高铁路基A、B料压实检测指标的关系探讨

陈超++杨建明

【摘要】为提出高速铁路路基A、B料检测合理标准、方法，本文通过采用地基系数K30、动态变形模量Evd、孔隙率n三种不同检验方法对京沪昆山试验段试验段采用A、B料湖州碎石土填筑路堤压实质量进行检验、分析研究。

【关键词】AB料；检测；地基系数；孔隙率

Discussion on the relationship between A and B material compaction test indexes of high speed railway subgrade

Chen Chao，Yang Jian-ming

（Hunan High - speed Railway Vocational and Technical College Nanhua UniversityHengyangHunan421001）

【Abstract】 In the design of high-speed railway， not only static vehicle load but also dynamic impact from high-speed trains should be considered. Three types of experiment methods including foundation coefficient K30， dynamic deformation modulus Evd， porosity n are adopted to inspect the compaction quality of embankment filled with Huzhou gravel soil in Kunshan test section of Beijing-shanghai Line. Mathematical statistics method is used to propose reasonable standard and method for AB material of high-speed railway foundation .

【Key words】AB material；Inspection；Foundation coefficient；Porosity

1. 前言

（1）为适应经济和社会的飞速发展，高速铁路正在筹建和建设中。根据高速铁路建设的需要，对路基本体填筑施工和质量检测也提出了新的要求。

（2）路堤压实是保证路堤填筑质量的关键，使得路基的压实面临着很多新问题，必须对其施工工艺及质量检测标准做进一步的研究和探索。通过采用地基系数K30、动态变形模量EVD、孔隙率n三种不同检验方法对试验段碎石土路堤填筑压实质量进行检验，利用数理统计方法分析研究，以期提出高速铁路路基检测合理标准、方法，对指导下步京沪高速铁路的施工都具有重要的工程意义。

2. 设计施工方案

A、B组填料，可通过加强施工控制作为基床以下路堤填料分层填筑；作为基床底层填料需进行级配改良。施工技术参数：用于基床以下路堤填料最大粒径15cm，细粒含量<30%，不均匀系数Cu≥12，分层摊铺厚度30～40cm。用于基床底层填料最大粒径10cm，细粒含量<30%，不均匀系数Cu≥20，级配曲线曲率系数Cc=1～3，分层摊铺厚度25～30cm。第二类是硬质岩全风化层（石英二长岩、花岗岩），属C组粗粒填料，通过加强过程质量控制可作为基床以下路堤填料直接填筑；作为基床底层填料时需进行物理改良，改良方法掺入20～25%碎石。施工技术参数：不均匀系数Cu≥12，级配曲线曲率系数Cc=1～3。

3. 碎石土室内检验

室内物理、力学指标检验的主要项目有：最大干密度、最优含水量、平均颗粒密度、破碎率、有机质、击实前后筛分试验、CBR试验，其中CBR试验依据GB50123，其它试验依据铁路标准。共进行14组的碎石土室内试验，各项试验结果及分析如下。

3.1击实前后筛分试验。

通过击实前后筛分试验，主要是模拟填料经现场碾压前后的颗粒变化的情况，预测碎石土经碾压后的级配状况。击实前后级配曲线图见图1、图2。

从级配曲线和不均匀系数、曲率系数可以看出：

（1）经击实后，颗粒总体向级配良好方向发展，少部分（如8、9、11、12）由于0.25～5mm颗粒较少，级配反而变差。

（2）填料击实前不均匀系数Cu在11.2～221.4之间、曲率系数Cc在1.29～32.0之间；击实后不均匀系数Cu在106.7～3600之间、曲率系数Cc在0.08～5.0之间，加之粗颗粒含量差异较大，击实前大于5mm颗粒含量P5在55.4～85.4%之间，击实后在36.0～69.0%之间，反映出填料颗粒级配的相对不均匀。

（3）填料细颗粒含量相差较大，粒径d<0.074mm部分击实前在0.5～16%之间，击实后在在1.1～34.2%之间。

3.2最大干密度及最佳含水量。

根据现场及料源调查所取数据，湖州土主要分两种土：一种为碎石土，最佳含水量在6.5%～8.5%之间，干密度在2.09～2.19g/cm3之间，其击实前后的筛分曲线比较接近，其填料等级都属于为A、B类填料；另一种为角砾土，最佳含水量在8.0%～9.5%之间，干密度在1.97～2.07g/cm3之间，其击实前后的筛分曲线比较接近，其填料等级都属于为A、B类填料。两种土的平均颗粒密度为2.65g/cm3。

3.3湖州碎石土的稳定性能试验。

碎石土路基的稳定与否，与碎石土中粗颗粒的强度和抗风化能力息息相关，可通过测定破碎率及崩解率来评定填料的稳定性。表1为各组土的破碎率及崩解率试验结果汇总表。

3.4湖州碎石土的承载比试验。

湖州碎石土的承载比试验结果分别为：80%、40%、65%。试验结果较好，（在高速公路的设计中一般规定CBR值大于8%就可用于路基的填筑）。

3.5填料的工程特性。

通过对土场不同部位的取样试验，以及过程抽检结果表明：

湖州土属碎石土～角砾土范畴，击实前细颗粒的质量百分率在0.5～16%之间，属A、B类填料；击实后细颗粒的质量百分率在1.1～34.2%之间，其中有两组属C类填料，其细颗粒的质量百分率超过30%，其它均属A、B类填料，且级配较击实前优。细颗粒的质量百分率超过30%填料，严格限制填筑部位，仅用于基床以下部分。

