朔黃重載鐵路路橋過渡段加固路基的檢測與分析

趙旭輝（四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川成都610000）

朔黃重載鐵路路橋過渡段加固路基的檢測與分析

趙旭輝（四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川成都610000）

目前，重載鐵路以及高速鐵路已經(jīng)成為了我國鐵路建設(shè)的主要發(fā)展方向，而在我國重載鐵路的建設(shè)過程中，路堤、橋梁和涵洞等結(jié)構(gòu)性建筑物是重載鐵路建設(shè)中的薄弱部分，在建設(shè)時如果路堤、橋梁、與涵洞的剛性相差較大，會容易導(dǎo)致軌道的剛度出現(xiàn)變化，就會出現(xiàn)重載鐵路的軌道面不平整等問題，進而會在一定程度上影響著重載鐵路的安全性與穩(wěn)定性。而為了避免出現(xiàn)這種情況，本文就結(jié)合朔黃重載鐵路來研究路橋過渡段的加固路基的檢測與分析。

朔黃重載鐵路；過渡段；加固路基；檢測方法；分析

引言

近些年來，我國的鐵路事業(yè)在不斷地飛速發(fā)展，而其飛速發(fā)展依賴著重載鐵路的建設(shè)，由于重載鐵路的承載性較強，是加快鐵路事業(yè)發(fā)展的主要路徑，而對應(yīng)地，如果無法確保重載鐵路的質(zhì)量，那么就直接關(guān)系到交通運輸?shù)陌踩裕⑴c駕駛員的生命安全緊密相關(guān)，基于我國重載鐵路的作用力與影響力，有關(guān)道路單位應(yīng)該積極地對重載鐵路的路橋過渡段的加固路基進行檢測與分析，以便及時發(fā)現(xiàn)加固路基出現(xiàn)的問題，并采取科學(xué)的解決方式，以確保重載鐵路的安全性。

1 朔黃重載鐵路概述以及路橋過渡段加固路基檢測方式

1.1 朔黃重載鐵路概述

朔黃重載鐵路西起于山西省神池南站，和神朔鐵路相連接，東至河北省黃驊港口貨場。全線長大約600km，設(shè)計為我國一級干線、重載路基，雙線電氣重載鐵路線，其設(shè)計的年運輸量近6800萬t，遠期達1億t。朔黃鐵路于1997年11月25日正式動工，竣工于2002年11月1日，總投資額達150億元，是目前我國投資規(guī)模和建設(shè)規(guī)模都最大的一條鐵路線，也是我國西煤東運工程的第二通道，同時也是我國神華集團路、礦、電、港、電、油、航一體化工程的主要組成部分，在我國路網(wǎng)系統(tǒng)中占據(jù)重要的地位，尤其是對強化沿線地方的經(jīng)濟發(fā)展、確保東南沿海、華東海地區(qū)的能源供應(yīng)、增強煤炭出口量等方面都具備非常重要的戰(zhàn)略意義。目前，朔黃重載鐵路整體的路基面基本完好，但有些部分的路橋過渡節(jié)點的路基損壞非常嚴重，拿安國市內(nèi)的170號橋為例，該橋段是雙線的鋼筋混凝土橋，T型橋高約711m。橋臺的高度為612m，過渡路基的填土高度為6m，該橋段基床表層填充的是中砂粉土，類屬于B組土質(zhì)；基床的底層以及以下部分填充的是粉土和細砂類的土質(zhì)，類屬于C組土質(zhì)；路基的頂面寬11m，硬路寬17m，路堤的坡度為1比115，路堤兩側(cè)的邊坡采用的是拱形骨架及格形骨架，骨架內(nèi)部栽種植物防護。該路段重車方向的路橋過渡段內(nèi)的路基下層厚度顯著增加，縱向線路不平整；輕車路線的路基下沉不顯著，路線情況維持較好。

