鐵路試驗(yàn)檢測(cè)質(zhì)量方法研究

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摘要：為了對(duì)鐵路的路基質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，使路基的壓實(shí)效果達(dá)到施工要求，保證鐵路工程的質(zhì)量和安全，需要采用有效的檢測(cè)方法對(duì)路基進(jìn)行檢測(cè)，使檢測(cè)指標(biāo)之間的關(guān)系得到明確。文章采用力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)方法對(duì)路基的壓實(shí)系數(shù)K、地基系數(shù)K30及動(dòng)態(tài)變形模量Evd進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)壓實(shí)系數(shù)能夠呈現(xiàn)出路基的壓實(shí)狀態(tài)，地基系數(shù)和動(dòng)態(tài)變形模量可以呈現(xiàn)出路基剛度及變形的情況。

關(guān)鍵詞：鐵路；試驗(yàn)檢測(cè)；質(zhì)量

鐵路建設(shè)中的試驗(yàn)檢測(cè)對(duì)鐵路工程的質(zhì)量有著重要的作用，通過試驗(yàn)檢測(cè)可以使鐵路的質(zhì)量得到保障。在進(jìn)行鐵路建設(shè)的過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)都需要開展試驗(yàn)檢測(cè)，使鐵路建設(shè)中的各個(gè)部分的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。鐵路試驗(yàn)檢測(cè)所使用的方法需要通過研究來判斷有效性，研究人員需要重視檢測(cè)方法的應(yīng)用，將方法進(jìn)行完善，通過嘗試來明確鐵路試驗(yàn)檢測(cè)的效果，使鐵路工程的質(zhì)量檢測(cè)水平提高，對(duì)鐵路的建設(shè)質(zhì)量起到保障作用。

1鐵路工程中路基壓實(shí)質(zhì)量的意義

鐵路的路基壓實(shí)質(zhì)量作為鐵路穩(wěn)定性的重要內(nèi)容，需要保證路基的壓實(shí)質(zhì)量達(dá)到要求。路基的壓實(shí)系數(shù)小，會(huì)使施工材料之間的空隙變大，容易滲水，當(dāng)鐵路中的土壤成分和雨水結(jié)合，會(huì)使強(qiáng)度受到影響，在受到外力的作用時(shí)，會(huì)使路基出現(xiàn)變形，使穩(wěn)定性降低。由此可見，鐵路路基的壓實(shí)質(zhì)量對(duì)鐵路的建設(shè)有著重要的作用。通過提升鐵路路基壓實(shí)的質(zhì)量，使列車在行駛中能夠保持平穩(wěn)狀態(tài)，當(dāng)路基的壓實(shí)度沒有達(dá)到要求的時(shí)候，鐵路的路基各個(gè)部分的填土高度會(huì)出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，鐵路路基固結(jié)的過程中路基會(huì)產(chǎn)生不同程度的沉降，沉降會(huì)使路基表層出現(xiàn)凹凸不平的特點(diǎn)，這使列車的行駛受到了不良的影響。提升鐵路路基的壓實(shí)質(zhì)量還可以使路基的耐久性增強(qiáng)，路基的耐久性決定了鐵路的使用時(shí)間，影響耐久性的因素包括路基強(qiáng)度、鐵路穩(wěn)定性及平穩(wěn)性等。鐵路的耐久性與鐵路的路基壓實(shí)質(zhì)量有著直接的關(guān)聯(lián)，鐵路路基的壓實(shí)質(zhì)量需要考慮到鐵路建設(shè)的要求，使鐵路的耐久性能夠得到提升，保障鐵路的性能。

