于数据整理和计算方法的
线来计算土体在力的作用下抵抗变形的能力(变形模量
不同。变形模量E2试验采用二次循环加载。这样、可E2),消除了土的部分表面塑性,更能反映土体的弹性
以得出第一次加载、第一次卸载和第二次加载的荷
性能。
载一沉降量曲线。
图1中,第1次加载曲线走向平缓表明承载力高,走
向陡峭则表示承载力低。卸载至零荷载时对应的残余沉
收稿日期:2010-05-03;修回日期:2010-05-20
降量代表路基产生的塑性变形,E2值是消除地基表面效
作者简介:张智(1966-),男,山东肥城人,高级工丁程师,硕士。
应后,被压实后路基的刚度。当E2/E值较大时,说明路
2010年第7期
客运专线铁路路基变形模量检测与路基压实质量评价分析
基的塑性变形(沉降量)较大,路基压实不充分。
表2新建铁路路基抽检资料分析
工程
控制E测试E平均
2工程測试资料分析
名称填料名称检测部位
值/MPa值/MPa值/MPa
粗圆砾
基床下
45
110.2
变形模量E。值与E。/En值均为评价无砟轨道路
4%石灰
6,5
改良土
基床下≥45
基压实质量的重要指标。通过对新建铁路路基E测
级配碎石
试资料分析,可以看出E2测试指标的分布规律及其对
基床底层≥6080.1
83.9
改良土
路基质量的控制作用。以京津城际Ⅱ标段路基为例,工细粗角砾基床底层6085.9~183.62.65
抽取的碎石类土路基800个点测试数据,E。2值均>
101,4
级配碎石
810.5605.41.08
250.8
130MPa,无不合格现象,但在平行检测指标K3、E。不
(%水泥)过渡段
合格处,E2/E值偏大。为此,对于A、B组填料,京津
级配碎石基床表层≥12070
城际轨道交通工程规定了E2/E≤3,检测过程中,收
1161.437.8
工程
l.81
到了良好的控制效果。
细角砾
基床底层≥60182.7
253.5
216.0
2.30
本文随机抽取了城际轨道交通工程93组级配碎石
砾砂
基床下
59.1
路基E2测试数据做统计分析,其中57组数据为普通级
配碎石路基,36组数据为涵泂或桥台过渡段(水泥稳定
细圆砾
基床下
工程
级配碎石填料)。检测结果表明,E2测试值介于140
细、粗角砾基床底层≥60121.61.57-
169,61.20
926MPa之间,是规范规定值的2.33~15.43倍,E。/En1
263.7
2.97
为1.01~5.59,E2值及E。/E。值分布见表1。
(掺5%水)过渡段80576.9350.354、
细角砾
1.67
表1级配碎石路基E2值及E/En分布
表2中,除水泥稳定级配碎石填料外,其余填料路
E2/Eっ值分布
E.。/MPa
Kn/(Mpa/m)
基Ea/E,值均<3.0,其中细粒土填料(改良土、砾砂)
比值级配水泥稳
范围
/%碎石碎石定级配水泥稳E2值均偏低,粗粒土E。值偏高。可以看出,E2值反映
碎石定级鹿級配水泥稳
了路基压实后的刚度,与填料类型有关,如果填料选择
碎石/%
碎石定级配
碎石
不合理,亦可能出现不合格现象。因此,客运专线无砟
1.0~2.015.798.3361~240~305~301~
10421389
轨道铁路引进E。值控制是有效的。
2.0-3.063.1652.9168~184~202~194
路基变形模量E2的工程测试资料分析表明,测试
指标E2值、E2/En值从不同角度评定了路基质量。E
3.0-3.410.5313.89159
值反映了路基压实后的刚度与填料类型有关,粗粒土填
2129262601000
料的E2值普遍高于细粒土,弹性性能优于细粒土;除水
≥3.410.5225.00
241449
149263
泥稳定填料外,,/E。值越大,则路基越不密实
表1中,Ea/E。主要介于2.0-~3.0之间,不同填
料E。/En平均值为