既有鐵路路基基床工程地質(zhì)狀況勘探與測試

張素文　李國輝

(內(nèi)蒙古鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特　010050)

以內(nèi)蒙古烏蘭察布市賁紅車站改造工程為例，對該車站既有路基基床工程地質(zhì)狀況評價(jià)分析中所運(yùn)用的勘探與測試方法進(jìn)行說明。

1　勘探與測試工作的布置方法

為了滿足鐵路提速的目標(biāo)，既有路基基床欠穩(wěn)定段需進(jìn)行加固改造?？碧綔y試手段有：(1)小螺紋鉆，查明基床本體填料類別。(2)輕型動(dòng)力觸探，查明基床本體填土承載力及密實(shí)度。(3)挖探取大樣，測定基床本體填料孔隙率、相對密度及壓實(shí)系數(shù)。(4)K30試驗(yàn)，測定基床本體填料地基系數(shù)。(5)Evd測試，測定基床本體動(dòng)態(tài)變形模量(Evd)。此外，輔以物探瑞雷波速測試及地質(zhì)雷達(dá)等勘探手段，力求在綜合各種勘探成果的基礎(chǔ)上，對既有基床的工程地質(zhì)評價(jià)趨于合理、科學(xué)。

基床范圍取設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)道床底面以下2.5 m，其中基床表層0.6 m，基床底層1.9 m?？碧綔y試段落根據(jù)地形地貌及填料性質(zhì)確定，一般測試手段在段落較大地段內(nèi)的，一般控制在50 km左右，段落較小地段應(yīng)有評價(jià)數(shù)據(jù)。

在以黏性土、粉土、粉砂為路基填料的地段，釬探點(diǎn)按左、右路肩斷面布置，勘探點(diǎn)要盡量靠近軌枕，但應(yīng)保證人員和行車安全。每一釬探斷面配合1個(gè)小螺鉆，每3～4個(gè)釬探斷面配合1處挖探及Evd測試。瑞雷波每段測線長1 km，大段落填料相同地段一般線路長度每50 km左右布置1段，小段落的每段落均應(yīng)進(jìn)行測試，配合釬探和少量螺鉆，釬探一般每100 m布置1個(gè)。K30每25 km左右布置1次，配合釬探進(jìn)行。路基填料大樣一般線路長度每50 km取1處，挖探要求在0.5 m、1.5 m左右取原樣，小螺鉆按0.5 m、1.2 m、2.0 m、3.0 m取擾樣(保持天然含水量)。除做五項(xiàng)常規(guī)、剪切試驗(yàn)外，要代表性做無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，擾樣除常規(guī)項(xiàng)目外，還應(yīng)做天然含水量。

在以砂類土(粉砂除外)、碎石類土為填料的地段，采用挖探、瑞雷波測試、K30及Evd測試等手段進(jìn)行。瑞雷波每段測線長1 km，大段落填料相同地段一般線路長度每50 km左右布置1段，小段落的每段落均應(yīng)進(jìn)行測試，配合Evd測試，一般每100 m布置1次。K30每25 km左右布置1次，配合Evd測試。路基填料大樣一般線路長度每50 km取1處，挖探要求在0.5 m、1.5 m取擾樣，做天然含水量試驗(yàn)。

2　工程概況

2.1　地形地貌

線路經(jīng)過位置為內(nèi)蒙古高原地貌，間有剝蝕殘丘及丘間谷地，地形呈波狀起伏，局部為殘丘與山前沖洪積平原相間隔。相對高差50～100 m，絕對高程在1 300～1 550 m之間。

2.2　工程地質(zhì)條件

沿線路堤基床部分為第四系全新統(tǒng)人工堆積層(Q4ml)，填料以黏性土、砂類土為主，局部填料為碎石類土。下為第四系全新統(tǒng)沖洪積層(Q4al+pl)或第四系全新統(tǒng)坡洪積層(Q4dl+pl)，巖性以黏性土、粉土及砂類土、碎石類土為主，局部為全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化基巖。地層多為第三系中新統(tǒng)(βN1)玄武巖、華力西晚期(γ4)花崗巖、寒武-奧陶系(∈-O)片麻巖、片巖及第三系(E2)砂礫巖。路塹挖方地段多為巖質(zhì)路塹，地層為第三系中新統(tǒng)(βN1)玄武巖、華力西晚期(γ4)花崗巖、寒武-奧陶系(∈-O)片麻巖及片巖。局部路塹挖方地段為第三系(N2)黏性土。

2.3　水文地質(zhì)條件

該地區(qū)地下水主要依靠大氣降水補(bǔ)給，地下水位隨季節(jié)變化變幅約為1.0～3.0 m，勘測期間，基床本體3.0 m深度范圍內(nèi)未見地下水。

