高速铁路路基动态平板荷载试验检测方法

摘 要：本文主要介绍的是高速铁路路基动态平板荷载试验的工作原理和主要步骤，通过动态平板荷载试验来达到检测铁路路基质量的目的。同时也分析了动态平板荷载试验的局限性，为随后运用动态平板荷载试验提供了一些应该注意的事项。

关键词：平板荷载、路基、原理

中图分类号： U213.1 文献标识码： A

一、前言

现今，高速铁路建设过程中，能否把握好路基的质量十分重要，它关系到整个工程的质量、进度以及列车的安全运行。而动态平板荷载试验是评价路基压实质量最方便也是最有效的一种手段，为此，本文主要介绍了动态平板荷载试验在铁路工程建设中的重要性以及它的工作原理和方法步骤，同时也阐明了它存在的一些缺陷，为铁路路基质量检测提供了良好的方法。

二、动态平板荷载试验的重要性

铁路路基的质量是直接影响铁路安全的一个重要因素之一，因而铁路路基检测是非常重要的。目前最有效的检测方法就是动态平板荷载试验检测方法，它可以客观的说明路基质量的好坏，是保证铁路质量安全的重要部分。加强研究铁路路基施工质量的各种检测方法，在这些检测方法的基础上，根据各种检测方法和需要注意的问题提出了对路基压实检测的建议和未来的发展方向。提高中国铁路路基的施工质量，为以后的铁路建设提供参考，是目前在高铁检测方面的首要任务。由于高速铁路的铁路路基具有非均质性以及其他各种物理学特性的特点，所以高铁路基是铁路的重要组成部分，是铁路轨道的基础。因为铁路路基相对于其他道路建筑来说，它对一些气候和水文等自然条件的影响比较敏感，以及在铁路中的重要作用，导致了它是铁路线路结构中不可缺少的一部分。所以，在铁路建设方面不仅要重视其他方面的建设，更要重视铁路路基的建设。提高路基建设的要求，通过制定一系列建设施工标准，为保证路基建设的顺利进行。所以，在高速铁路路基建设的过程中，为保证路基填料压实达到设计标准，在确定压实机械以后，有效地检测施工质量是铁路建设的关键所在。

三、动态平板荷载试验的局限性

由于经济的快速发展，科技也越来越发达，在科技的带动下，我国的铁路交通在快速发展，近几年，我国的铁路线路都在提速。而提速之前要考虑到现有的路基能不能达到提速后的要求。为验证铁路路基是否满足提速的要求，就要对铁路路基的各项参数进行检测，得出现有路基的物理及力学指标，为提速奠定坚实的基础。仔细研究各种高速铁路路基常用的质量检测方法，找出各种检测方法的问题所在。在高速铁路路基动态平板荷载试验检测中，要利用科学和符合现实的检测方法，有效地对高速铁路路基动态平板进行检测。

另外，随着当前科技的迅速发展，在铁路的检测过程中不断出现一些新的检测工具，相对来说，那些旧的检测方法已经越来越不能满足当前铁路发展的要求了。首先，高速铁路在多年运营后往往路基状况十分繁杂，其损伤情况也复杂多样，同一段线路中铁路路基的损害情况也大有不同，并不能只用一种方法对其进行检测，传统的检测方法中运用等距离挖探的方法不仅效率不高、对线路也有损害，并且在长线路检测中结果不全面，可信度低，这是由于铁路的损伤分布不仅沿线路纵向具有随机性，而且在同一个路基断面轨下状况的差异也很大。另一方面，因为不同地区不同年代基床的土质状况不一样、降雨量不均匀、列车的运行速度以及运载量不同，所以造成了现在既有线路的状况复杂多样，路基的损害以及建设程度十分复杂，其次分布具有相当大的随机性，在一段线路中铁路路基因为填筑时所采用的材料和施工不同，从而导致检测不同，信息状况也不一样，所以在线路的一侧轨枕头的挖探来检测整个断面的路基状况是片面的。同时，因为在挖探时深度不能够无限向下，所以不能够检测到基床深处的损害状况。

平板荷载试验所能承受的范围不超过两倍承压板宽度或直径，所以仅仅能够了解地表浅层基底土的性质；承压板的尺寸一般都比实际基础小，在刚性板边缘产生塑性区的开展，很容易使地基受到破坏，从而导致预估的承载力偏低。荷载平板试验在地表进行，不存在埋置深度的的超载，这种情况也会使承载力有所下降，在应用时应考虑荷载平板试验的加载速率比实际工程快得多，对容易透水的软粘土，它的形变程度与实际比较也有较大的差异，即便这些问题都考虑到了，由于涉及到的内容多而杂，由这些确定的参数也有很大的不同。小尺寸刚性承压板下土中的应力状态很复杂，实验过程中不可能把每一个因素都考虑进去，所以，由这种方法算出的变形模量只是一个近似值，是不准确的。

