铁路路基检测技术课件

一、路基填料一、路基填料l1、普通填料分类l普通填料按粗径大小可分为三大类：巨粒土、粗粒土和细粗土。l巨粒土、粗粒土填料应根据颗粒组成、颗粒形状、细粒含量、颗粒级配、抗风化能力等，分为A、B、C、D组。一、路基填料1、普通填料分类1铁路路基检测技术课件2铁路路基检测技术课件3铁路路基检测技术课件4铁路路基检测技术课件5铁路路基检测技术课件6l名词解释l1）不均匀系数：lCu=d60/d10 和曲率系数Cc一样用于填料颗粒级配分析。（Cc=d30/d10*d60）l 级配良好（Cu5 且Cc=13），不良（Cu5且Cc13）ld10、d30、d60分别为颗粒级配曲线上相应于总质量10%、30%、60%含量颗粒的粒径。l2）层间反滤准则：l 上下层填料应遵守相互防止渗混及穿透的准则，保证相邻层粒径之间良好的匹配，以便于碾压密实。l 具体公式：D15/D854l D15：相邻填层中，颗粒较粗层填料的颗粒级配曲线中相应于总质量15%含量颗粒粒径。l D85：相邻填层中，颗粒较细层填料的颗粒级配曲线中相应于总质量85%含量颗粒的粒径。l3）层间匹配：l 相邻层之间粒径相互匹配，不应相隔过远，造成层与层的级配间隙。应遵守以下具体公式：D50/d5025l D50：（相邻层填料）在颗粒级配曲线中相应于总质量50%含量颗粒的粒径。l d50：（相邻层填料）在颗粒级配曲线中相应于总质量50%含量颗粒的粒径。名词解释7颗粒级配曲线颗粒级配曲线颗粒级配曲线82.改良土的分类改良土的分类l2.1改良方法分类改良方法分类l填料改良：是指在原土中添加某种材料，使之与土发生一定的物理化学反应，以改变原土的物理力学性质。填料改良已在国内外高速铁路、公路土方工程中广泛应用，各国均制订自己的“技术准则”或“工法”。l物理改良：通过在原土中添加某种粒径的土（石）料，改善其级配（Cc，Cu）特性，提高物理力学性能及压实性。l化学改良：通过在原土中添加固化剂（水泥、石灰、粉煤灰等）使之发生物理化学反应，如阳离子交换、胶凝、碳化结块等作用，改善土的物理力学性质，增加强度。同时，降低填料的含水量，便于施工、压实。l填料改良应通过试验提出最佳掺合料、最佳配合比及改良后的强度等指标。2.改良土的分类2.1改良方法分类9l2.2改良土填料施工工艺分类改良土填料施工工艺分类l改良填料施工工艺可分为：场拌法，路拌法和集中路拌法。l场拌法：采用专用的破碎、拌和机械工厂化生产。主要优点是拌和均匀，质量易控，但成本高、效率低。主要工艺流程：填料摊铺、晾晒-含水量检测-填料入仓-机械破碎-粒径检测-添加剂含量检测-添加剂+破碎料机械拌和-均匀性检测-出场-摊铺、平整、碾压。l路拌法：采用路拌机械在路堤施工现场拌和。方法简便，成本低,一般限用于含水量变化对压实效果影响较小的土类。但受气候影响大，污染较大，改良土的质量不易稳定。主要工艺流程：填料摊铺、晾晒-添加剂含量检测-拌和-含水量、均匀性检测-平整、碾压。l集中路拌法：采用路拌机械集中在场地（如取土场、专用拌和场）内拌和，其拌和工艺与路办法相同。可减少对施工沿线的污染。2.2改良土填料施工工艺分类103.级配碎石、级配砂砾石级配碎石、级配砂砾石l3.1级配碎石的技术要求l 级配碎石可取天然砂砾材料，也可由开山块石或天然卵石、砾石经破碎、筛选而成。l 级配碎石料的粒径级配应符合表20.1的规定，且0.5mm筛以下的细集料中通过0.075mm筛的颗粒含量应小于等于66。3.级配碎石、级配砂砾石3.1级配碎石的技术要求11l 在粒径大于16mm的粗颗粒中带有破碎面的颗粒所占的质量百分率不少于30%。l 级配碎石的性能la 粒径大于1.7mm的集料的洛杉矶的磨耗率不大于50%。lb 粒径大于1.7mm的集料的硫酸钠溶液浸泡损失率不大于12。lc 粘土团及其它杂质含量的质量百分率小于等于0.5。l与上部道床碎石及下部填土之间应满足D154d85要求。当与下部填土不能满足此项要求时，基床表层应采用颗粒级配不同的双层结构，或在基床底层表面铺设土工合称材料。当下部填土为改良土时，可不受此项规定限制。在粒径大于16mm的粗颗粒中带有破碎面的颗粒所占的质量百12l3.2级配砂砾石技术要求l 颗粒的粒径、级配应符合表20.2的规定l 级配曲线应接近圆滑，某种尺寸的粒径不应过多或过少。l 与上部道床及下部填土之间应满足D154d85的要求。当与下部填土之间不能满足此项要求时，基床表层应采用颗粒级配不同的双层结构，或在基床底层表面铺设土工合成材料。但当下部填土为改良土时，可不受此项规定限制。