3　路基基床地質(zhì)評價(jià)的依據(jù)及原則

既有鐵路基床工程地質(zhì)狀況評價(jià)成果分析主要通過統(tǒng)計(jì)分析小型鏍紋鉆試驗(yàn)結(jié)果(見表1)畫出路基填料斷面(見圖1)。

表1　小型鏍紋鉆試驗(yàn)成果

圖1　路基填料斷面

統(tǒng)計(jì)計(jì)算輕型動(dòng)力觸探測試數(shù)據(jù)，分析判釋各代表段落剖面的瑞雷波波速等值線斷面圖和地質(zhì)雷達(dá)檢測道碴厚度曲線，依據(jù)輕型動(dòng)力觸探結(jié)果確定基床本體基本承載力值，從瑞雷波速度和道碴厚度變化的角度對基床狀態(tài)的穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)。

此段檢測路基里程分別為K0+400～K0+520，K0+400～K0+700，總長度為420 m，檢測手段采用瞬態(tài)瑞雷波法和地質(zhì)雷達(dá)法。瞬態(tài)瑞雷波法采用點(diǎn)測，點(diǎn)距為30 m，道間距為0.5 m，偏移距為0.5 m。地質(zhì)雷達(dá)法采用連續(xù)測量，每10 m打一標(biāo)記。瞬態(tài)瑞雷波測點(diǎn)布置在線路的路肩上，地質(zhì)雷達(dá)測線布置在線路的道碴上(軌枕頭)。

針對瑞雷波速速度(見圖2)，主要判釋評價(jià)原則為：

VR<130 m/s，基床土密實(shí)度低，基床狀態(tài)差；

VR=130～160 m/s，基床土密實(shí)度稍低，基床狀態(tài)稍差；

VR=160～190 m/s，基床土密實(shí)度較高，基床狀態(tài)一般；

VR=190～250 m/s，基床土密實(shí)度高，基床狀態(tài)好；

VR>250 m/s， 基床土密實(shí)度高，基床狀態(tài)良好。

針對瑞雷波速速度斷面形態(tài)(見圖2)，主要判釋評價(jià)原則為：

圖2　瑞雷波波速等值線斷面

①瑞雷波速有低速區(qū)域，分布較大，表明基床土軟弱，密實(shí)度低。

②瑞雷波速分布雜亂，高低速區(qū)域分布無規(guī)律。表明基床土密實(shí)度分布不均勻。

③存在低速區(qū)域延伸至基床深部的情況，表明局部基床土密實(shí)度低。

④瑞雷波呈近似層狀分布，表層局部的低

速區(qū)域?qū)儆谡Ｇ闆r，一般不作為異常。

根據(jù)道碴厚度曲線，判釋基床沉降有兩方面依據(jù)：

①道碴厚度偏厚，高于實(shí)際量測值。

②道碴厚度曲線變化劇烈。

4　評價(jià)結(jié)論

根據(jù)場地的地質(zhì)條件，依據(jù)以上的依據(jù)及原則，本段落各項(xiàng)評價(jià)項(xiàng)目、指標(biāo)及基床狀態(tài)評價(jià)結(jié)論見表2。

表2　基床工程地質(zhì)條件狀態(tài)評價(jià)

既有線修建時(shí)，多為兩側(cè)取土，部分地段路塹棄土移挖做填，填料組份較為復(fù)雜，組別變化較大。運(yùn)營期間，又因既有線病害等進(jìn)行多次小范圍整修，局部路肩進(jìn)行幫填加寬。因此，既有線路基填料組份復(fù)雜，均一性差，基床表層填料組別低，本體填料混雜不均，局部地段地質(zhì)情況可能差別較大。

受勘測施工人員安全及既有集通線運(yùn)營安全等因素控制，在本次的地質(zhì)勘探過程中，挖探取大樣及K30試驗(yàn)方法不能運(yùn)用，部分小鏍紋鉆及輕型動(dòng)力觸探勘探不能進(jìn)行。且所有勘探及測試工作都是在路肩上進(jìn)行的。因此，僅有部分基床評價(jià)指標(biāo)，基床本體填料壓實(shí)系數(shù)、孔隙率、相對密度及K30實(shí)測數(shù)據(jù)不能取得，僅能依據(jù)現(xiàn)有部分指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)，若要對基床進(jìn)行全面綜合評價(jià)，尚需進(jìn)一步工作。

列車對路基的靜載作用是確定的，而動(dòng)荷載將隨著列車速度的提高而增加，部分基床強(qiáng)度較低路段將對提速產(chǎn)生不利影響。

[1]李志華，潘瑞林.路基穩(wěn)定性無損檢測方法技術(shù)研究[J ].鐵道工程學(xué)報(bào)，2007，24(2)

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