客运专线路基施工与质量检测技术课件.pptx

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1、一、京沪高速铁路设计暂行规定路基部分修编情况第1页/共121页2 由由于于我我国国以以往往的的铁铁路路工工程程对对路路基基的的重重视视程程度度不不够够，使使得得近近年年来来铁铁路路路路基基出出现现的的质质量量问问题题越越来来越越明明显显，发发生生了了许许多多安安全全事事故故，造造成成了了严严重的经济损失。重的经济损失。第2页/共121页3 京沪高速铁路设计暂行规定2003-01-272003-01-27发布、2003-02-012003-02-01实施（铁建设200313200313号）。按铁路跨越式发展的要求，有针对性地吸收了国际咨询意见，进行了修订，目前，修订版于20042004年底已由部

2、批准颁布。高速铁路、客运专线参照此规定执行。第3页/共121页4路基路基主要修改内容主要修改内容(1)(1)对路基面上电缆槽、接触网杆柱的布置进行了修改；第4页/共121页51:1.751.21.41:m0.41:11.41：m1.31.30.55.013.81:1.750.51.2 1.41：m1:1.751:1.751:m1.31.31.20.55.013.81.20.51.43.13.13.13.10.41:10.612m12m第5页/共121页6路基路基主要修改内容主要修改内容(2)(2)对路基基床表层和过渡段填料补充了Evd检测标准；第6页/共121页7京沪高速铁路设计暂行规定E E

3、vd vd 的相关规定表4.2.2-1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E Evdvd（MPa）孔隙率n级配碎石0.71905518%路堤级配碎石0.551905518%当为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时中粗砂0.1513045第7页/共121页8填料厚度（m）压实标准地基系数K30（MPa/m）动态变形模量动态变形模量E Evdvd（MPa）孔隙率n级配砂砾石0.71905518%表4.2.2-3级配砂砾石基床表层的压实标准京沪高速铁路设计暂行规定E Evd vd 的相关规定注：基床表层的K K3030、E Evdvd

4、、n n 三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。第8页/共121页9过渡段级配碎石填筑标准：K K3030150MPa/m E Evdvd50MPa n n 28%京沪高速铁路设计暂行规定E Evd vd 的相关规定第9页/共121页10路基路基主要修改内容主要修改内容(3)(3)路基基床表层增设了沥青混凝土，以加强防水和防冻；第10页/共121页11 基床表层应考虑防排水层。路基基床由表层和底层组成,表层厚度应为0.7m，底层厚 度 应 为 2.3m，总 厚 度 为3.0m。其中，基床表层由510cm厚的沥青混凝土和6560cm厚的级配碎石或级配砂砾石组成。第11页/共121页12路基路

5、基主要修改内容主要修改内容(4)(4)规定高速铁路路基应优先选用A、B组填料和C组块石、碎石、砾石类填料，当选用C组细粒土填料时，应根据土源性质进行改良；第12页/共121页13路基路基主要修改内容主要修改内容(5)(5)路桥、路涵过渡段采用纵向正梯形断面形式，取消加筋土过渡段的结构形式，补充了所有路涵均需设置过渡段的规定，并按节单独编制；第13页/共121页14第14页/共121页15第15页/共121页16路基路基主要修改内容主要修改内容(6)(6)对路基工后沉降控制标准及其地基条件结合国际咨询意见进行了修改。第16页/共121页17路基工后沉降标准路基工后沉降标准 现标准现标准原标准原标

6、准秦沈线秦沈线一般地段一般地段(cm)51015过渡段过渡段(cm)3510沉降速率沉降速率(cm/年年)235第17页/共121页二、高速铁路的软土地基问题第18页/共121页19主要内容(一一)软土地基的基本特点软土地基的基本特点(二二)高速铁路路基的特点高速铁路路基的特点(三三)高速铁路软土路基的问题与控制要点高速铁路软土路基的问题与控制要点(四四)采取的主要工程措施采取的主要工程措施(五五)昆山昆山“软土地基路桥设计参数试验项目软土地基路桥设计参数试验项目”(六六)常用软土地基处理方法的施工设备、质量检验方法常用软土地基处理方法的施工设备、质量检验方法第19页/共121页20（一）、（