l 颗粒中细长及扁平颗粒含量不应超过20%；黏土团及有机物含量不应超过2%。l 粒径小于0.5mm的细集料的液限应小于28，其塑性指数应小于6。3.2级配砂砾石技术要求13二、路基检测二、路基检测 1.铁路路基检测指标与检测方法l铁路路基的主体结构由道床、基床、路堤和地基四部分组成，检测的主要对象是基床和路堤部分，地基也很重要，主要是对其沉降进行观测。l基床路堤的检测主要是根据相应等级铁路的设计规范要求，对填筑过程的压实度和力学指标进行控制；单一指标很难对填料作出全面的反映，如压实系数K达到设计规范的黏性土在含水率偏高时，其强度却不满足要求，所以对填料压料质量控制指标就是多方面的。二、路基检测 1.铁路路基检测指标与检测方法14铁路路基检测技术课件152.K30平板载荷试验平板载荷试验地基系数地基系数K30是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。取第一次加载测得应力-位移(-s)曲线上s为1.25mm时所对应的荷载s,按K30=s/1.25计算得出，单位是MPa/m。2.1测试对象的颗粒级配lK30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1/4的各类土和土石混合填料。l由于K30的荷载板直径只有300mm,因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值，否则颗粒粒径过大，级配不均匀，K30的测试结果就会带来较大的误差，难以真实反映路基的压实情况。根据检测经验，K30适用于均匀地基土（如粗、细粒土）的地基系数检测，对于拌合较均匀的级配碎石也是符合测试要求的，对于颗粒不均匀的碎石土，其K30检测就难以得出准确可靠的测试结果。2.K30平板载荷试验地基系数K30是表示土体表面在平面压力16l2.2有效测试深度lK30平板载荷试验的测试有效深度范围为400-500mm。l由于K30平板荷载试验结果所反映的是压板下大约1.5倍压板直径深度范围内地基土的性状，因此要想真实全面地反映更深土层的情况，尚结合其他的检测手段进行综合评定。l2.3含水率变化的影响l对于水分发挥快均粒砂，表面结硬壳、软化，或其他原因表层扰动的土，试验应置于扰动带以下进行。l影响K30测试结果的因素很多，但含水率变化是造成K30测试结果偶然误差的主要原因。一般来说，路基碾压完毕后，路基含水率最高时，K30测试结果就小；含水率最底时，测试结果就大，由于击实处不饱和状态，含水率对其力学性质的影响很大，这就造成K30测试结果因含水量变化而离散性大，重复性差，为此，现场测试应消除土体含水量变化的影响。2.2有效测试深度17l2.4测试时间l对于粗、细粒均质土，宜在压实后2-4h内进行。l在进行K30测试时，发现不同时间的K30测试结果差别较大，尤其是对级配碎石来讲更为明显。这是由于不同 的检测时间，基路基的含水量及板结强度不同。若在碾压完毕后2-3d再进行K30测试,这样虽然结果提高了，满足了K30的设计要求，但会造成测试结果无可比性，不可信。因此，为了检测路基填筑质量而进行的K30试验，只有在碾压完毕后一定时间内进行才有意义。l2.5测试面的状态l测试面必须是平整无坑洞的地面，对于粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平，应铺设一层2-3mm的干燥中砂或石膏腻子。此外测试面必须远离震源，以保持测试精度。2.4测试时间182.6天气条件l雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。2.7测点布置l路堤、基床每填高0.9m，纵向每100m检查2个断面4个点，路基边缘2m处2点，中间2点；l路堤边坡每100m等间距检查4点，距路基边缘0.5m，一边两点；l路桥过渡段每一检测层检测2点；2.8判定标准l设计文件、路基设计规范、路基验标、施工规范2.6天气条件192.9试验要点试验要点l1)试验场地准备：对已选定的场地测试面进行整平，并用毛刷扫去松土。当处于斜坡上时，亦应将荷载板支承面做成水平面。l2)安装平板载荷仪：l安装荷载板：为了保证荷载板与地面的良好接触，可铺设一薄层中砂（23mm）或石膏腻子，用石膏腻子做垫层时，应在荷载板顶面上抹一层油膜，然后将荷载板安放在石膏层上转动并轻轻击打顶面。使其与地面完全接触，同时借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。