2土的壓實(shí)原理

土在受到荷載作用的時(shí)候，密度會(huì)逐漸增加，孔隙率逐漸減小，承載的能力也會(huì)提升。在荷載過程中，土的物理性質(zhì)等都會(huì)出現(xiàn)變化，土的壓實(shí)中包括四個(gè)部分，分別為土顆粒重新分布排列、土顆粒填裝、水氣分離及土顆粒破碎，這些都是壓實(shí)中的變化階段。2.1土顆粒排列。土的結(jié)構(gòu)排列比較復(fù)雜，有多種結(jié)構(gòu)，在荷載的過程中，土體的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了破壞，導(dǎo)致土顆粒需要重新進(jìn)行排列。排列中，含水率對(duì)土體有著較大的影響，水可以使土顆粒變得更加的潤(rùn)滑，使顆粒之間的阻力減少，對(duì)土顆粒的排列起到了有效作用。2.2土顆粒填裝。在土顆粒的填裝中，土體中小顆粒進(jìn)入到大顆粒的間隙之中，土體的級(jí)配會(huì)使這個(gè)階段受到較大的影響。當(dāng)土體的級(jí)配較好的時(shí)候，小顆粒土體可以被順利地鑲進(jìn)大顆粒土體的空隙中，使土體中的孔隙減少，從而使土體的壓實(shí)程度提高。如果土體的級(jí)配比較均勻，那么在填裝中對(duì)壓實(shí)的質(zhì)量不會(huì)產(chǎn)生較大的影響。2.3土中水和氣分離。非飽和的土體中，土的水和氣體被擠出土體的情況，在飽和土體中，不需要考慮氣體，僅僅考慮水分被擠出土體的情況。2.4土顆粒破碎土體在受到荷載的作用下，粒徑大的顆粒會(huì)破碎變?yōu)樾☆w粒，在這個(gè)過程中土體的級(jí)配也會(huì)出現(xiàn)變化，同時(shí)，小顆粒會(huì)填充到大顆粒的空隙中。土顆粒的形狀不同，當(dāng)顆粒外觀呈現(xiàn)出棱角分明的特點(diǎn)的時(shí)候，土顆粒的棱角會(huì)被其他顆粒磨掉，變得更加均勻。

3檢測(cè)方法

為保證路基的工程質(zhì)量，在鐵路建設(shè)中，需引入壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，目前我國(guó)針對(duì)路基檢測(cè)方法和手段，大致可分為物理指標(biāo)檢測(cè)法和抗力檢測(cè)法兩大類。3.1物理指標(biāo)檢測(cè)法。物理指標(biāo)檢測(cè)的方法可以將土體的壓實(shí)程度反映出來，也是應(yīng)用比較多的檢測(cè)方法。其中包括相對(duì)密度、壓實(shí)系數(shù)及孔隙率等內(nèi)容，通過物理指標(biāo)檢測(cè)的方法的使用，在現(xiàn)場(chǎng)將檢測(cè)得到的干容量及室內(nèi)求取的最大干容量之間關(guān)系進(jìn)行求值，結(jié)合數(shù)值的范圍進(jìn)行分析。檢測(cè)的土體為細(xì)粒土的時(shí)候，采用物理指標(biāo)檢測(cè)方法可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果，而對(duì)粗粒土采用這種方法的效果不明顯。基于此，針對(duì)不同類型的土體進(jìn)行檢測(cè)，需要對(duì)技術(shù)進(jìn)行改善。比如，將現(xiàn)場(chǎng)的干容量測(cè)試點(diǎn)的試坑體積進(jìn)行擴(kuò)大，使干容量測(cè)儀器的直徑得到調(diào)整等。這些方法在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)受到一定的限制，應(yīng)用較少。通過分析可知，物理指標(biāo)檢測(cè)方法不能對(duì)土體的承載性及抗變形能力等進(jìn)行直接呈現(xiàn)，僅僅能間接評(píng)價(jià)填料的力學(xué)性質(zhì)。3.2力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)法。力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)法也叫作抗力檢測(cè)法，通過對(duì)土體在壓實(shí)的狀態(tài)呈現(xiàn)出的力學(xué)性質(zhì)來進(jìn)行判斷，在檢測(cè)中假設(shè)土體為一種彈塑性體，在承受荷載的條件下，塑性的變化越來越小，導(dǎo)致彈性模量逐漸擴(kuò)大，直到不出現(xiàn)塑性變形或者彈性模量呈現(xiàn)穩(wěn)定的時(shí)候，可以判斷土體已經(jīng)被壓實(shí)。在檢測(cè)中需要涉及地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量Evd試驗(yàn)等內(nèi)容，采用力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)可以避免土體在檢測(cè)過程中不會(huì)受到破壞，當(dāng)荷載增加的時(shí)候，土體結(jié)構(gòu)中受到的影響的范圍逐漸擴(kuò)大，這樣可以對(duì)范圍中填土的情況進(jìn)行分析。通過這種方法可以使土體的變形情況得到反饋，在鐵路工程建設(shè)中使用比較廣泛，但是在方法的具體選擇中還需要根據(jù)檢測(cè)的情況以及土體的特點(diǎn)等因素進(jìn)行全面分析。