7、一）、软土地基软土地基的基本特点的基本特点第20页/共121页21（一）、软土地基的基本特点（一）、软土地基的基本特点 1、具有高含水量、大孔隙、低密度、低、具有高含水量、大孔隙、低密度、低强度、高压缩性、低透水性、中等灵敏度强度、高压缩性、低透水性、中等灵敏度的特点。这种土类属高至中压缩性，压缩的特点。这种土类属高至中压缩性，压缩量大，排水固结缓慢，地基稳定性差。量大，排水固结缓慢，地基稳定性差。第21页/共121页22（一）、软土地基的基本特点（一）、软土地基的基本特点 2、具有一定的结构性。结构性的、具有一定的结构性。结构性的软土有以下特点：软土有以下特点：其力学结构特性与应力水平有其力

8、学结构特性与应力水平有密切关系，应力水平较低时土的密切关系，应力水平较低时土的压缩性较低，应力水平较高时结压缩性较低，应力水平较高时结构性受到破坏，压缩性较高，二构性受到破坏，压缩性较高，二者可以相差者可以相差34倍，甚至更高；倍，甚至更高；第22页/共121页23（一）、软土地基的基本特点（一）、软土地基的基本特点 2、具有一定的结构性。结构性的、具有一定的结构性。结构性的软土有以下特点：软土有以下特点：结构性是不可逆的，一旦被破结构性是不可逆的，一旦被破坏很难恢复，从而加大了土的压坏很难恢复，从而加大了土的压缩量；缩量；第23页/共121页24（一）、软土地基的基本特点（一）、软土地基的基

9、本特点 2、具有一定的结构性。结构性的软、具有一定的结构性。结构性的软土有以下特点：土有以下特点：具有结构性的土类，应力具有结构性的土类，应力应应变关系将具有一定的剪胀性。在此变关系将具有一定的剪胀性。在此类地基上做工程，施工程序的不当类地基上做工程，施工程序的不当会给工程质量带来不利的影响，甚会给工程质量带来不利的影响，甚至造成工程失事。至造成工程失事。第24页/共121页25（一）、软土地基的基本特点（一）、软土地基的基本特点 3、大部分地区在地表处由于风、大部分地区在地表处由于风化、淋洗作用而存在硬壳层，该化、淋洗作用而存在硬壳层，该土层具有中等或低的压缩性，较土层具有中等或低的压缩性，

10、较高的强度。如在工程上合理的利高的强度。如在工程上合理的利用此土层，可望降低总的沉降量。用此土层，可望降低总的沉降量。第25页/共121页26（二）、高速铁路路（二）、高速铁路路基的特点基的特点第26页/共121页27（二）、高速铁路路基的特点（二）、高速铁路路基的特点 1、控制路基变形、控制路基变形 2、路基刚度的均匀性、路基刚度的均匀性 3、在列车运行及自然条件下、在列车运行及自然条件下的稳定性的稳定性 第27页/共121页281、控制路基变形、控制路基变形 高高速速铁铁路路对对轨轨道道的的平平顺顺性性提提出出了了更更高高的的要要求求，而而路路基基是是铁铁路路线线路路工工程程的的一一个个重

11、重要要组组成成部部分分，是是承承受受轨轨道道结结构构重重量量和和列列车车荷荷载载的的基基础础，它它也也是是线线路路工工程程中中最最薄薄弱弱最最不不稳稳定定的的环环节节，路路基基几几何何尺尺寸寸的的不不平平顺顺，自自然然会会引引起起轨道的几何不平顺。轨道的几何不平顺。第28页/共121页291、控制路基变形、控制路基变形 因因此此，高高速速铁铁路路路路基基除除应应具具备备一一般般铁铁路路路路基基的的基基本本性性能能之之外外，还还需需要要满满足足高高速速铁铁路路轨轨道道对对基基础础提提出出的的性性能能要要求求。不不仅仅要要求求静静态态平平顺顺，而而且且还还要要求求动态条件下平顺动态条件下平顺。第2

12、9页/共121页301、控制路基变形、控制路基变形 一一般般铁铁路路路路基基是是以以强强度度控控制制设设计计，而而对对于于高高速速铁铁路路，变变形形控控制制是是路路基基工工程程设设计计的的主主要要控控制制因因素素。因因为为在在强强度度破破坏坏前前，可可能能已已出现了不容许的过大变形。出现了不容许的过大变形。第30页/共121页312、路基刚度的均匀性、路基刚度的均匀性 列列车车速速度度越越高高，要要求求路路基基的的刚刚度度越越大大，弹弹性性变变形形越越小小。但但刚刚度度过过大大也也会会使使列列车车振振动动加加大大，也也不不能能平平稳稳运运行行。路路基基刚刚度度的的不不平平顺顺则则会会给给轨轨道

