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1、客运专线路基压实标准与检测技术（2）Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 要实现要实现全线采用无碴轨道全线采用无碴轨道的目的目标，对高速铁路路基就提出了更高标，对高速铁路路基就提出了更高的要求。因此，高速铁路路基必须的要求。因此，高速铁路路基必须首先保证首先保证设计质量设计质量。11/27/20222设计质量设计质量 无碴轨道设计对路基的要无碴轨道设计对路基的要求求以路基顶面为界，上部以路基顶面为界，上部对下部提出要求，下部必须满对下部提出要求，下部必须
2、满足上部的要求，足上部的要求，要求的标准要求的标准（指标）要上下一致（指标）要上下一致。11/27/20223施工质量施工质量地基处理的质量控制地基处理的质量控制要细要细化到化到施工工序施工工序及及施工过程施工过程中的中的控制；控制；11/27/20224施工质量施工质量路基填料的质量控制路基填料的质量控制要严要严格控制格控制填料最大粒径填料最大粒径与与级配级配；11/27/20225施工质量施工质量路堤填筑过程的质量控制路堤填筑过程的质量控制要严要严格控制格控制填筑工艺填筑工艺（碾压机具、分层（碾压机具、分层厚度、碾压遍数、含水量等具体要厚度、碾压遍数、含水量等具体要求）、求）、检测频次及数
3、量检测频次及数量；11/27/20226施工质量施工质量路桥、路涵等各类过渡段的质路桥、路涵等各类过渡段的质量控制量控制施工工艺、机具设施工工艺、机具设备、填料质量、沉降观测、检备、填料质量、沉降观测、检测频次与数量；测频次与数量；11/27/20227施工质量施工质量工后沉降的观测与控制工后沉降的观测与控制加强加强施工过程中的施工过程中的沉降观测沉降观测（观测断（观测断面的布置、观测精度与频次的要面的布置、观测精度与频次的要求），指导施工与设计求），指导施工与设计；11/27/20228施工质量施工质量路基附属物：综合地线、电缆沟路基附属物：综合地线、电缆沟槽、接触网立柱基础、声屏障基槽、接
4、触网立柱基础、声屏障基础等部分的路基质量控制础等部分的路基质量控制要要细化到细化到施工工序施工工序及施工过程中的及施工过程中的控制，控制，增加增加电缆沟槽下面路基的电缆沟槽下面路基的检测频次与数量检测频次与数量。11/27/20229验收标准验收标准根据国际咨询结果，无碴轨道根据国际咨询结果，无碴轨道路基的质量检测频次和数量是路基的质量检测频次和数量是有碴轨道的有碴轨道的2倍倍，因此，必须强，因此，必须强化质量检测。化质量检测。11/27/202210设计质量体现在：设计质量体现在：无碴轨道设计对路基的要求。无碴轨道设计对路基的要求。以路基顶面为界，上部以路基顶面为界，上部无碴无碴轨道结构，下
5、部轨道结构，下部路基。路基。下部必须满足上部的要求。下部必须满足上部的要求。上下要求的标准（指标）要一致。上下要求的标准（指标）要一致。11/27/202211 我国我国高速铁路路基标准的建立借鉴高速铁路路基标准的建立借鉴日本日本的标准比较多，特别是路基压实标的标准比较多，特别是路基压实标准采用的力学指标是准采用的力学指标是地基系数地基系数K30。但但德国德国、法国法国等国家从来不采用等国家从来不采用K30，而是采用，而是采用静态二次变形模量静态二次变形模量Ev2和和动态变形模量动态变形模量Evd压实标准。压实标准。因此，路基上若采用德国的无碴轨因此，路基上若采用德国的无碴轨道结构形式，就存在
6、路基压实标准不一道结构形式，就存在路基压实标准不一致的问题。由此，引出致的问题。由此，引出Ev2标准。标准。11/27/202212京沪高速铁路设计暂行规定（上、下）京沪高速铁路设计暂行规定（上、下）Evd 的相关规定的相关规定级配碎石基床表层的压实标准级配碎石基床表层的压实标准填料厚度（m）压实标准备注地基系数K30（MPa/m）动态变形模量动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n级配碎石0.60.65 1905518%路堤11/27/202213德国铁路德国铁路300km/h高速客运专线高速客运专线无碴轨道路堤结构设计横断面图无碴轨道路堤结构设计横断面图Ril 836.050111/27/20
7、2214德国无碴轨道设计对路基面的要求德国无碴轨道设计对路基面的要求 Ev2、Evd11/27/202215Ev2 与与K30物理意义物理意义计算公式计算公式检测方法检测方法设计标准设计标准 本本质质区区别别不不能能代代替替11/27/2022162005前我国前我国Ev2的状况的状况无仪器设备无仪器设备无检测规程无检测规程无设计标准无设计标准无设计经验无设计经验11/27/202217 为尽快解决我国客运专线路基上修建无碴轨道无碴轨道的关键技术问题，加紧引进、消化、吸收德国Ev2设计标准设计标准、仪器设备仪器设备、试验规程试验规程是十分必要的。11/27/202218 Ev2是是德国德国、法
