铁路路基工程现场试验检测技术?

随着我国铁路相关条例的出台,铁路建设迎来了新一轮高潮。铁路作为国民经济的大动脉,在中国经济平稳较快发展中肩负着重大责任。作为铁路工程的主要部分,路基工程的质量尤为重要。本文从路基工程现场试验检测的角度,探讨了不同检测方法对路基工程质量的控制。

一、路基检测前的准备工作

1)根据国家和铁道部关于工程检验的法律、标准和工程合同要求,编制试验检验计划和作业指导书。

2)测试前对仪器设备进行调试,以确认设备的校准是否有效,确保仪器设备的正常使用。

3)试验前应收集完整的相关资料:①查阅土工试验报告和被测路基填料名称,确定试验项目;(2)根据待检测的路基确定检测频率、数量和指标;(3)明确待检路基里程和待检施工标段。

二、检测方法

2.1地基系数K30检验

1)测试仪器包括:刚性承压板、千斤顶、百分表或位移传感器、基准支架和反力装置。

(1)刚性承压板:钢,厚度T≥22mm,直径D=300mm(+1.4~0mm),上下表面不圆度和不平行度0.3%,下底面光洁度不低于II级。

(2)千斤顶:5吨,带精密压力表(精度65438±0%)。

(3)百分表或位移传感器:满量程不小于10毫米,最小刻度为0.01毫米..

(4)基准支架:由3m横杆和支腿组成,百分表固定在横杆上。

(5)反力装置:如果是集装箱式专用试验车,可以利用试验车的自重,可以用小车或滚轮作为反力。

2)现场检测

(1)根据试验要求合理选择测点位置。

(2)平整场地的测试面。

将承压板放在试验地面上,使承压板与地面接触良好,必要时铺一层2 ~ 3 mm薄的干砂。应注意保持测试对象的原始状态,避免大颗粒砾石或石块松动,安装时测点表面不得压实。当测试表面在斜坡上时,承重板的支撑表面应保持水平。

(3)安装加载装置和测量装置

首先放置承压板,用承压板上的水平尺或水平仪调整承压板的水平,将反力装置的支承部分置于承压板上方并制动,承压板外缘与反力装置支撑点的距离不小于1m;;然后将千斤顶放在承力板的中心,使千斤顶保持垂直,用伸缩杆和调节螺杆使千斤顶顶部的球铰座靠近反力装置的承力部分,装配时保持千斤顶垂直不倾斜;重新安装测量桥。测量桥的支座应设置在距离载荷板外缘和反应装置支撑点1m处。测量仪表必须彼此对称放置,并与负载板的中心保持相同的距离。

(4)加载试验

预先施加0.01MPa的载荷约30s,稳定后卸载载荷,读取百分表读数作为沉降的初始读数或将百分表归零;然后以0.04MPa的增量逐级加载,当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1%时,读取荷载强度和沉降量,再增加下一级荷载。当总沉降量超过规定的参考值,或荷载强度超过现场估计的实际最大接触压力,或达到地基屈服点时,可终止试验。

3)数据处理

(1)绘图和计算工作

根据试验结果,画出荷载强度和沉降量(σ?s)关系曲线,如图1所示,并根据K30=σs/Ss计算地基系数:

式中:K30————地基系数(MPa/m),取整数计算;

σs-载荷强度(MPa);

ss——沉降参考值。

2.2变形模量Ev2测试

1.测试仪器:变形模量Ev2测试仪应包括承载板、反力装置、加载装置、载荷测量装置和沉降测量装置。

(1)载荷测量装置的量程应达到最大试验载荷的1.25倍,最大误差不应大于1%,显示值应保证承载板上的有效载荷位置至少达到0.001MPa。

(2)沉降测量装置应符合下列要求:桥梁的测量臂可为杠杆式或垂直拉式,测量臂应有足够的刚度。承压板中心到桥梁支座的距离应大于1.25米,杠杆式测量臂的杠杆比可在1:1至2:1范围内选择,选择后不能改变。沉降仪的最大误差不应大于0.04mm,分辨率应达到0.01mm,测量范围不应小于10 mm。

2、现场检测

(1)场地测试面应平整,并用刷子将表面刷掉。当测试表面在斜坡上时,承载板的支撑表面应保持水平。

(2)测试仪器的安装应符合以下要求:首先将承压板放在测试点上,使其与地面完全接触,必要时铺一层2 ~ 3 mm薄的干砂,同时用承压板上的标准气泡调整承压板的水平;然后将反应装置的承载部分置于承载板上方并制动。承重板外缘与反应装置支撑点之间的距离不得小于0.75米;然后将千斤顶放在承压板的中央,使千斤顶保持垂直,用伸缩杆和调节螺杆使千斤顶顶部的球铰座靠近反力装置的承力部分。

试验时,桥梁测量装置和反力装置不得晃动,沉降测量装置应有遮阳和防风设施。预压时,应预先加0.01MPa的荷载,时间约30s。当它稳定时,卸载负载,并将沉降计的读数归零。加载和卸载应符合以下要求:变形模量Ev2试验的首次加载应至少分为6个等级,且应大致相等。卸载后,按照第一次加载的操作步骤进行第二次加载,各级载荷保持与第一次加载相同,直到第一次添加最大载荷的倒数第二级。每个装载或卸载过程必须在1分钟内完成。加载或卸载时,每一级载荷的保持时间为2min,在此过程中载荷应保持恒定。

3.数据处理

根据试验结果绘制应力-沉降曲线,应力-沉降曲线应标有箭头。通过第一次加载和第二次加载获得的应力-沉降曲线可由以下公式表示:

其中:

σ指承压板下的应力(MPa);

S ——支承板中心的沉降量(mm );

A0-常数项(mm);

a 1——二次项系数(mm/MPa);

A2 ——分项系数(毫米/兆帕)

用最小二乘法计算应力-沉降曲线方程的系数。

2.3压实系数和孔隙率

1,现场检查

首先在选定的试坑处平整地面,面积略大于试坑直径150mm,根据试坑直径画出坑口轮廓,在轮廓内向下挖至要求的200mm深度,边挖边将挖出的土放入盛土容器中,称量土的质量,然后取有代表性的土样测定含水量。用标准砂装满砂容器,关闭阀门,并称量装满标准砂的密度测试仪的总质量。最后将密度仪倒置在挖好的坑口上,打开阀门,使密度仪中的标准砂流入坑内。当密度测试仪中的标准砂停止流动时,关闭阀门以称量密度测试仪和剩余标准砂的质量,并计算用于填充测试坑的标准砂的质量。

2.数据处理

根据以下公式计算:

湿密度:ρ=mp/Vp(b)

干密度:ρd=ρ/1+0.01w(c)

压实系数:K=ρd/ρdmax(d)

孔隙度:n=1?ρd/G(f)

在我国,K30和Ev2是考虑路基静荷载的现场试验检测方法,Evd是考虑路基动荷载的检测方法。

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路基施工质量关系到整个工程的质量、进度和列车安全,采用科学的试验检测方法是保证路基施工质量的重要措施之一。在路基工程施工中,土壤压实是最基本的问题。通过对上述试验方法的分析,可以看出仅用密度指标来检测和判断路基质量是有局限性的。因此,铁路路基施工质量的检测不仅要考虑静荷载下的检测,还要考虑动荷载下的检测。

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