13、道造造成成动动态态不不平平顺顺，所所以以，要要求求路路基基在在线线路路纵纵向向做做到到刚度均匀、变化缓慢刚度均匀、变化缓慢，不允许刚度突变。，不允许刚度突变。第31页/共121页323、在列车运行及自然条件下的稳定性、在列车运行及自然条件下的稳定性 列列车车运运营营时时路路基基不不仅仅承承受受轨轨道道结结构构和和附附属属构构筑筑物物的的静静荷荷载载，还还要要承承受受列列车车荷荷载载的的长长期期反反复复作作用用。同同时时，由由于于路路基基直直接接暴暴露露在在自自然然条条件件下下，需需要要抵抵抗抗气气温温变变化化、雨雨雪雪作作用用、地震破坏等不良因素的影响。地震破坏等不良因素的影响。第32页/共1

14、21页333、在列车运行及自然条件下的稳定性、在列车运行及自然条件下的稳定性 路路基基工工程程必必须须在在这这些些条条件件的的长长期期作作用用下下，其其强强度度不不会会降降低低、弹弹性性不不会会改改变变、变变形形不不会会加加大大。真真正正做做到到长长寿寿命命，少少维维修修。只只有有这这样样，才才能能高高速速行行车车，减减少少维维修修费费用用，并并增加运行的安全性。增加运行的安全性。第33页/共121页34（二）、高速铁路路基的特点（二）、高速铁路路基的特点 以上的几点要求，目前的普以上的几点要求，目前的普通铁路路基是不能满足的，而高速铁通铁路路基是不能满足的，而高速铁路必须在路必须在路基结构路

15、基结构、路基材料路基材料及及路基路基施工工艺施工工艺等方面采取一系列与普通路等方面采取一系列与普通路基不同的技术标准才能实现。具体表基不同的技术标准才能实现。具体表现在有一个现在有一个强度高强度高、刚度大刚度大的路基基的路基基床，床，沉降很小或没有沉降沉降很小或没有沉降的地基以及的地基以及沿线路方向沿线路方向平缓变化的刚度平缓变化的刚度等三个方等三个方面。面。第34页/共121页35（三）、高速铁路软（三）、高速铁路软土路基的问题与控制土路基的问题与控制要点要点第35页/共121页36（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点 软土地基由于地基土层强度低、

16、压缩性大、渗透系数小等特性，在其上修筑路基时，地基沉降问题突软土地基由于地基土层强度低、压缩性大、渗透系数小等特性，在其上修筑路基时，地基沉降问题突出，过大的沉降量影响轨道的稳定和平顺，而且持续时间较长，因此，在这种地基上修建路基，应将其出，过大的沉降量影响轨道的稳定和平顺，而且持续时间较长，因此，在这种地基上修建路基，应将其工工后沉降量后沉降量和和沉降速率沉降速率控制在允许范围内，使其不影响列车高速、舒适、安全运行。控制在允许范围内，使其不影响列车高速、舒适、安全运行。第36页/共121页37（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点 1、京沪高速铁路设

17、计暂行规定要求路基工后沉降量路基工后沉降量不应大于5cm，年沉降速率应小于2cm/年年。桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3cm。工后沉降不能满足要求时，应采取地基加固处理等措施。第37页/共121页38（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点 2、软土路堤的稳定安全系数考虑列车荷载作用时不应小于1.15。第38页/共121页39（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点 3、软土及松软土地基上填筑路堤时，应于边坡坡脚外设置边桩进行水平位移观测水平位移观测，于路堤基底地面设置沉降观测设备进行沉降观测沉降观测。在路堤

18、填筑过程中，必须控制填土速率控制填土速率。控制标准应为：路堤中心地面沉降速率1.0cm/每昼夜，坡脚水平位移速率0.5cm/每昼夜。第39页/共121页40（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点 4、应根据沉降观测情况进行综合分析，开展动态设计动态设计，以推算地基的最终沉降量，并应及时调整设计使地基处理达到预定的控制要求，同时应作为验交时控制工后沉降量的依据。第40页/共121页41（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点 5、软土及松软土地基地段应结合工程实际，选择代表性地段提前修筑实验路堤提前修筑实验路堤，以

19、检验设计、指导施工。第41页/共121页42（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点（三）、高速铁路软土路基的问题与控制要点 6、对沉降控制较困难的软土和松软土地段路基，应做好施工组织设计，提前安排提前安排施工预压，保证必要的预压期施工预压，保证必要的预压期。第42页/共121页43（四）、采取的主（四）、采取的主要工程措施要工程措施第43页/共121页44（四）、采取的主要工程措施（四）、采取的主要工程措施 1、路基面两侧各加宽0.1m；路堤两侧设1.0m高、1.02.0m宽的护道，护道以下边坡为1：1.75，护道及护道边坡采用护道及护道边坡采用干砌片石护坡防护干砌片石护坡防护。第44页/共