8、国法国及及欧欧洲洲一直沿用的、成熟的路基一直沿用的、成熟的路基压实设计标准和检测技术，压实设计标准和检测技术，德国铁路路基标准德国铁路路基标准DS 836（Ril 836）中中无碴轨道无碴轨道和和有碴轨道有碴轨道均采用均采用Ev2和和Evd设计标准。设计标准。11/27/202219中国中国 K30 Ev2 Evd n （K）德国德国 Ev2 Evd Dpr（na）+FDVK中德客运专线无碴轨道路基压实标准参数选取对照：中德客运专线无碴轨道路基压实标准参数选取对照：11/27/202220 路路基基上上若若采采用用德德国国的的无无碴碴轨轨道道结结构构形形式式，路路基基压压实实标标准准也也将将相
9、相应应地地采采用用德德国国的的标标准准。因因此此，铁铁道道部部20052005年年1010月月0909日日发发布布实实施施的的客客运运专专线线无无碴碴轨轨道道铁铁路路设设计计指指南南(铁铁建建设设函函20057542005754号号)中中纳入了纳入了Ev2路基压实标准路基压实标准。11/27/202221基床表层级配碎石压实标准基床表层级配碎石压实标准 填填料料 压压 实实 标标 准准 地基系数K30(MPa/m)变形模量变形模量Ev2（MPa）动态变形模量Evd（MPa）孔隙率n 级配级配碎石碎石 1901205018%客运专线无碴轨道铁路设计指南客运专线无碴轨道铁路设计指南铁建设函铁建设函
10、2005754号号11/27/202222基床底层压实标准基床底层压实标准填料压实标准改良细粒土砂类土及细粒土碎石类及粗砾土A、B组填料及改良土地基系数K30(MPa/m)110130150变形模量变形模量Ev2(MPa)606060动态变形模Evd(MPa)353535压实系数K0.95孔隙率n 28%28%11/27/202223基床以下路堤填料及压实标准基床以下路堤填料及压实标准填料压实标准改良细粒土砂类土及细粒土碎石类及粗砾土A、B、C组（不含细粒土、粉砂及易风化软质岩块石土）填料及改良土地基系数K30(MPa/m)90110130变形模量变形模量Ev2(MPa)454545压实系数K
11、0.92孔隙率n 31%31%11/27/202224静态二次变形模量静态二次变形模量Ev2 测试仪测试仪 Ev2 试验规程试验规程执行德国执行德国DIN18134标准标准 2005年铁道部组织编写的年铁道部组织编写的变形模量变形模量Ev2检测规程主检测规程主要参照要参照DIN18134。11/27/202225静态二次变形模量静态二次变形模量Ev2定义定义11/27/202226由荷载板试验得出的变形模量由荷载板试验得出的变形模量Ev 为了对承载力做出定量的估计和评价，应将能考虑到空间效应的应力-变形特征的变形模量确定出来。这些变形模量更接近于真实的形状改变特性。它们被标明为变形模量变形模量
12、Ev。借助于土体的刚性荷载板试验来确定这些变形模量Ev。通过加载将应力 施加到受检验的地基面上，并测量出由此而产生的沉降 s。依据弹性均弹性均质半无限体空间理论质半无限体空间理论（BOUSSINESQ），对于刚性圆形荷载板在应力和沉降之间有如下关系:E半无限空间体的弹性模量；r 刚性荷载板半径；泊松比（对于砂=0.2，对于粘土=0.4）。对于=0.21 则给出“荷载板压力公式”：Ev=(1.5 r )/s 变形模量Ev还有进一步的定义，表示它源于往复静载试验的第一次加载过程（Ev1）或者第二次加载过程（Ev2）以及源于动载试验过程（Evd）。对于土体承载力的评估而言，变形模量Ev是最重要的参数
13、。11/27/202227平板载荷试验应力平板载荷试验应力位移曲线位移曲线（s）11/27/202228变形模量变形模量 Ev 土体的变形模量Ev 值是通过一次加载或重复加载测得的应力0位移s曲线上0.30 max 和 0.70 max 之间的位移割线斜率来确定的。其中，一次加载曲线上为静态一次变形模量Ev1 二次加载曲线上为静态二次变形模量Ev2Ev1=(1.5 r)/s1Ev2=(1.5 r)/s2 11/27/202229Ev1、Ev2、K30概念解释概念解释Ev1=(1.5 r)/s1(MPa)Ev2=(1.5 r)/s2(MPa)1.25mmK30=/1.25 (MPa/m)11/2