l安装反力装置：将反力装置（例如：汽车或压路机）驶入测试点，在使其承载部位正处于荷载板上方之后，加以制动。此时，反力装置的支承点（以汽车或压路机作为反力装置时系指其车轮或滚筒与地面的接触点）必须距荷载板外侧边缘1m以外。l安装加载装置：将千斤顶放置于反力装置下面的荷载板上，可利用加长杆和通过调节丝杆，使千斤顶顶端球铰座紧贴在反力装置承载部位上，组装时应保持千斤顶垂直不出现倾斜。l安装下沉量测定装置：测桥支承座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支承点1m以外。当测桥呈Y型布置时，应安装3个测表，相互呈120放置；当测桥呈双横杆平行布置时，应安装4个测表呈正方形布置，或安装2个测表呈对角线布置，不论安装几个测表，都必须与荷载板中心保持等距离，以便求取平均置，降低误差。2.9试验要点20l3)加载试验l为稳固荷载板，预先加0.01MPa荷载，约30秒种，待稳定后卸除荷载，将百分表读数调至零或读取百分表读数作为下沉量的起始读数。l以0.04MPa的增量，逐级加载。第增加一级荷载，应等该级荷载下的下沉量稳定后，读取荷载强度和下沉量读数。当1min的下沉量不大于该级荷载强度下产生的总下沉量的1%时即可认为下沉已终止。l当下沉量超过规定的基准值（1.25mm），或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或者达到地基的屈服点，试验即可告终止。l4)试验点的下挖工作：当试验过程出现异常时（如荷载板严重倾斜，荷载板过度下沉），应将试验点下挖相当于荷载板直径的深度。如遇到石块，或不太密实或含水很多或含水很少的土时，均应在试验记录中注明。l5)由试验结果，绘制荷载下沉量曲线。3)加载试验21铁路路基检测技术课件223.密度试验密度试验密度试验分：环刀法、灌砂法、灌水法、水袋法、气囊法几种。检测频率：每层沿纵向每100m等间距检查2个断面6点，每断面左、中、右各1点，左右点距路基边缘1m处。检测方法分类：改良土宜采用环刀法、灌砂法；细粒土、粗粒土或、级配碎石宜采用砂法、灌水法、水袋法、气囊法。3.密度试验密度试验分：环刀法、灌砂法、灌水法、水袋法、气囊234.Evd动态平板载荷试验动态平板载荷试验 4.1Evd动态平板载荷试验是采用动态变形模量测试仪来监控检测土体承载力指标动态变形模量Evd的试验方法。它通过落锤试验和沉陷测定直接测出反映土体动态特性的指标Evd。4.2 Evd动态平板载荷试验适用于粒径不大于荷载板直径1/4的各类土、土石混合料和级配碎石，测试有效深度范围400500mm。试验时的场地及环境条件应满足以下要求：l1）测试面宜水平，其倾斜度不大于5；测试面必须平整无坑洞。若粗粒土或混合料造成的表面凹凸不平，可用少量细中砂补平。l2）试验时测点必须远离振源。4.Evd动态平板载荷试验 4.1Evd动态平板载荷试验是244.3测试结果按平板压力公式计算：l实际使用时，可采用简化公式计算：4.3测试结果按平板压力公式计算：254.3Evd与与K30的相关关系的相关关系l通过采用“DBM型动态变形模量测试仪”和“K30平板载荷试验仪”对秦沈客运专线路基的800多组对比试验（其中细粒土、粗粒土、碎石类土和级配碎石等四类各180组），经统计分析，建立了Evd与K30的相关关系，见表17.33，可供参考使用。l 4.3Evd与K30的相关关系26三、地基处理三、地基处理1.地基处理的分类la.置换法：换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、振冲置换法、强夯置换法、砂石桩法、石灰桩法lb.排水固结：加载预压法、超载预压法、真空预压法、降低地下水位法、电渗法lc.灌入固化物：深层搅拌法、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、压密灌浆法、电动化学灌浆法ld.振密、挤密：表层原位压实法、张夯法、振冲密实法、挤密砂石桩法、爆破挤密法、土桩、灰土桩法、夯实水泥土桩法、孔内夯扩桩法le.加筋：加筋土法、锚固法、树根桩法、低强度砼桩复合地基法、钢筋砼桩复合地基法三、地基处理1.地基处理的分类272.碎石桩碎石桩2.1碎石桩在松散砂土和粉土地基的作用l挤密作用：砂土和粉土属单粒结构，无论采取锤击法还是振动法在砂土中沉入桩管时，对其周围都产生很大的横向挤压力，使其孔隙比减小密度增加；l振密作用：在挤压和振动作用下，土的结构逐渐破坏，孔隙水压力逐渐增大，迫使土粒结构重新组合，变密实。l抗液化作用l置换作用l排水作用2.