20、121页45（四）、采取的主要工程措施（四）、采取的主要工程措施 2、对浅层软土或松软土，一般采用片石挤淤片石挤淤加固，当地表有薄层硬壳时，可挖除硬壳进行片石挤淤。对具有弃土条件和渗水土有来源的地段，可挖除换填渗水土换填渗水土；当片石料缺乏时，可采用深层深层搅拌桩复合地基搅拌桩复合地基加固，最小桩长不小于4m或嵌入硬底不小于1.0m。第45页/共121页46（四）、采取的主要工程措施（四）、采取的主要工程措施 3、对于软土或松软土埋藏较深、厚度较大的地基，一般采用水泥搅拌桩水泥搅拌桩、旋喷桩旋喷桩、混凝土预制管桩混凝土预制管桩、CFG桩网桩网等进行处理，桩顶铺设碎石垫层并铺设一层强度不小于40

21、kN/m土工格栅。加固深度原则上穿透软土层。第46页/共121页47（四）、采取的主要工程措施（四）、采取的主要工程措施 4、过渡段地基根据地质条件和沉降计算情况，地基处理措施适当加强，一般采用水泥搅拌桩水泥搅拌桩、CFG桩桩或旋喷桩旋喷桩加固，适当提高置换率或桩长。第47页/共121页48（四）、采取的主要工程措施（四）、采取的主要工程措施 5、每个工点设置观测断面设置观测断面，埋设观测仪标，对地基水平位移和垂直位移进行监测，根据监测结果，进行动态设计，指导施工。第48页/共121页49（五）、昆山（五）、昆山“软软土地基路桥设计参土地基路桥设计参数试验项目数试验项目”第49页/共121页5

22、0京沪高速铁路全线路基长度京沪高速铁路全线路基长度506.187km软土路堤11.8km/56处 （含昆山试验段工点0.83km）松软土路堤172.6km/396处 第50页/共121页51软土路堤分布软土路堤分布杨村及天津地区；天津至济南段；京杭运河两侧黄淮冲积平原；滁州境内的瓦屋中桥至叶纪棵特大桥之间；徐家洼大桥前后；滁河特大桥前后；长江二级阶地坳沟与丘间谷地；南京至丹阳间长江及支流一级阶地坳谷区；丹阳至上海长江三角洲平原区。第51页/共121页52松软土路堤分布松软土路堤分布廊坊至济南段；徐州至栏杆间黄淮冲积平原；蚌埠至丹阳间的淮河与长江二级阶地坳沟区；丹阳至上海长江三角洲平原区。第52

23、页/共121页53（五）、昆山（五）、昆山“软土地基路桥设计参数试验项软土地基路桥设计参数试验项目目”1、复合地基法采用了浆喷桩浆喷桩、粉喷桩粉喷桩。2、排水固结法采用了塑料排水板真空联塑料排水板真空联合堆载预压合堆载预压、塑料排水板超载预压塑料排水板超载预压、砂桩砂桩等载预压等载预压、砂桩超载预压砂桩超载预压。第53页/共121页541 1、0+38.4 0+38.4 0+276.510+276.51，长度，长度238.11238.11米，米，搅拌桩复合地搅拌桩复合地基基，桩长，桩长14 14 18m18m，桩径，桩径0.5m0.5m，水泥掺入比，水泥掺入比15%15%。2 2、0+276.

24、51 0+276.51 +708.255,+708.255,长度长度432.04432.04米，排水固结法处理地基，米，排水固结法处理地基，分真空联合堆载预压、超载预压两种。其中，分真空联合堆载预压、超载预压两种。其中，0+276.510+276.51+515+515为为真真空联合堆载预压地基空联合堆载预压地基，0+515 0+515 +708.255+708.255为为超载预压地基超载预压地基。塑料排。塑料排水板长度水板长度7 7 18m18m，真空预压地基塑料排水板间距，真空预压地基塑料排水板间距1.2m1.2m；超载预压；超载预压地基塑料排水板间距地基塑料排水板间距1.21.2、1.8m