4檢測(cè)結(jié)果指標(biāo)對(duì)比

4.1鐵路試驗(yàn)段路基檢測(cè)。以某地的鐵路試驗(yàn)段路基作為研究的對(duì)象，研究檢測(cè)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)情況，使鐵路試驗(yàn)檢測(cè)的效果得到科學(xué)的評(píng)估。檢測(cè)指標(biāo)中有壓實(shí)系數(shù)K，地基系數(shù)K30，動(dòng)態(tài)變形模量Evd等，在試驗(yàn)中取鐵路試驗(yàn)段的路基進(jìn)行研究，將相同的填料進(jìn)行室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，之后獲得含水量為6.8%和最大干密度2.21g/cm3的材料，根據(jù)施工的程序?qū)什煌牟牧线M(jìn)行壓實(shí)。壓實(shí)的過程中，采用機(jī)械進(jìn)行靜壓、弱震、強(qiáng)震以及靜壓收光的流程來進(jìn)行，通過檢測(cè)可以得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)的情況進(jìn)行具體分析，取其中的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，如表1所示。4.2路基壓實(shí)檢測(cè)對(duì)比。壓實(shí)系數(shù)K增加的時(shí)候，地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量Evd沒有隨之增大，在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)壓實(shí)的路基的含水率有著直接的影響，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來看地基系數(shù)K30和動(dòng)態(tài)變形模量Evd之間具有良好的關(guān)聯(lián)性。4.3路基壓實(shí)檢測(cè)分析。將松散的填料進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)的程度通過物理量壓實(shí)系數(shù)K定量表達(dá)，土的三相介質(zhì)中，路基的填料包括非飽和土，其中有固相、液相和氣相。顆粒的大小及密實(shí)性對(duì)土體的力學(xué)性質(zhì)有著較大的影響。同一種土體，顆粒的大小與級(jí)配不能發(fā)生變化，但是可以結(jié)合壓實(shí)處理來使土體的力學(xué)性質(zhì)得到改善。荷載下路基發(fā)生的變形是鐵路施工中的重要問題，檢測(cè)路基的剛度以及變形情況的方法較多，其中包括地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量Evd等，這些方法的相同之處是以平板載荷試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，荷載板的直徑為300mm，采用的理論基礎(chǔ)為彈性半空間體上圓形局部荷載公式內(nèi)容。試驗(yàn)中的操作要點(diǎn)有著一定的差異，同時(shí)結(jié)果的處理方法和公式不同。地基系數(shù)K30主要用于檢測(cè)土體在荷載在下沉量的基準(zhǔn)值及相應(yīng)的荷載強(qiáng)度與下沉量基準(zhǔn)值之間的比值。將第一次檢測(cè)得到的應(yīng)力位移曲線中的s為1.25mm所對(duì)應(yīng)的荷載σs，按K30=σs/s計(jì)算得到，單位MPa/m。地基系數(shù)K30在實(shí)際檢測(cè)中是平板載荷試驗(yàn)成果應(yīng)力-位移曲線上位移為1.25m點(diǎn)的割線模量，圓形荷載板式為E0=1.58（1-μ2）rσ/s，當(dāng)取μ=0.21，則E0=1.5rK30，動(dòng)態(tài)的變形模量Evd由輕型落錘儀器檢測(cè)得到，可以對(duì)土體在落錘的荷載下出現(xiàn)的沉陷進(jìn)行數(shù)值的檢測(cè)，能夠呈現(xiàn)出高速行駛的列車運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)的動(dòng)應(yīng)力對(duì)路基的影響，因此是高速鐵路路基質(zhì)量的有效檢測(cè)方法之一。通過動(dòng)態(tài)變形模量檢測(cè)公式Evd=1.5×r×σ/s，得到的結(jié)果可以進(jìn)行簡(jiǎn)化，將公式變?yōu)镋vd=22.5/s，結(jié)合Evd和K30之間的關(guān)系來推導(dǎo)出K30的數(shù)值。結(jié)合通過壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量Evd、地基系數(shù)K30的檢測(cè)，使鐵路的路基壓實(shí)質(zhì)量得到準(zhǔn)確的分析，可以提高路基的穩(wěn)定性。壓實(shí)系數(shù)K能夠反映路基壓實(shí)狀態(tài)；地基系數(shù)K30、動(dòng)態(tài)變形模量Evd等反映路基剛度或變形且有良好的關(guān)聯(lián)性。