平板荷载试验所适用的范围有限，用在土石混合料方面比较合适，Evd动态平板载荷试验适用于各类粒径不超过荷载板直径1/4的土、土石混合料以及配碎石，测试的深度有效范围在400～500mm。试验时的场地和环境应该符合一下要求：测试面保持水平，测试面的倾斜度不能超过50°，并且要保证测试面平整无坑洞；如果由于粗粒土或混合料导致测试面的表面凹凸不平，可以用少量的细中砂来补平这些凹凸面；试验时还需要远离振源。

四、动态平板载荷试验

1、动态平板载荷试验的操作步骤

试验前的准备工作：平整测试面、放置荷载板、将加载装置装在荷载板上、用测量电缆连接沉陷测定仪与荷载板、解开搬运锁。

试验步骤：开启沉陷测定仪电源、保持导向杆处于垂直状态、进行三次预冲击、连续进行三次冲击测试、显示三次测试的沉陷值S1、S2、S3、显示三次平均沦陷值Sm和动态变形模量Evd小储存并打印出测试结果。

2、主要技术指标

①适用及测试范围：符合现行规范的各类路基土及基床填料。

・适用的土壤种类范围与K30平板载荷仪相同，即可用于不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合填料。

・测试范围：10MPa

・测试影响深度：0～500mm。

②加载装置；

・加载装置重：15kg，其中落锤重：10kg；

・最大冲击力：7．07kN；

・冲击力持续时间：18±2ms。

③载荷板：

・重量：15kg，直径：300mm，厚度：20mm

④沉陷测定仪：

・沉陷测试范围：0.10mm～2.00mm±0.04mm；

・重量：5kg。

3、动态变形模量测试仪的主要特点

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。

4、我国动态变形模量测试仪的发展状况

1999年铁道部参考秦沈客运专线的建议，将“秦沈客运专线研究路基关键技术－研制施工质量监控测试仪（研制动态变形模量测试仪）”列为铁道部计划开发的科研项目，承担该课题的是铁道建筑研究设计院，研制出设备轻便、检测快速、测试精确度高和具有可靠性能的应用于路基施工质量监控的设备是它的主要任务。经过三年多的研究、设计、制造以及试验工作，在2002年3月被铁道部检测合格：并且由国家知识产权局授予了专利权（专利号：ZL992555418）；2002年动态平板载荷填土承载力检测工法被选为铁道部级工法，随后被推荐为国家级工法。

五、动态变形模置测试的工作原理

由平板压力公式，动态变形模量可以按照下式进行计算：Evd=1.5×r×σ/s 。动态变形模量测试仪的工作原理是：在一定高度让一定质量的落锤自由下落，使路基发生沦陷，即使用一定质量的落锤，落锤质量不变时，控制冲击力的是落锤的落高和阻尼装置，冲击力的大小和延长时间应与高速运行的列车运行时所产生的冲击力相符合。路基的动态变形模量k值随着沉陷值的减小而增大。控制冲击力的是落锤的落高和阻尼装置，路基最大冲击力为0.1MPa。动态变形模量测试仪和动力触探法用的都是一定质量的落锤。但这二者在检测原理和检测方法上完全不同：动力触动法是一种较为粗略的定性方法，设备简单但对检测结果有影响的因素较多；动态变形模量可以在动态荷载作用下直接测出所发生的力以及变形的参数。

六、结语

本文对动态平板荷载试验应用于路基质量检测这一方面的工作原理以及方法步骤进行了研究，利用这一方法可以检测出路基质量的好坏，从而对整个工程的质量、进度以及列车安全运行做出保证。

参考文献：

[1] 秦敬爱：《高速铁路路基的施工质量控制技术研究》 《采矿技术》,2007年02期

[2] 金坤学：《高速铁路路基施工质量检测与控制》 《科技风》,2008年23期

[3] 赵年全：《高速铁路路基填料生产及控制技术》 《路基工程》,2009年06期

[4] 贺红梅 谭少珩：《Evd检测技术在客运专线路基施工中的应用》 《建设机械技术与管理》,2008年08期