CN107700460A - 一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法 - Google Patents

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Abstract

一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，以在不破坏已建路基的前提下，有效获取路基内部K、K30、EVd等压实指标。包括以下步骤：(1)在路基面层中心沿竖直方向开展重型动力触探测试，测取路基面层以下不同垂直深度H的锤击数N63.5；(2)通过以下公式确定路基压实指标K、K30、Evd： f = F - Ae - RN 63.5 ; (3)对步骤(1)重型动力触探测试造成的孔洞采用水泥砂浆或中粗砂回填密实。

Description

一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法
技术领域
本发明涉及高速铁路路基，特别涉及一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法。
技术背景
随着高速铁路快速发展潮流的到来，越来越多的海外国家将目光投向高铁建设，其中部分经济较发达的国家已参照欧洲标准或UIC(国际铁路联盟)标准开展高铁设计及施工。然而，由于资金不到位、技术短缺、当地政治环境等原因，导致已建高铁工程难以继续实施，即土建工程施工中断。随着“一带一路”落地实施，中国高速铁路走出海外势在必行，其中技术标准走出国门是中国高铁“走出去”的关键。然而，在“走出去”的过程中，难免遇到施工中断的土建工程，对此类先前的施工条件、施工方法及技术标准等不明确的工程，極需采用中国高铁技术标准对其进行检测评估，路基工程在海外高铁占比极高，检测评估工作量大。
中国高速铁路路基填料压实标准主要通过压实系数K、地基系数K30(MPa/m)、动态变形模量Evd(MPa)等指标进行评判。对于海外已建放置的高铁路基，上述指标参数测试只能在已施工的路基面层实施，而对路基内部压实指标测试，若采用分层开挖分层测试，不仅破坏已建路基工程，还需重新填筑施工，增加工程投资，极大的消耗了人力、物力及财力，且这种测试方案也难以获得当地业主、咨询单位的认可。另一方面，《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)、《铁路路基设计规范》(TB10001-2016)、《铁路工程土工试验规程》(TB10102—2010)等铁路规程或文献中尚无一种维持原貌的路基压实指标测算方法，可见，该领域存在技术空白，迫切需要提出一种维持原貌的高铁路基压实指标测算方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，以在不破坏已建路基的前提下，有效获取路基内部K、K30、EVd等压实指标。
本发明解决上述技术所采用的的技术方案如下：
本发明的一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，包括以下步骤：
(1)在路基面层中心沿竖直方向开展重型动力触探测试，测取路基面层以下不同垂直深度H的锤击数N63.5；
(2)通过以下公式确定路基压实指标K、K30、Evd：
式中：f为路基压实指标，指压实系数K，或指地基系数K30，单位：MPa/m，或指动态变形模量Evd，单位：MPa；F为路基填土结构趋于完全密实状态对应的压实指标；A为F-f0，其中f0为路基填土结构趋于松散堆积状态对应的压实指标；N63.5为重型动力触探锤击数，单位：击/10cm，由步骤(1)确定；R为压实指标f与重型动力触探锤击数N63.5的曲率；
(3)对步骤(1)重型动力触探测试造成的孔洞采用水泥砂浆或中粗砂回填密实。
本发明方法是基于200余组现场原位测试(每组均对应开展了重型动力触探、压实系数、地基系数及动态变形模量原位测试)，通过数据分析及理论推导，从而建立了高速铁路路基压实指标与重型动力触探锤击数的计算公式，适用于不破坏既有或已建放置高速铁路路基压实指标测算。
本发明的有益效果是，基于测取的已施工路基重型动力触探锤击数，通过本发明建立的计算公式，即可计算路基内部K、K30、EVd等压实指标，实现了维持路基原貌测算路基压实指标的目标，也为海外已建高铁路基检测评估提供了科学依据，该方法操作快捷，计算简便，经济节约，工程适应性强，填补了规范空白。
附图说明
图1是本发明高速铁路路基重型动力触探横断面图。
图中示出构件和对应的标记：路基面层1，路基本体2，重型动力触探杆3.1，重型动力触探头3.2，路基面层以下不同垂直深度H。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图进一步说明本发明。
参照图1，本发明的一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，包括以下步骤：
(1)在路基面层中心沿竖直方向开展重型动力触探测试，测取路基面层以下不同垂直深度H的锤击数N63.5；
(2)通过以下公式确定路基压实指标K、K30、Evd：
式中：f为路基压实指标，指压实系数K，或指地基系数K30，单位：MPa/m，或指动态变形模量Evd，单位：MPa；F为路基填土结构趋于完全密实状态对应的压实指标；A为F-f0，其中f0为路基填土结构趋于松散堆积状态对应的压实指标；N63.5为重型动力触探锤击数，单位：击/10cm，由步骤(1)确定；R为压实指标f与重型动力触探锤击数N63.5的曲率；
(3)对步骤(1)重型动力触探测试造成的孔洞采用水泥砂浆或中粗砂回填密实。
所述步骤(1)中，重型动力触探的落锤质量为63.5kg，标准贯入量为10cm，重型动力触探贯入至路基面层以下不同垂直深度H不小于1.0m。
所述步骤(2)中，路基压实指标f代表压实系数K时，参数F、A及R可根据地区经验资料或现场原位测试数据拟合确定；当无地区经验或现场数据时，F取0.95～1.0，A取0.1～0.2，R取0.01～0.15。
所述步骤(2)中，路基压实指标f代表地基系数K30时，参数F、A及R可根据地区经验资料或现场原位测试数据拟合确定；当无地区经验或现场数据时，F取1200～1400，A取1150～1350，R取0.01～0.15。
所述步骤(2)中，路基压实指标f代表动态变形模量Evd时，参数F、A及R根据地区经验资料或现场原位测试数据拟合确定；当无地区经验或现场数据时，F取150～220，A取140～210，R取0.01～0.15。
实施例：
参照图1，伊朗德伊(德黑兰-库姆-伊斯法罕)高速铁路某一填方路基填高4.2m。
为验证本发明方法的可行性，在测取该路基面层以下不同垂直深度H的锤击数后，分层开挖该路基断面并在动力触探锤击对应的位置采用现场原位测试测取压实系数K、地基系数K30及动态变形模量Evd。下面采用本发明方法对该路基压实指标进行测算，具体步骤如下：
步骤(1)：沿图1路基面层中心，在垂直深度H为0，0.5，1.2，2.1，3.1，4.0m处分别开展重型动力触探测试，对应测取的锤击数N63.5分别为24.8、22.9、34.0、13.6、22.3、18.4击/10cm。
步骤(2)：通过以下公式确定路基压实指标K、K30、Evd
式中：f为路基压实指标，指压实系数K，或指地基系数K30，单位：MPa/m，或指动态变形模量Evd，单位：MPa；F为路基填土结构趋于完全密实状态对应的压实指标；A为F-f0，其中f0为路基填土结构趋于松散堆积状态对应的压实指标；N63.5为动力触探锤击数，单位：击/10cm，由步骤(1)确定；R为压实指标f与动力触探锤击数N63.5的曲率。
参数F、A及R根据现场原位测试数据拟合确定。
根据上述公式计算该路基断面的压实系数K时，参数F取0.985，A取0.1，R可取0.07，计算结果与现场实测结果进行对比如下表所示：
根据上述公式计算该路基断面的地基系数K30时，参数F取1350，A取1290，R可取0.01，计算结果与现场实测结果进行对比如下表所示：
根据上述公式计算该路基断面的动态变形模量Evd时，参数F取200，A取190，R可取0.04，计算结果与现场实测结果进行对比如下表所示：
步骤(3)：对步骤(1)重型动力触探测试造成的孔洞采用水泥砂浆回填。
从上述测算结果可见，路基压实指标K、K30、Evd的计算值与实测值相对误差大部分在10％以内，测算结果较可靠。
本发明的优点在于：
(1)本发明根据建立的压实指标计算公式，再结合测取的重型动力触探锤击数N63.5，即可测算已施工路基内部的K、K30、EVd等压实指标，实现了维持路基原貌测算路基压实指标的目标；
(2)本发明适用于已施工的高速铁路、高速公路路基内部压实指标测算评估，为海外已建高铁路基评估提供科学依据，有利于“一带一路”战略落地实施；
(3)本发明建立的计算公式严谨，测算思路清晰，工程适应性强，填补了规范空白。
以上所述只是采用图解说明本发明一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体方法和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (5)

