Evd檢測技術在客運專線路基施工中的應用
 

路基的施工質量關系到整個工程的質量、進度和列車運行安全，科學、合理的監控測試方法是保證路基施工的重要措施。在路基工程施工中，土體壓實是一個最基本的問題，但僅用密實度指標來檢測和判斷路基的質量有其局限性。因為路基填土的施工方法不同，含水量的差異和擊實標準的差別，相同密實度的土體其力學性能指標有較大差異。因此，在檢測密實度的基礎上，將強度及變形指標作為反映路基承載力的壓實標準，是國內外路基施工質量檢測技術的發展方向。傳統的強度及變形參數指標通過靜態平板荷載試驗測得，即檢測地基系數K30，而路基實際承受的荷載不僅有靜荷載，還有列車運行時對路基產生的動荷載，特別是鐵路客運專線，動荷載產生的沖擊力對路基的影響更為明顯，也就是說，路基的穩定性和變形問題主要是由于動荷載引起的，所以，采用模擬列車運行時產生的動應力及動應變形指標作為路基的填筑質量檢測標準將更科學合理、更符合實際情況。
　　1　工程概況
　　武廣客運專線設計時速為350km/h，采用無碴軌道形式，其標準高、技術新、科技含量大。路基作為其重要的組織部分，質量檢測采用“抗力檢測法”，即用強度及變形指標作為路基填土質量控制參數，主要包括Evd、Ev2、K30、n（或K）指標。我單位承建的武廣鐵路客運專線路基20.908km，設計上Evd、K30、Ev2為必測指標。Evd動態變形模量設計標準為：基床表層55 MPa，基床底層40MPa。施工中采用ZORN ZFG-02型Evd動態變形模量測試儀，檢測方法按《鐵路工程土工試驗規程》（TB10102-2004）檢測。
　　2　Evd測試的工作原理
　　動態變形模量Evd（dynamic modulus of deformation）是指土體在一定大小的豎向沖擊力和沖擊時間作用下抵抗變形能力的參數。
　　2.1　工作原理
　　動態變形模量測試儀采用一定質量的落錘，從一定高度自由落下，通過阻尼裝置、承載板，對路基產生瞬間的沖擊，使路基產生沉陷。也就是采用一定質量的落錘，從一定高度自由落下，模擬列車運行時對路基產生的動荷載效應沖擊路基，在沖擊能相同的條件下，測試路基的垂直變形值，以此計算路基的動態變形模量Evd指標。從理論上講，路基碾壓越密實，沉陷值越小，路基的動態變形模量Evd值越高；反之，路基的Evd值越低。
　　2.2　計算公式
　　動態變形模量Evd是由落錘沖擊施加一定大小和作用時間荷載的平板試驗測得的土體變形模量。通常荷板的直徑為300mm，錘重為10kg，最大沖擊力為7.0 kN，荷載脈沖寬度18mm。試驗記錄落錘沖擊時板的沉降。在假定沖擊力恒定和泊松比μ=0.21的情況下，由彈性各項同性半空間體上圓形局部荷載的公式計算動態變形模量：
　　Evd = 0.79(1-μ2) dσ/S
　　= 1.5rσ/S = 22.5/s（MPa）
　　式中：r—承載板的半徑，這里為150mm；
　　σ—路基最大動應力；
　　S—承載板的沉陷值（mm）；
　　1.5—承載板形狀影響系數。
　　3　動態平板載荷試驗儀的主要技術性能參數
　　動態變形模量測試儀主要由落錘儀和沉陷測定儀組成，如圖1所示，落錘儀包括：脫鉤裝置、落錘、導向桿、阻尼裝置、承載板等，沉陷測定儀主要包括傳感器、放大器、數據處理器、打印機和電源。
　　Evd動態平板荷載試驗適用于粒徑不大于荷載板直徑1/4的各類土和土石混合填料，其主要技術參數為：
　　（1）測試范圍滿足：10MPa≤Evd≤225MPa；
　　（2）測試深度范圍：400～500mm；
　　（3）測試面最大坡度：5%；
　　（4）總重：35kg，落錘重：10kg；
　　（5）最大沖擊力：7.07kN
　　（6）承載板直徑：300mm；厚度：20mm；
　　（7）沖擊持續時間：18±2ms
　　（8）沉陷測試范圍：0.20～2.00mm；精度：±5%；
　　（9）環境溫度范圍：0～40℃；
　　（10）電源：4節5號干電池，2組。