14、7/202230DIN 18134 变形模量变形模量是基于一次加载和二次加载应力位移曲线，通过二次多项式方程计算得到的。s=a0+a10+a220 0承载板下的平均标准应力，单位：MN/m；s 承载板的位移，单位：mm；a0二次多项式中的系数，单位：mm；a1二次多项式中的系数，单位：mm/(MN/m2)；a2二次多项式中的系数，单位：mm/(MN2/m4)。式中的系数是把测试值按最小误差二乘法计算得到的式中的系数是把测试值按最小误差二乘法计算得到的。11/27/202231DIN 18134变形模量变形模量Ev 由下式计算：Ev=1.5 r 1/（a1+a2 0max）式中：Ev 变形模量，
15、单位：MN/m；r 承载板半径，单位：mm；0max最大平均标准应力，单位：MN/m。一次加载的变形模量值用Ev1表示，二次加载的变形模量值用Ev2表示。11/27/202232特别提示！特别提示！Dpr 与与 Ev2/Ev1存在以下关系存在以下关系：Dpr 1.0 Ev2/Ev12.3 Dpr0.98 Ev2/Ev12.5 Dpr0.97 Ev2/Ev12.6 一般规定一般规定Ev2/Ev12.3注：当Ev1超过Ev2 要求值的 60%时，Ev2/Ev1允许略高于此规定值。11/27/202233Ev2测试仪的构造测试仪的构造11/27/202234德国德国PDG-KPDG-K型型Ev2 E
16、v2 测试仪在路基上的使用测试仪在路基上的使用承载板承载板反力装置反力装置加载装置加载装置荷载量测装置荷载量测装置沉降量测装置沉降量测装置11/27/202235Ev2 Ev2 测试仪的测试仪的构成构成PDG-SD型型PDG-K型型承载板承载板加载装置：液压泵、千斤顶、高压油软管加载装置：液压泵、千斤顶、高压油软管荷载量测装置：压力盒荷载量测装置：压力盒采集头、采集处理器采集头、采集处理器打印机打印机沉降量测装置：沉降量测装置：数显百分表、测量臂（杠杆式）、数显百分表、测量臂（杠杆式）、采集头、采集处理器采集头、采集处理器PC专用数据处理软件E Ev2v2测试报告测试报告11/27/20223
17、6Ev2测试仪的操作演示测试仪的操作演示（录象）（录象）11/27/202237Ev2测试仪基本组成测试仪基本组成a）加载反力装置（配重）。b）平板载荷试验仪，它由承载板、盒式水准器、加载装置、液压泵、液压缸和高压软管组成。c）垂直于承载面的用于检测力和承载板位移的装置。d）用于变形模量计算的数据处理器。11/27/202238加载反力装置加载反力装置平板载荷试验的加载反力装置是必不可少的,它提供的反力至少要大于检测中必须达到的最大荷载10kN以上。载重机动车,压路机及适当固定的重物都可作为加载反力装置。11/27/202239承载板承载板承载板使用S355J0型钢制成。加工中对光洁度和粗糙度
18、偏差要求符合图示1和2上的规定。承载板的直径必须为300mm，厚度为25mm。图中尺寸以mm计，一般偏差范围按:ISO 2768-mK图例说明：1带有万向头的中心受力栓 2手柄 3孔径 图1 带测量孔的直径300mm的承载板11/27/202240 加载装置加载装置 加载装置是由一根至少2m长的高压软管将液压泵和液压缸连接而成的，并以此来实现对承载板的加载和卸载。为了使力的传递准确无误，液压缸必须两边固定，以防倾斜和翻倒。它的上升高度至少要能达到150mm。测试仪检测时的高度不得大于600mm，为了调整与加载反力装置的距离，有时须附加一个延长装置，这一装置至少可以使液压缸达到1000mm。加载
19、装置延长部分要保证其抗压弯曲强度。11/27/202241 测力装置测力装置 承载板与液压缸之间设有一个机械或电子的力传感器。测力装置对每次加载测试所得到的数据误差范围最高不得超过1%。压力显示值：对于直径300mm的承载板精度至少要求达到0.001MN/m2。力显示值的精度必须与要求的压力显示值的精度一致。要求适应的工作环境温度范围为040。11/27/202242位移测试装置位移测试装置 a）按照秤杆原理设计的可旋转的测量臂；位移测试时要考虑杠杆的比例hP:hM。图 带触点的位移测试装置图例11/27/202243位移测试装置位移测试装置 b）单轴可伸缩移动的测量臂;位移测试比例为1:1。图 带触点的位移测试装置图例11/27/202244Ev2测试测试报告报告11/27/202245德国HMP公司PDG系列Ev2测试仪 加载及测量装置12437568图示图示 121图示图示 311/27/202246PDG-SD型Ev2测试仪图示 45124631243图示 511/27/202247PDG-K型Ev2测试仪图示图示 41211/27/202248PDG系列Ev2中文专用软件11/27/202249Ev2中文测试报告中文测试报告11/27/202250PDG系列用EXCELL软件11/27/202251