1.一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，包括以下步骤：
(1)在路基面层(1)中心沿竖直方向开展重型动力触探测试，测取路基面层以下不同垂直深度H的锤击数N63.5；
(2)通过以下公式确定路基压实指标K、K30、Evd
<mrow> <mi>f</mi> <mo>=</mo> <mi>F</mi> <mo>-</mo> <msup> <mi>Ae</mi> <mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>RN</mi> <mn>63.5</mn> </msub> </mrow> </msup> </mrow>
式中：f为路基压实指标，指压实系数K，或指地基系数K30，单位：MPa/m，或指动态变形模量Evd，单位：MPa；F为路基填土结构趋于完全密实状态对应的压实指标；A为F-f0，其中f0为路基填土结构趋于松散堆积状态对应的压实指标；N63.5为重型动力触探锤击数，单位：击/10cm，由步骤(1)确定；R为压实指标f与重型动力触探锤击数N63.5的曲率；
(3)对步骤(1)重型动力触探测试造成的孔洞采用水泥砂浆或中粗砂回填密实。
2.根据权利要求1所述的一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，其特征在于：所述步骤(1)中，重型动力触探的落锤质量为63.5kg，标准贯入量为10cm，重型动力触探贯入至路基面层以下不同垂直深度H不小于1.0m。
3.根据权利要求1所述的一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，其特征在于：所述步骤(2)中，路基压实指标f代表压实系数K时，参数F、A及R根据地区经验资料或现场原位测试数据拟合确定；当无地区经验或现场数据时，F取0.95～1.0，A取0.1～0.2，R取0.01～0.15。
4.根据权利要求1所述的一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，其特征在于：所述步骤(2)中，路基压实指标f代表地基系数K30时，参数F、A及R根据地区经验资料或现场原位测试数据拟合确定；当无地区经验或现场数据时，F取1200～1400，A取1150～1350，R取0.01～0.15。
5.根据权利要求1所述的一种高速铁路路基压实指标的无损测算方法，其特征在于：所述步骤(2)中，路基压实指标f代表动态变形模量Evd时，参数F、A及R根据地区经验资料或现场原位测试数据拟合确定；当无地区经验或现场数据时，F取150～220，A取140～210，R取0.01～0.15。
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