25、1.8m两种，超载高度分两种，超载高度分1.2m1.2m、1.8m1.8m。3 3、0+708.255 0+708.255 +833.95+833.95，长度，长度124.705124.705米，米，砂桩预压地基砂桩预压地基，桩长，桩长15 15 25.5m25.5m，桩径，桩径0.4m0.4m，间距，间距2m2m，梅花形布置。，梅花形布置。浆喷桩粉喷桩真空预压超载预压砂桩试验段设计方案试验段设计方案第54页/共121页55（六）、常用软土（六）、常用软土地基处理方法的施地基处理方法的施工设备、质量检验工设备、质量检验方法方法第55页/共121页56（六）、常用软土地基处理方法的施工设备、（六

26、）、常用软土地基处理方法的施工设备、质量检验方法质量检验方法 1、水泥搅拌桩（浆喷桩、粉喷桩）可采用PH-5B、PH-5D、GPP-5B型搅拌桩机械施工。桩体质量检验可选用钻探取芯检钻探取芯检验法验法与载荷试验载荷试验检验方法相结合。第56页/共121页57标准贯入击数与深度龄期关系曲线图标准贯入击数与深度龄期关系曲线图 标准贯入试验搅拌桩施工工艺及质量检验方法研究搅拌桩施工工艺及质量检验方法研究第57页/共121页58（六）、常用软土地基处理方法的施工设备、（六）、常用软土地基处理方法的施工设备、质量检验方法质量检验方法 2、塑料排水板的施工可采用静压式或振动式塑料排水板打设机械。塑料排水板

27、深度检测主要是通过查看塑料排水板上的长度刻度线来控制。第58页/共121页59（六）、常用软土地基处理方法的施工设备、（六）、常用软土地基处理方法的施工设备、质量检验方法质量检验方法 3、真空预压法真空预压法的主要由密封系统和抽真空系统组成。其中，密封系统采用二布二膜，抽真空系统由射流真空泵、真空主管和支滤管构成。膜下真空度通过埋设真空度测头进行观测。第59页/共121页60（六）、常用软土地基处理方法的施工设备、（六）、常用软土地基处理方法的施工设备、质量检验方法质量检验方法 4、砂桩通常采用振动重复拔压式和双管（芯管密实）冲击式两种施工机械。砂桩检测包括桩体深度、连续性及密实度等，采用钻探

28、结合标准贯入检测、静力触探检测及载荷试验方法。第60页/共121页三、高速铁路路基质量控制要点第61页/共121页62 随着9条客运专线的立项，新一轮的高标准铁路工程建设将于2005年初拉开帷幕。按着铁路跨越式发展的思路，9条客运专线的线下工程都将以设计时速350km/h的高速铁路标准建设，并且将大量采用无碴轨道的结构形式，因此，这给我国铁路的设计和施工带来了新的课题。第62页/共121页63 对于桥上采用无碴轨道，无论是日本还是德国技术上都是比较成熟的，但是，由于日本在路基上修建的无碴轨道很少，而德国在路基上修建的无碴轨道比较多，所以，对于路基上采用无碴轨道，德国的经验明显的更丰富一些。第6

29、3页/共121页64设计质量 无碴轨道设计对路基的要求以路基顶面为界，上部对下部提出要求，下部必须满足上部的要求，要求的标准（指标）要上下一致。第64页/共121页德国铁路300km/h高速客运专线无碴轨道路堤结构设计横断面图Ril 836.0501第65页/共121页66 我国高速铁路路基标准的建立借鉴日本的标准比较多，特别是路基压实标准采用的力学指标是地基系数K30。但德国、法国等国家从来不采用K30，而是采用静态二次变形模量Ev2和动态变形模量Evd压实标准。因此，路基上若采用德国的无碴轨道结构形式，路基压实标准也必须相应地采用德国的标准Ev2和Evd。第66页/共121页67施工质量地

30、基处理的质量控制要细化到施工工序及施工过程中的控制；第67页/共121页68施工质量路基填料的质量控制要严格控制填料最大粒径与级配；第68页/共121页69施工质量路堤填筑过程的质量控制要严格控制填筑工艺（碾压机具、分层厚度、碾压遍数、含水量等具体要求）、检测频次及数量；第69页/共121页70施工质量路桥、路涵等各类过渡段的质量控制施工工艺、机具设备、填料质量、沉降观测、检测频次与数量；第70页/共121页71施工质量工后沉降的观测与控制加强施工过程中的沉降观测（观测断面的布置、观测精度与频次的要求），指导施工与设计；第71页/共121页72施工质量路基附属物：综合地线、电缆沟槽、接触网立柱