碎石桩2.1碎石桩在松散砂土和粉土地基的作用282.2砂石桩的质量检测l按TB10414-2003铁路路基工程施工质量验收标准第4.7.8条：砂石桩桩身密度符合设计要求。检验数量：施工单位检查总桩数的2%，且不少于2根；监理单位按施工按施工单位检查数量的20%见证检验，且不少于2根。检验方法：砂桩施工完毕，达到规定静置时间后，对桩身密度采用圆锥动力触探法（N63.5）检测，自桩顶2.0m开始计数。l第4.7.9条：砂桩复合地基承载力就符合设计要求检验数量：总桩数的2，监理单位见证检验。检验方法：平板载荷试验。2.2砂石桩的质量检测292.3圆锥动力触探试验（N63.5）l锤重：63.50.5kgl落距：762cml探头的截面积：43cm2l每贯入10cm的锤击数l锤击频率：15-30击/minl判定标准：桩身平均锤击数大于10击（或达到密实，碎石土大于7级为密实）l提供资料：动力触探校正后击数与贯入深度关系曲线2.3圆锥动力触探试验（N63.5）303.水泥粉煤灰碎石桩法（水泥粉煤灰碎石桩法（CFG桩）桩）lCFG桩是由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的可变强度桩。通过调整水泥掺量及配比，其强度等级在C5-C25之间变化，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种桩型。CFG桩和桩间土一起，通过褥垫层形成CFG桩复合地基共同工作。CFG桩可应用在砂土、粉土、粘土、淤泥质土、杂填土等地基中。CFG桩对独立基础、条形基础、筏基都适用。lCFG桩的检测主要是桩身质量和复合地基载荷试验，桩身质量是通过低应变来检测，抽检数量一般为10%，载荷一般为0.5%-1%。3.水泥粉煤灰碎石桩法（CFG桩）CFG桩是由碎石、石屑、砂314.复合地基载荷试验复合地基载荷试验 复合地基载荷试验示意图4.复合地基载荷试验 复合地基载荷试验示意图32终止加载条件（复合地基）l沉降急剧增大，土被挤出或承压板周围出现明显的隆起；l承压板的累计沉降量已大于其宽度或直径的6；l某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下沉降量的2倍，且经24h尚未达到相对稳定标准(0.1mm/h)；l达不到极限荷载，而最大加载压力已大于设计要求压力值的2倍。终止加载条件（复合地基）33铁路路基检测技术课件34l资料分析处理资料分析处理(复合地基复合地基)l若QS曲线存在拐点，则第一拐点对应压力为比例界限压力Pa，第二拐点对应压力为极限承载力Pu。当Pu 2 Pa时，取0=Pu/2；当Pu 2 Pa 时，取取0=Pa。l2)当S曲线是平缓的光滑曲线时，可按相对变形值确定，按相对变形值确定的承载力特征值不应大于最大加载压力的一半。对砂石桩、振冲桩复合地基或强夯置换墩：当以粘性土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.015所对应的压力(s为承压板的沉降量；b和d分别为承压板宽度和直径，当其值大于2m时，按2m计算)；当以粉土或砂土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。对土挤密桩、石灰桩或柱锤冲扩桩复合地基：可取s/b或s/d等于0.012所对应的压力。对灰土挤密桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力。对水泥粉煤灰碎石桩或夯实水泥土桩复合地基：当以卵石、圆砾、密实粗中砂为主的地基，可取s/b或s/d等于0.008所对应的压力；当以粘性土或粉土为主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所对应的压力。对水泥土搅拌桩或旋喷桩复合地基，可取s/b或s/d等于0.006所对应的压力。资料分析处理(复合地基)35一些路基常见问题一些路基常见问题某路基工程，局部采用大片石填筑，使路基局部产生不均匀沉降，原因分析：填料不均匀，压实度不够！一些路基常见问题某路基工程，局部采用大片石填筑，使路基局部产36l某路基工程，在施工时，超厚填筑，最大层厚1.9m，且基底未处理，出现明显沉降铁路路基检测技术课件37某涵洞工程，由于基底未处理，且底板砼厚度不够，造成涵底裂纹，造成废弃。某涵洞工程，由于基底未处理，且底板砼厚度不够，造成涵底裂纹，38l野蛮施工法，使填料含水率尽失，使去最佳碾压时间。铁路路基检测技术课件39