5鐵路試驗(yàn)中需要注意的問題

鐵路的路基處理中一般為排水固結(jié)合并預(yù)壓的方法，但是在實(shí)際的建設(shè)中，鋪架工作會(huì)和施工進(jìn)度之間出現(xiàn)矛盾，如果沒有將鋪架進(jìn)行合理的安排，會(huì)使鐵路工程的建設(shè)受到影響，導(dǎo)致進(jìn)度減慢。為了避免這種現(xiàn)象，需要將鋪架的工期進(jìn)行恰當(dāng)?shù)陌才牛谝恍┞范芜M(jìn)行路基增高的方式處理，減少預(yù)壓所需的時(shí)間。當(dāng)前，鐵路建設(shè)中工程方將橋隧的建設(shè)作為主要內(nèi)容，之后進(jìn)行地基的施工，這種形式使施工中出現(xiàn)了不合理的問題。路基的沉降觀測(cè)結(jié)果是鐵路施工中重要的參考依據(jù)，需要對(duì)沉降進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，使數(shù)據(jù)得到準(zhǔn)確的記錄，能夠使數(shù)據(jù)具有完整的特點(diǎn)，避免數(shù)據(jù)的記錄不完全或者存在誤差，對(duì)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及施工后沉降的計(jì)算造成影響。計(jì)算中需要大量的時(shí)間和人力，在測(cè)量中為了使效率提高，節(jié)省時(shí)間，可以將重復(fù)的計(jì)算減少，在實(shí)際的沉降觀測(cè)中需要對(duì)觀測(cè)的管理進(jìn)行加強(qiáng)，避免觀測(cè)中因設(shè)備的損壞而造成影響，使觀測(cè)的效果減弱。當(dāng)沒有及時(shí)對(duì)設(shè)施進(jìn)行檢查的時(shí)候，可能因數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤而導(dǎo)致重復(fù)計(jì)算，這使觀測(cè)中消耗的成本增加，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)中出現(xiàn)較多的誤差，影響了路基施工的穩(wěn)定性，導(dǎo)致路基質(zhì)量下降。

6結(jié)束語(yǔ)

鐵路工程施工中的質(zhì)量需要結(jié)合試驗(yàn)檢測(cè)來進(jìn)行分析，通過檢測(cè)方法的應(yīng)用使鐵路的建設(shè)質(zhì)量能夠得到直觀的呈現(xiàn)，在檢測(cè)中需要考慮到檢測(cè)方法的適應(yīng)特點(diǎn)，合理地采用檢測(cè)方法對(duì)鐵路進(jìn)行分析。由于鐵路的路基作為基礎(chǔ)部分，對(duì)質(zhì)量有著直接的影響，因此應(yīng)在檢測(cè)中分析路基的性質(zhì)，采取有效的方法進(jìn)行檢測(cè)，提升路基的質(zhì)量，使鐵路工程能夠達(dá)到質(zhì)量要求，這對(duì)檢測(cè)的發(fā)展也有著重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

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作者:陳東云 單位:中鐵十九局集團(tuán)第六工程有限公司