31、基础、声屏障基础等部分的路基质量控制要细化到施工工序及施工过程中的控制，增加电缆沟槽下面路基的检测频次与数量。第72页/共121页73验收标准根据国际咨询结果，无碴轨道路基的质量检测频次和数量是有碴轨道的2倍，因此，必须强化质量检测。第73页/共121页四、高速铁路路基质量检测技术第74页/共121页75主要内容（一）高速铁路路基质量检测必要性（二）高速铁路路基质量检测参数与检测方法压实系数K孔隙率n地基系数K30动态变形模量Evd静态二次变形模量Ev2第75页/共121页76（一）高速铁路路基质量检测必要性第76页/共121页77 一方面可以评价路基施工过程中或竣工后路基的质量，检验路基是否

32、达到了设计要求，验证路基是否具有足够的强度能够承受列车动荷载的作用，同时又具备保证列车安全、舒适运行的合理刚度；第77页/共121页78 另一方面，可以了解施工过程的质量情况，控制施工进度，促进施工单位改进施工工艺，加强施工质量管理，保质保量地完成施工任务。第78页/共121页79（二）高速铁路路基质量检测参数与检测方法第79页/共121页80压实系数K环刀法灌水法灌砂法气囊法核子湿度密度仪铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程（TB10102TB1010220042004）第80页/共121页81孔隙率n灌水法灌砂法气囊法铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程（TB10102TB1010

33、220042004）第81页/共121页82K K3030平板载荷试验铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程（TB10102TB1010220042004）地基系数K K3030第82页/共121页83 地基系数K30是日本和我国在铁路路基检测中常用的方法，是采用单循环荷载试验。用单位面积压力除以承压板相应的下沉量表示的（MPa/m），计算时选用的沉降量为0.125cm。第83页/共121页84铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程（TB10102TB1010220042004）标志着动态变形模量动态变形模量术语E Evd vd 符号正式在我国铁路规范中采用第84页/共121页85E Ev

34、d vd 动态平板载荷试验铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程（TB10102TB1010220042004）动态变形模量E Evd vd 第85页/共121页动态变形模量动态变形模量 E Evd vd 的定义的定义 动态变形模量E Evd vd（英文：dynamic dynamic modulus modulus of of deformationdeformation）是指土体在一定大小的竖向冲击力F Fs s和冲击时间t ts s作用下抵抗变形能力的参数。它由平板压力公式E Evd vd=1.5=1.5r r/s/s计算得出，其中：E Evdvd动态变形模量（MPaMPa）；r r

35、圆形刚性荷载板的半径（mmmm）；荷载板下的最大冲击动应力，它是通过在刚性基础上，由最大冲击力F Fs s=7.07=7.07KNKN且冲击时间t ts s=18=18msms时标定得到的，即 =0.1=0.1 MPaMPa；s s 实测荷载板下沉幅值（mmmm）；1.5 1.5 荷载板形状影响系数。实测结果采用公式 E Evd vd=22.5=22.5/s/s 计算。第86页/共121页E Evdvd动态变形模量测试仪动态变形模量测试仪基本原理基本原理 利利用用落落锤锤从从一一定定高高度度自自由由下下落落在在阻阻尼尼装装置置上上，产产生生的的瞬瞬间间冲冲击击荷荷载载，通通过过阻阻尼尼装装置置

36、及及传传力力系系统统传传递递给给直直径径300mm的的承承载载板板，在在承承载载板板下下面面（即即测测试试面面）产产生生的的动动应应力力，使使承承载载板板发发生生沉沉陷陷s s 即即承承载载板板振振动动的的振振幅幅，由由沉沉陷陷测测定定仪仪采采集集记记录录下下来来。沉沉陷陷值值s s 越越大大，则则被被测测点点的的承承载载力力越越小小；反反之，越大。之，越大。承载板落锤阻尼装置传感器路基面第87页/共121页881.脱钩装置；2.落锤；3.导向杆4.阻尼装置；5.荷载板；.6.沉陷测定仪第88页/共121页89动态变形模量动态变形模量Evd 是德国九十年代开始采用的新型路基压实质量标准，从研究

37、开发是德国九十年代开始采用的新型路基压实质量标准，从研究开发至今已有近二十年的历史。至今已有近二十年的历史。动态变形模量动态变形模量Evd 标准首先应用于道路建设、路面垫层、管道和电缆沟槽、渠道、标准首先应用于道路建设、路面垫层、管道和电缆沟槽、渠道、基础回填等工程。基础回填等工程。19971997年年2 2月德国颁布执行的月德国颁布执行的德国铁路建设轻型落锤仪使用规定德国铁路建设轻型落锤仪使用规定（NGT39NGT39）标志着）标志着动态变形模量动态变形模量Evd 标准开始在铁路工程中正式采用。标准开始在铁路工程中正式采用。国外国外 Evd Evd 发展情况发展情况第89页/共121页90动