1.2 朔黃重載鐵路路橋過渡段加固路基的檢測方式

1.2.1 K30平板載荷檢測方式

在眾多檢測方式中，K30檢驗方式屬于靜態(tài)的平板載荷檢測，使用的是直徑30cm載荷板，以每次增加0.04MPa的方式逐漸增加，待沉降平穩(wěn)之后，就可以得到荷載強度和下沉量的關(guān)系曲線，由沉降量1.25mm時相對應(yīng)的荷載量分析看出，單位是MPa/m，其有效的深度范圍是400～500mm。而在進行K30檢驗方式時需要使用很大噸位的反力裝備，在檢測過程中要扒開部分的道砟，檢測裝備相對而言也較為龐大，在狹小條件下進行比較困難，此外，因為靜載檢測需要分級施加荷載量，并且需要等到前級荷載變形平穩(wěn)之后才可以增加下級荷載量，所以每次檢測過程需要花費較長的時間。K30檢驗方式能直接反應(yīng)出重載鐵路路基在靜荷載作用下的力學(xué)指標，但是檢測費力費時，并且只能反應(yīng)出一定路基深度的狀況。

1.2.2 輕型動力觸探檢測方式

與K30檢驗方式檢測方式不同的是，輕型動力觸探檢測方式是用10kg的落錘，以50cm的距離來自由下降，把探頭嵌入土層內(nèi)，經(jīng)過每次嵌入30cm的錘擊數(shù)，來確定路基土質(zhì)表層的承載能力以及某深度土地基的強度，通常用N10來表示?！督ㄖ鼗A(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定用N10來測驗地基的承載能力。在檢測朔黃重載鐵路過程中，輕型動力觸探點需要安置在鐵路軌枕的端部，在清除檢測點位置的道砟之后就可以開始檢測。在檢測有砂墊層位置時市從頂面向下錘擊，而在檢測無砂墊層位置時則是從填土層頂面向下錘擊，嵌入的深度通常不大于1.2m。輕型動力觸探檢測方式的優(yōu)點是其需要的設(shè)備比較簡單、操作簡便、勘探速度較快，能在一定程度上降低朔黃重載鐵路正常運行中產(chǎn)生的干擾，在對重載鐵路路橋過渡段加固路基的質(zhì)量檢測工作中會被經(jīng)常性用到，但該檢測方式容易受到介質(zhì)不勻的不良影響。

2 朔黃重載鐵路路橋過渡段加固路基的試驗檢測

2.1 K30檢測

（1）測點的布置

在采用K30檢測方式時，是在不影響朔黃鐵路正常運行的基礎(chǔ)上，對路橋過渡階段的后段采取間隔取點的方式檢測，間隔距離分別是3m、6m、10m、15m、20m，位于路橋軌道的外側(cè)，兩軌之間，取直徑為40cm的范圍，相關(guān)測點的布置如圖1所示。

（2）試驗結(jié)果分析

依據(jù)以上的檢測數(shù)據(jù)，采用數(shù)學(xué)方式來確定沉降和強度間的關(guān)系，得到下沉量基準值是1125mm，在路基表面的每個測試點的荷載強度值σs。

由K30=σs/1125，將加固前和后各個測點的K30的值，如表1所示。

據(jù)表1顯示，在范圍20m的路橋過渡段內(nèi)，隨著檢測點與橋臺距離的不斷增加，K30檢測值也在不斷增加，也就是說，距離路橋橋臺位置越遠的土體承載性越高。相比于加固前，路橋過渡階段不同地方的K30值會提升大概15～40%。

表1 各測點的地基系數(shù)K30值

以朔黃重載鐵路的路基表層K30值應(yīng)超過110MPa/m作為標準，則該檢測段75%檢測點的K30檢測值超過110MPa/ m，基本上滿足重載鐵路路基的質(zhì)量標準。而距離路基橋臺6m范圍內(nèi)的K30檢測值偏低，應(yīng)成為今后朔黃重載鐵路加固路基的重點范圍。

2.2 輕型動力觸探檢測

在做完K30檢測之后，在載荷板處來進行輕型動力觸探檢測，主要是對上行方向各個檢測點進行檢測，由其檢測結(jié)果分析如圖2所示。

圖2 上行方向各測點的動力觸探試驗結(jié)果

從結(jié)果看出，上行方向橋東和橋西在距離橋臺3m和6m的檢測結(jié)果大致相同，在30左右，相比距離路橋橋臺位置越遠的土體承載性要低，這個檢測結(jié)果和K30檢測的結(jié)果相同。在距離橋臺位置偏遠的位置處，上行方向橋西的輕型動力觸探值要低于上行方向橋東的觸探值，這說明，上行橋西的路基質(zhì)量要顯著低于上行橋東的路基質(zhì)量，其路基密實度也要低于上行方向橋東的路橋過渡段加固路基的密實度。

