铁路工程路基检测方案

铁路工程路基检测方案

一、检测依据

根据国家行业标准TB10102-2010《铁路工程土工试验规程》、《铁路路基工程质量验收标准》TB10414-2003、TB 10751-2010《高速铁路路基施工质量验收标准》、设计图纸及工程地质勘查报告。 二、检测方法

采用K30平板荷载试验法、灌水(沙)法或核子射线法以及工程地质雷达剖面检测法，对路基基床进行填筑质量的地基系数、压实系数或相对密度试验检测。

一般按委托方要求，对路基的检测量根据线路施工图及桥涵所在位置，确定路基检测断面以及对桥梁、涵洞等过度段进行检测,对于特殊路基地段,按照特殊要求进行加密检测点对路基按特殊要求进行检测,具体各断面检测内容为：

1、基床填筑高度超过2.0m时：

①在基床表层线路中心处（双线2个测点，单线1个测点）进行地基系数K30平板荷载试验；②在路基中线处开挖0.6m、1.2m、1.8m深进行灌水法或核子射线法检测基床该深度的填料密度或路基压实系数；③采用工程地质雷达进行该断面路基填筑质量（包括均匀性、密度及软弱夹层）检测。 2、路堑或填筑高度小于2.0m时；

①在基床表层线路中心处（双线2个测点，单线1个测点）进行地基系数K30平板荷载试验；②在路基中线处，基床表层或开挖0.6m、1.2m、1.8m深（按基床填筑深度确定）进行灌水法或核子射线法检测基床表层或基床该深度的填料密度或路基压实系数；③采用工程地质雷达进行该断面路基

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填筑质量（包括均匀性、密度及软弱夹层）检测。 3、K30平板载荷试验：

K30平板载荷试验是采用直径为30cm的荷载板测定下沉量为1.25mm地基系数的试验方法。计量单位为MPa／m。K30平板载荷试验适用于粒径不大于荷载板直径1／4的各类土和土石混合填料，测试有效深度范围为400—500mm。加载试验为：

3.1 稳固荷载板，预先加0.01MPa荷载约30s，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。

3.2 以0.04MPa的增量，逐级加载。每增加一级荷载，当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1％时，读取荷载强度和下沉量读数，然后增加下一级荷载。

3.3 当总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，试验即可终止。 3.4 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，重新进行试验。对出现的异常应在试验记录表中注明。 试验结果按下列公式计算：

①根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线。

②从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉量基准值时的荷载强度，并按下式计算出地基系数：K30sSs。

式中：K30—由直径30cm的荷载板测得的地基系数(MPa／m)，计算取整数；σs—σ–S曲线中Ss ＝1.25×10－3m相对应的荷载强度(MPa)；Ss—下沉量基准值(=1.25×10—3m)。

4、灌水法及核子射线法

基床的相对密度Dr是基床无黏性土填料处于最松散孔隙比与压实后的孔

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隙比之差和最松散态孔隙比与最紧密状态孔隙比之差的比值。

基床压实系数Kh是基床填料压实后的干密度于该填料的最大干密度的比值。

灌水法和核子射线法是现场确定基床相对密度或压实系数试验的有效方法。

4.1 灌水法是通过在现场选定的测点处开挖一定尺寸的试坑，提取试样并称出试样的质量，然后用略大于试坑容积的塑料薄膜袋装水测出试坑的体积。并通过试验采集的现场试样的质量和试样体积，从而计算出试样的湿密度ρ、干密度ρd和孔隙比e0。结合不同填料土的室内试验确定的最小干密度ρdmin与最大干密度ρdmax计算出相对密度Dr或基床压实系数Kh。

Drdmanddminddmandmin； Khddman。

式中：Dr—相对密度，计算至0.01；Kh—基床压实系数；ρdmin—最小干密度（g/cm3）；ρdmax—最大干密度（g/cm3）；ρd—天然干密度或填土的干密度(g／cm3)。

4.2 核子射线法检测是采用MC—3型核子密度湿度仪，其内部装有两种放射源。铯137r源用来测量密度，镅241／铍中子源用来测量水分。中子源安在机壳底部位置不变。r源装在辐射源金属杆底部内，随测量深度而变。 测量密度时，铯137r源发出r射线进入被测材料。如果材料的密度较低，大量的r射线就会穿过它，被装在仪器内的盖草—密勒计数管检测到，那么在单位时间内计到的数就较大。反之，如果材料的密度较高，高密度的材料吸收了部分r射线，起了辐射屏蔽作用，在单位时间内计到的数就较小。然后，微处理器把检测管接收数值(称为密度计数值)除以存储在仪器内的密度标准计数值，得到计数比，再把计数比送人密度计数程序可算出被测材料的密度(这种密度包含被测材料水分，又称为湿容重)。

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测量水分时，中子源放射的中子流进入被测材料，被测材料水分中的氢原子与高能中子相碰撞使之减速。减速后的慢中子被仪器内的氦—3探测管接收到。被测材料含水量大，在单位时间内所转化的慢中子数也多，检测管接收的慢中子数就多。反之就小。然后，微处理器把接收的慢中子数(称为水分计数值)除以水分标准计数值，得到水分计数比，再把计数比送入水分计算程序可算出被测材料的水分重。