38、态变形模量动态变形模量Evd 标准的最大特点是能够反映列车在高速运行时产生的动应力对标准的最大特点是能够反映列车在高速运行时产生的动应力对路基的真实作用状况。路基的真实作用状况。19991999年年1212月月2020日颁布执行的德国铁路规范日颁布执行的德国铁路规范DS836DS836.0501.0501中，按路基结构形式、设中，按路基结构形式、设计速度、填土种类、工程部位的不同，明确规定了各种情况下的计速度、填土种类、工程部位的不同，明确规定了各种情况下的动态变形模量动态变形模量Evd 的设计标准值，其中，设计速度的设计标准值，其中，设计速度300km/h300km/h的高速铁路路基基床表层

39、的的高速铁路路基基床表层的Evd 设设计标准为计标准为50MPa50MPa。国外国外 Evd Evd 发展情况发展情况第90页/共121页91德国有碴轨道设计对路基面的要求Evd第91页/共121页92德国有碴轨道设计对路基面的要求Evd第92页/共121页93德国无碴轨道设计对路基面的要求Evd第93页/共121页94德国无碴轨道设计对路基面的要求Evd第94页/共121页95德国无碴轨道设计对路基面的要求 Ev2、Evd第95页/共121页96 国际上广泛采用的是德国HMP公司生产的LFG型Evd 动态变形模量测试仪，亦称“轻型落锤仪”（LFG是“轻型落锤仪”的德文缩写），该仪器从开发应用

40、至今己有20多年的历史，仪器的性能、质量、功能以及软件已相当完善，居国际领先地位。国外国外 Evd Evd 仪器情况仪器情况第96页/共121页971999年铁道部开始立项研究 秦沈客运专线路基关键技术研究 施工质量监控测试仪器的研制由于元器件的精度、制造工艺水平及标定手段所限，目前还没有符合标准的国产仪器。国内国内 Evd Evd 发展情况发展情况第97页/共121页98 德国HMP公司生产的LFG型Evd 动态变形模量测试仪在我国有20多台已用于秦沈客运专线、新长线、宁启线、渝怀线、京沪高速铁路昆山试验段、胶济线、武九线、郑徐线、滨洲线、浙赣线、宜万线、津浦线、大秦线等新线和既有线的建设与

41、改造中。国内国内 Evd Evd 应用情况应用情况第98页/共121页 E Evd vd 动态变形模量测试仪动态变形模量测试仪 用途：监控检测土体承载力指标动态变形模量E Evdvd和地基系数K K30 30。适用范围：铁路、公路、机场、城市交通、港口码头、工业与民用建筑的地基施工质量监控测试。第99页/共121页E Evdvd相关规范相关规范国内国内1、铁路工程土工试验规程(TB10102-2004)2、铁路路基工程施工质量验收标准（TB10414-2003，J285-2004）3、京沪高速铁路设计暂行规定（2004修订版）4、京沪高速铁路路基施工暂行规定（2004在编）5、京沪高速铁路路基

42、工程施工质量验收暂行标准（2004在编）6、铁路工程质量检测技术手册（2004在编）国外国外德国铁路建设轻型落锤仪使用规定（NGT39）德国道路建设土方工程补充合同技术条款和规定（ZTVE-StB94)德国土方工程基层补充合同技术条款（ZTVE-StB95)德国交通行业开挖工程补充合同技术条款和规定（ZTVE-StB97)第100页/共121页E Evdvd 主要应用于以下两个方面：主要应用于以下两个方面：一、铁路新线建设、既有线提速改造建一、铁路新线建设、既有线提速改造建设设 依据铁路工程土工试验规程 （TB10102-2004）、铁路路基工程施工质量验收标准 （TB10414-2003，J

43、285-2004）将“EvdEvd动态平板载荷试验”作为“K K3030平板载荷试验”的快速试验方法，根据EvdEvd与K K3030的相关关系式，由由Evd Evd 测试值推算出测试值推算出K K30 30 值值。第101页/共121页 Evd与K30的相关性试验结果 (相关系数）现场现场 室内室内细粒土细粒土:0.926 0.9670.926 0.967粗粒土粗粒土:0.913 0.926:0.913 0.926碎石土碎石土:0.915 0.946:0.915 0.946级配碎石级配碎石:0.915 0.947:0.915 0.947第102页/共121页 Evd与K30的相关关系式细粒土