依據(jù)相關(guān)的原則及標準的規(guī)定，地基的承載力必須滿足fk＞150kPa的要求，根據(jù)路基N10和地基承載力fk的關(guān)系如下：

試驗結(jié)果：

N10應(yīng)該大于36擊，據(jù)對各個測點的輕型動力觸探試驗結(jié)果分析，N10的離散型比較大，值的最大達到63擊，最小到28擊，80%的測點經(jīng)過輕型動力觸探試驗的結(jié)果都滿足標準的要求。

2.3 土樣的物理性質(zhì)檢測

檢測結(jié)束之后，在各個檢測點用環(huán)刀法來取土樣，測試土樣的含水量、密度等，并進行土樣的擊實性測驗，得出上行橋西不同檢測點土樣的檢測結(jié)果如下：

表2

朔黃重載鐵路170號橋路橋過渡階段的填充物是B組粉土，其最佳的含水量是1211%，最大的干密度市1194g/cm3。而從以上結(jié)論中看出，過渡階段的含水量約918～1418%，與最佳含水量較為接近。而壓實系數(shù)范圍是0179～0192，未滿足朔黃重載鐵路路基表面壓實系數(shù)大于0197的標準，各個物理指標值和加固之前相比其差距較小。土樣壓實系數(shù)的大小取決于填充物的室內(nèi)擊實檢測方式、擊實度、檢測標準等因素，影響因數(shù)過多，所以，不能單獨使用壓實系數(shù)作為檢測路橋過渡段的指標。

3 朔黃重載鐵路路橋過渡段加固路基的檢測分析

由以上檢測結(jié)果可以得出以下三個分析結(jié)論：①K30可以較為直觀地表現(xiàn)出路基的承載能力以及剛性，可以綜合地反映出壓實土層的變形狀況和強度。而加固之后，朔黃重載鐵路170號橋段過渡段不同地方的地基檢測值K30值能提升15～40%左右，而采用斜向高壓噴樁加固方式對治理朔黃重載鐵路路橋過渡階段的沉降有較為明顯的效果。而75%檢測點的170號橋段路橋過渡階段的K30值都超過110MPa/m，達到了路基的質(zhì)量要求。而隨著檢測點距橋臺距離的不斷增大，K30檢測值呈現(xiàn)出逐漸增大的趨向，即距離橋臺位置低處的土質(zhì)承載性要低于距橋臺位置遠處的土質(zhì)，而距橋臺位置6m范圍內(nèi)，K30檢測值偏低，這就是今后路基加固的重點部位；②依據(jù)《大秦線重載鐵路路基設(shè)計原則和標準》中規(guī)定，地基的承載性應(yīng)達到基本要求，而如有輕型動力觸探檢測方式進行試驗，其檢測結(jié)果應(yīng)該大于36擊，而80%檢測點的170號橋段路橋過渡階段的檢測結(jié)果都滿足此標準；③為了提升路基過渡段檢測的實際效果、降低檢測過程對鐵路正常運營的干擾、減少檢測成本，對朔黃重載鐵路路橋過渡階段的路基質(zhì)量進行試驗時，應(yīng)該進行大單位的輕型動力觸探檢測，并了解路基的整體情況，再用K30檢測值對觸探檢測結(jié)果進行校驗。

4 結(jié)束語

綜上所述，在朔黃重載鐵路運行過程中，評估路基承載性是確保列車平穩(wěn)、安全行駛和路基平整性的關(guān)鍵，而本文就是采用K30檢測值、輕型動力觸探檢測與室內(nèi)檢測對加固之后的朔黃加重鐵路路橋過渡階段的質(zhì)量進行全面檢測，進而得出適當?shù)慕Y(jié)果，為后人進行研究帶來一定的基礎(chǔ)。

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U213.1

A

2095-2066（2016）34-0198-02

2016-11-16

趙旭輝（1979-），男，本科，主要從事路橋檢測及教學(xué)工作。