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浅谈EVD检测技术在高铁路基施工中的应用

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摘 要:本文以高铁路基为例,详细介绍了evd使用方法,文中提出的Evd检测方法与以往路基的检测方法有所不同,是一种模拟铁路列车运行过程中对路基结构动态压力作用下,路基动态变形模量的检测方法,是目前国内的铁路客运专线新标准提出的必须采用的检测方法。

关键词:Evd原理方法特点相关性

中图分类号:U213.1文献标识码: A

0 引言

传统的路基强度及变形参数指标通过静态平板荷载试验测得,即检测地基系数K30,而路基实际承受的荷载除静荷载外,还有列车运行时的动荷载,铁路客运专线动荷载产生的冲击力对路基的影响尤为明显。所以我国引进了德国马格德堡公司研制出的动态变形模量测试仪(Evd测试仪),以便模仿现场火车通过时对路基的影响。

1 工程概况

京石客运专线设计时速为350km/h,采用无碴轨道,其标准高、技术新、科技含量大。我单位承建京石铁路客运专线DK60+403—DK60+500段路基工程,全部按过渡段要求进行填筑,动态变形模量的检测标准为Evd≥55MPa。施工中采用ZORN ZFG-02型Evd动态变形模量测试仪,检测方法按《铁路工程土工试验规程》(TB10102-2004)检测。

2 Evd测试的工作原理

动态变形模量测试仪采用一定质量的落锤,从一定高度自由落下,通过阻尼装置、承载板,对路基产生瞬间的冲击,使路基产生沉陷。也就是采用一定质量的落锤,从一定高度自由落下,模拟列车运行时对路基产生的动荷载效应冲击路基,在冲击能相同的条件下,测试路基的垂直变形值,以此计算路基的动态变形模量Evd指标。从理论上讲,路基碾压越密实,沉陷值越小,路基的动态变形模量Evd值越高;反之,路基的Evd值越低。

3 Evd测试仪简介

Evd测试仪主要由落锤仪和沉陷测定仪组成,落锤仪包括:脱钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置、承载板等,沉陷测定仪主要包括传感器、放大器、数据处理器、打印机和电源。

Evd动态平板荷载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,其主要技术参数为:

(1)测试范围满足:10MPa≤Evd≤225MPa;

(2)测试深度范围:400~500mm;

(3)测试面最大坡度:5%;

(4)沉陷测试范围:0.20~2.00mm;精度:±5%;

(5)环境温度范围:0~40℃。

4 Evd动态变形模量试验测试方法

4.1 测试前的准备工作

(1)测试面平整,其倾斜面角度≯5°。

(2)使荷载板与地面良好接触,对于凹凸不平的表面,可用少量的细中砂来补平。

(3)导向杆应保持垂直、光洁。

(4)检查仪器标明的落距。

4.2 测试步骤

(1)荷载板放置在平整好的测试面上,安装上导向杆并保持其垂直。

(2)将落锤提升至挂(脱)钩装置上挂住,然后使落锤脱钩并自由落下,当落锤弹回后将其抓住并挂在挂(脱)钩装置上,按此操作进行三次预冲击。

(3)正式测试时按步骤⑵的方式进行三次冲击测试,作为正式测试记录。测试时应避免荷载板的移动和跳跃。

(4)测试时,记录每个测点的工程名称、检测部位、试验时间、土的种类、含水率以及相关的参数。

(5)储存并打印测试结果。

5 试验结果处理

试验结果按平板压力公式计算:Evd=1.5×r×σ/S

式中 Evd---动态变形模量(MPa),计算至0.1 MPa;

r----圆形刚性荷载板的半径(mm),即r=150mm;

σ---荷载板下的最大动应力,它是通过在刚性基础上,由最大冲击力Fs=7.07kN且冲击时间ts=18ms时标定得到的,σ=0.1MPa;

S----实测荷载板下沉幅值(mm);

1.5---荷载板形状影响系数。

实测结果可采用下列简化公式:Evd=22.5/S

取三次冲击测得的平均值S计算Evd,作为该检测点的测试值。

在试验记录表格中应附有动态变形模量测试仪打印出的实测结果及实测S-t(沉陷-时间)曲线。

实际使用中测试结果可以通过Evd测试仪所佩戴的打印机直接打印,也可以与电脑连接,通过专门的数据处理软件打印生成测试报告。

6 Evd与传统检测方法的比较

传统检测方法通常采用环刀法,灌砂法和核子密度仪法等。

(1)环刀法,是一种破坏性的检测方法,适用于不含骨料的细粒土。优点是设备简单操作方便;缺点是受土质限制,当环刀打入土中时,产生的应力使土松动,壁厚时产生的应力较大,因此干密度有所降低。

(2)灌砂法,是一种破坏性检测方法,适用于各类土。优点是测定值精确;缺点是操作较复杂,须经常测定标准砂的密度和锥体重。

(3)核子密度仪法,是一种非破坏性测定方法。能快速测定湿密度和含水量,满足现场快速、无破损的要求,并具有操作方便,显示直观的优点,但应与灌砂法进行对比标定后方可使用。

(4)Evd试验是一种新的检测方法,与其他传统的试验方法相比,具有以下几个特点:

①实现了过程无损伤检测,操作简单,测试速度快,大大提高了施工进程和效率,避免了等待检测结果而带来的人力物力的损失;

②该检测方法是模拟列车高速行驶时对路基产生的冲击效应进行动态测试,与静载试验相比,更能反映路基土的实际受力情况。

③检测仪器体积小、重量轻、安装携带方便。

④与静载测试指标具有良好的相关关系,测试数据电子控制并可数字显示、现场打印,确保测试结果准确、客观。

7 Evd与K30的相关性

Evd与K30的相关性参考表

8 结语

动态变形模量Evd标准的采用,可真正实现试验方法的大幅度简化、减轻试验人员的劳动强度、提高检测效率;同时使试验结果更符合实际,更能保证测试结果的准确、客观。通过检测路基的动态变形模量Evd来评价路基的压实效果和施工质量,是路基施工质量检测技术的发展方向。

【参考文献】:

[1]TZ212-2005《客运专线铁路路基工程施工技术指南》

[2]铁建设【2005】160号《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》

[3]TB10102-2004《铁路工程土工试验规程》