44、细粒土:K K30 30 =3.45=3.45 E Evdvd +0.1 +0.1 粗粒土粗粒土:K K30 30 =3.33=3.33 E Evdvd +6.09+6.09碎石土碎石土:K K3030 =3.10=3.10 E Evdvd +14.3+14.3级配碎石级配碎石:K K30 30 =3.49=3.49 E Evdvd +14.4+14.4 摘自摘自铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程（TB10102-2004TB10102-2004）第103页/共121页E Evdvd 主要应用于以下两个方面：主要应用于以下两个方面：二、高速客运专线铁路建设二、高速客运专线铁路建设 依据京

45、沪高速铁路设计暂行规定 京沪高速铁路路基施工暂行规定京沪高速铁路路基工程施工质量验收暂行标准 可将通过“Evd Evd 动态平板载荷试验”取得的动态变形模量Evd Evd 值直接用于值直接用于评判路基的压实质量。评判路基的压实质量。第104页/共121页20042004立项、20052005开工9 9条客运专线铁路工程条客运专线铁路工程武广、郑西、石太京津、合宁、合武温福、福厦、甬温规定规定E Evdvd作为作为基床表层和过渡段的压实标准基床表层和过渡段的压实标准第105页/共121页106京沪高速铁路设计暂行规定E Evd vd 的相关规定表4.2.2-1级配碎石基床表层的压实标准填料厚度（

46、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E Evdvd（MPa）孔隙率n级配碎石0.71905518%路堤级配碎石0.551905518%当为软质岩、强风化的硬质岩及土质路堑时中粗砂0.1513045第106页/共121页107填料厚度（m）压实标准地基系数K30（MPa/m）动态变形模量动态变形模量E Evdvd（MPa）孔隙率n级配砂砾石0.71905518%表4.2.2-3级配砂砾石基床表层的压实标准京沪高速铁路设计暂行规定E Evd vd 的相关规定注：基床表层的K K3030、E Evdvd、n n 三项指标要求同时检测，均必须满足压实标准。第107页/共

47、121页108过渡段级配碎石填筑标准：K K3030150MPa/m E Evdvd50MPa n n 28%京沪高速铁路设计暂行规定E Evd vd 的相关规定第108页/共121页E Evdvd 在既有铁路提速改建中的应用特点在既有铁路提速改建中的应用特点 胶济线、郑徐线、武九线、浙赣线的应用表明：时间优势时间优势检测速度快检测速度快 既有线在不间断运营的情况下，行车密度大，K K3030检测一点需要3060分钟，而E Evdvd只需要23分钟。仪器优势仪器优势小型、便携小型、便携 既有线道碴已存在，检测E Evdvd只需扒开直径30cm的面积即可，而K K3030基准杆还需要较大的地方、

48、加载装置也需要较大的空间。经济优势经济优势检测费用低检测费用低 E Evdvd检测中不需要额外的大吨位加载装置，避免了台班费用，操作只需一个人即可，减少了人工费用。安全优势安全优势易于快速撤离易于快速撤离 既有线在不间断运营的情况下，行车密度大，E Evdvd仪器重量轻，一个人就可以提起并快速撤离。第109页/共121页LFGLFG型E Evdvd 在我国铁路中的应用在我国铁路中的应用既有线提速改建（胶济线、郑徐线、武九线、浙赣线、呼准线、滨洲线、津浦线、大秦线）新建高速铁路（京沪高速昆山试验段）新建客运专线（秦沈客运专线）新建普速铁路（新长线、宁启线、渝怀线、宜万线、烟大线 ）第110页/共

49、121页111术语术语静态二次变形模量静态二次变形模量符号符号EvEv2 2第111页/共121页112 Ev2是德国、法国及欧洲一直沿用的、成熟的路基压实设计标准和检测技术，德国铁路路基标准DS836中无碴轨道和有碴轨道均采用Ev2和Evd设计标准。第112页/共121页113德国无碴轨道设计对路基面的要求Ev2第113页/共121页114变形模量 EvEv 土体的变形模量Ev 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Ev1Ev1 二次加载曲线上为静态二次变形模量Ev2E

50、v2 第114页/共121页115Ev Ev=(1.5 r )/s第115页/共121页116静态二次变形模量静态二次变形模量E Ev2 v2 测试仪测试仪 E Ev2 v2 试验规程试验规程执行德国DIN 18 134标准第116页/共121页117DIN 18134 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