有了被测材料的湿容重，水分重和输入的室内试验的最大干密度，微处理器即可算出其它的参数。

5、地质雷达剖面法检测路基填料情况

探地雷达方法是一种用于确定地下介质分布的广谱(1 MHz一1GHz)电磁技术。可广泛地应用于浅层地质结构、构造和岩性检测。它是利用超高频脉冲电磁波为震源，多以自激自收的形式，可采用连续、间断两种方式探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点。

电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此，根据接收到波的旅行时间(亦称双程走时)、幅度与波形资料，可推断介质的结构。

由于探地雷达的发射天线与接收天线之间距离很小，甚至合而为一。当地层倾角不大时，反射波的全部路径几乎是垂直地面的。因此，在测线不同位置上法线反射时间的变化就反映了地下地层的构造形态。探地雷达工作频率高，在地质介质中以位移电流为主。因此，高频宽频带电磁波传播，实质上很少频散，速度基本上由介质的介电性质决定。因此，电磁波传播理论与弹性波的传播理论有许多类似地方。两者遵循同一形式的波动方程，只是波动方程中变量代表的物理意义不同。地质雷达检测理论是根据探地雷达这一超高频短脉冲(106一109Hz)电磁波在地下介质中传播规律确定的。根据波的合

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成原理，任何脉冲电磁波都可以分解成不同频率的正弦电磁波。因此，正弦电磁波的传播特征是探地雷达的理论基础。雷达波在介质中的传播速度v与介质的相对介电常数有关，雷达检测的探测效果主要取决于不同介质分界面的电性差异的大小，即介质层间介电常数差异越大，则探测效果越好，介质异常在雷达剖面上反映也就越明显，从而易于识别。实测时雷达波通过天线进入路基填料中，遇到材质有差别的填料时，产生界面反射，接收天线接收到反射波，测出反射波的入射、反射双向走时t＝14z2＋x2，就可计算出反射v波走过的路程长度，从而求出天线距反射面的距离：z＝vt。 2式中 ：z为天线到反射面的距离(m)；t为雷达波从发射至接收到反射波的走时，用ns(纳秒计)，1ns=10-9秒；x为收发天线间距离(m)；v 为雷达波的行走速度(m／ns)；可以用几何光学的概念来看待直线传播的雷达波的透射和反射。v=C0/ε1/2。

其中 C0 为雷达波在空气中的传播速度－30cm/ns；

ε为介电常数，由波所通过的物质决定。

图1 雷达探测原理示意图

地质雷达的野外工作，必须根据所要研究的地质、岩土工等的问题和任

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务，采用合适的观测方式、正确选择测量参数以保证记录质量。目前，常用的双天线地质雷达检测方式主要有两种：剖面法和宽角法。剖面法这是发射天线(T)和接收天线(R)以固定间隔距离沿线同步移动的一种检测方式。发射天线和接收天线时移动一次便获得一个记录。当发射天线与接收天线同步沿测线移动时，就可以得到由一个个记录组成的探地雷达时间剖面像。横坐标为天线在地表测线上的位置，纵坐标为雷达脉冲从射天线出发经地下界面反射回到接收天线的双程走时。这种记能准确地反映正对测线下方地下各个反射面的起伏变化。我们在对兰武二线A14标段路以及兰青二线基基床填筑质量的检测中采用的是地质雷达剖面法。

地质雷达检测路基基床填筑质量是利用路基基床填筑的不同填料的电性差异来实现的。由于路基基床填筑的填料是固、液、气三相多孔状混合体材料构成，不同材质间的接触面及同一种材质内部不连续面都是良好的雷达波反射界面。当雷达波向下传播经过这些界面时，都会发生不同程度的反射、折射和散射，产生不同程度的波能吸收和衰减，集中反映在波形和波阻特征变化上。分析研究接收回波的特征差异，就可以揭示路基基床填筑结构特征及病害缺陷。

实测时将雷达天线紧贴于路基基床表面，沿测线连续滑动，采用打标方式进行定位，雷达主机实时记录每个测点的时间、深度和振幅值，构成连续雷达剖面。当地下介质的波速已知时，根据所探测到的双程旅行时，就可以求得目标体的位置和埋深。

应用专业软件，分析反射波同相轴的波形和波阻特征，就可以获得路基基床填筑质量信息。

检测采用美国·GSSI公司生产的SIR-2000型便携式透地雷达，是目前世界上先进的瞬态无载波脉冲雷达，不仅系统的数字化程度高，而且探测范围广、分辨率高、透深能力强，并具有实时数据处理和成像能力，还可进行连

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续透视扫描，配置浅、中、深全套屏蔽和非屏蔽天线，可应用于混拟土测厚和缺陷检测、钢筋透视、地质调查、空洞和裂隙的确定等。检测所配天线为：100MHZ等。

6、成型路基几何尺寸测绘

对成型路基采用全站仪进行路基横断面几何尺寸测绘,以检测路基断面尺寸是否满足设计要求

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