4. 现场路堤压实质量的检验及分析

4.1路堤压实质量检验概述。

按现行规范要求，碎石土路堤压实质量检验主要参数为孔隙率n、地基系数K30，孔隙率n主要采用核子密度仪、灌水法检测，地基系数K30检验采用平板荷载法检测。根据本次试验段要求，引入动态变形模量EVD检验参数，其方法为小型平板动态变形模量仪法。

压实质量检验结果：

4.1.1基床底层路堤压实检验结果总结如下：

（1）隙率n在分布在9%～27.5%之间，具体概率分布见图3（样本数为299个）。

（2） 地基系数k30均满足≥150MPa的要求。

（3） 动态变形模量EVD实测数据在43～106之间，具体概率分布见图4（样本数为300个）（基床底层孔隙分布图见图3，基床底层动态变形模量EVD分面面图见图4）。

4.1.2基床以下部分路堤压实检验结果总结如下：

（1） 孔隙率n在分布在15.0%～30.0%之间，概率分布见图5。

（2） 地基系数k30均满足≥130MPa的要求。

（3） 动态变形模量EVD实测数据在33～106之间，具体概率分布见图6（基床以下部分孔隙率检测分布图见图5，基床以下部分路提 BVD检测数据分布图见图6）。

4.2不同检验方法所得指标的相关关系。

4.2.1孔隙率检测方法对比。

本次孔隙率检测采用核子仪法和灌水法比对，共比对173点，舍去异常点10个，对163个样本进行统计回归分析，样本采用率为94.2%，结果如下：

回归方程为：n核=0.0154+0.9934×n灌水

相关系数为：r=0.9911

4.2.2由此可以看出两种方法检验结果相互吻合，相关性好。具体回归曲线见图7（核子仪法-灌水检测孔隙关系曲线见图7）。

4.2.3地基系数k30与动态变形模量EVD之间的关系。

本次比对在基床底层进行，共检验抽样299点，舍去异常点后，对272个样本进行统计和回归分析，样本采用率为91.0%，结果如下：

回归方程为：k30=59.933+2.011×EVD

相关系数为：r=0.8663

由此得到地基系数k30与动态变形模量EVD之间的对应关系有一定的规律，但受填料种类、级配、含水量等多个因素影响，不宜简单的进行回归分析；可以对相对均匀的填料（如细粒土等）进行比对。本次比对的回归曲线见图8（地基系数K30-动态变形模量EVD关系图见图8）。

4.2.4孔隙率n与地基系数k30、动态变形模量EVD关系。

（1）本次比对在整个路堤进行，孔隙率n与地基系数k30共检验抽样453点，孔隙率n与动态变形模量EVD共检验抽样439点，其分布如图9、图10（n-K30关系图见图9， n-EVD关系图见图10）。

（2）孔隙率n一般在17～25%之间，其占88.3%，地基系数k30主要分在150～250MPa/m间， k30≥150MPa/m占94.5%；动态变形模量EVD主要分在45～85MPa间，其占87.2%，EVD≥45MPa占97.9%，孔隙率n与地基系数k30、动态变形模量EVD无明显的相关关系，是受与填料的颗粒和级配、含水量变化影响到实测结果之间的相关关系。

（3）通过大量的检测数据表明，路堤压实标准中孔隙率一项要求相对较宽松，其中基床以下部分路堤孔隙率n≥28%占总数的4.84%；基床底层孔隙率n≥24%占总数的5.35%。基床以下部分动态变形模量Evd<40MPa占总数的3.57%（除第一层）；基床底层动态变形模量Evd<45MPa占总数的0.33%，Evd<50MPa占总数的3.33%。

5. 结语

通过对大量昆山试验段AB料碎石土路堤质量检测数据分析，建议高速铁路路堤质量检验标准及方法如下：

5.1作为高速铁路A、B填料，其质量较以往铁路路基工程的填料要求更高，除常规的填料检验外，建议对其稳定性能（破碎率、崩解率和水稳性）及强度（承载比CBR）进行检验，综合判定填料性能。

5.2建议A、B料路堤压实标准如表2。

5.3建议路堤质量检验方法采用。

孔隙率n采用核子仪法。

5.4建议检验频次。

5.4.1基床以下部分：

孔隙率检测逐层检，2断面（左、中、右各1点）/100m；

地基系数检测逐层检（除第一层外）2点/100m；

动态变形模量EVD逐层检（除第一层外），2断面（左、中、右各1点）/100m。

5.4.2基床底层。

孔隙率检测逐层检，2断面（左、中、右各1点）/100m；

地基系数检测逐层检，4点/100m；

动态变形模量EVD逐层检，基床底层3断面（左、中、右各1点）/100m。

参考文献

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[作者简介] 陈超（1982.9-），男，汉，学历：硕士，职称：讲师，研究方向：土木工程施工组织与管理、工程造价。

杨建明（1965.3-），男，汉，职称：教授，学历：博士。