路基施工質(zhì)量檢測.ppt-PowerPointPresenta.ppt

路基施工檢測技術,鐵路路基施工檢測,必要性： 一方面可以評價路基施工過程中或竣工后路基的質(zhì)量，檢驗路基是否達到了設計要求，驗證路基是否具有足夠的強度能夠承受列車動荷載的作用，同時又具備保證列車安全、舒適運行的合理剛度； 另一方面，可以了解施工過程的質(zhì)量情況，控制施工進度，促進施工單位改進施工工藝，加強施工質(zhì)量管理，保質(zhì)保量地完成施工任務。,發(fā)展過程,檢測填土壓實質(zhì)量的儀器和方法隨著工業(yè)化的發(fā)展在不斷地發(fā)生著變化，總的趨勢是快速、準確地滿足施工的需要。1930年，美國工程師Proctor通過試驗提出，在相同的壓實功能下，同一種土的干密度隨土中含水量的不同而變化，應用室內(nèi)擊實試驗設備和現(xiàn)場碾壓機械都可獲得最佳含水量Wopt和與之對應的最大干密度dmax。Proctor還規(guī)定了室內(nèi)擊實試驗的儀器規(guī)格和試驗操作方法。自此，各國均以此壓實理論和試驗方法指導施工，并以填料壓實系數(shù)的大小作為控制填土壓實效果的標準。早期的現(xiàn)場壓實質(zhì)量檢查，主要用環(huán)刀法、灌砂法和灌水法測定土的密度，用此指標判斷壓實土的強度和變形特性。,隨著交通運輸量的增加，公路墊層石碴常在較大動荷載作用下被壓入下覆的填土層中，造成公路路面損壞。為此，美國加利福尼亞公路局首先提出了加州承載比試驗（簡稱為CBR試驗），來預估壓實土抵抗石碴壓入的程度，以便選擇合適的填料類型和確定合理的壓實程度。許多國家在機場跑道、鐵路路基等土工結構物的施工中，也廣泛采用了CBR試驗方法。,在使用CBR試驗方法過程中，人們逐漸認識到，由于該方法的貫入頭直徑只有5 cm，貫入的深度只有2.5mm，不能較好地反映填料的壓實程度，于是將確定建筑物地基土承載力的荷載板試驗方法運用到填土壓實質(zhì)量的檢測中去，用荷載板試驗確定的基床系數(shù)或變形模量的大小作為判斷填料壓實質(zhì)量的標準。用荷載板試驗檢測填土質(zhì)量，能反映4050cm深度范圍內(nèi)土的壓實程度。國內(nèi)外荷載板直徑多采用30 cm。,傳統(tǒng)的環(huán)刀法、灌砂法、灌水法等測定填土密度的方法，需待烘干后才能確定土的含水量，從試驗到得出結果需幾小時或更長的時間，這與高效能的機械施工很不適應，在工期任務急的情況下，無法完成規(guī)范中規(guī)定的質(zhì)量檢測試驗項目。 用放射性同位素測定土的密度和含水量。鐵道部科學研究院于1980年首先購置了一套美國坎貝爾太平洋核子（CPN）公司生產(chǎn)的（MC2型）核子濕度密度儀。先后在天然地基土坑里對吹填黏性土及鐵路路基填土進行了對比試驗。試驗結果表明，該儀器使用簡便，測定迅速，所得結果與常規(guī)土工試驗結果比較接近，適合于配合填土施工。,靜態(tài)檢測,壓實系數(shù)K 環(huán)刀法 用于不含礫石顆粒的細粒土和無機結合料改良土。 灌水法 用于粒徑不大于60mm的粗粒料。 灌砂法和氣囊法（波義爾定律） 用于粒徑不大于20mm的粗粒料。 核子濕度密度儀 用于細粒土和砂類土。,環(huán)刀法破壞性量測方法 環(huán)刀法是測量現(xiàn)場密度的傳統(tǒng)方法。國內(nèi)習慣采用的環(huán)刀容積通常為200cm3，環(huán)刀高度通常約5cm。用環(huán)刀法測得的密度是環(huán)刀內(nèi)土樣所在深度范圍內(nèi)的平均密度。它不能代表整個碾壓層的平均密度。由于碾壓土層的密度一般是從上到下減小的，若環(huán)刀取在碾壓層的上部，則得到的數(shù)值往往偏大；若環(huán)刀取在碾壓層的底部，則所得的數(shù)值將明顯偏小。,就檢測路基土壓實質(zhì)量而言，我們需要的是整個碾壓層的平均壓實度，而不是碾壓層中某一部分的壓實度。因此，在用環(huán)刀法測定土的密度時，應使所得密度能代表整個碾壓層的平均密度。然而，這在實際檢測中是比較困難的，只有使環(huán)刀所取的土恰好是碾壓層中間的土，環(huán)刀法所得的結果才可能與灌砂法的結果大致相同。,灌砂法 灌砂法屬于對壓實土面的破壞性量測方法，是利用均勻顆粒的砂去置換試洞的體積。該方法用于砂、礫及碎石類土路基的檢測，也是當前最通用的方法，很多工程都把灌砂法列為現(xiàn)場測定密度的主要方法。缺點是：需要攜帶較多量的砂，而且稱量次數(shù)較多，因此它的測試速度較慢。,試驗中注意的問題 灌砂法是施工過程中最常用的試驗方法之一。此方法表面上看起來較為簡單，但實際操作時常常不好掌握，并會引起較大誤差為使試驗做得準確，應注意以下幾個環(huán)節(jié)： 1.量砂要規(guī)則。量砂如果重復使用，一定要注意晾干，處理一致，否則影響量砂的松方密度。 2.每換一次量砂，都必須測定松方密度，漏斗中砂的數(shù)量也應該每次重做。因此，量砂宜事先準備較多數(shù)量。切勿到試驗時臨時找砂，又不作試驗，僅使用以前的數(shù)據(jù)。,3.地表面處理要平整，只要表面凸出一點(1mm)，使整個表面高出一薄層，其體積也算到試坑中去了，會影響試驗結果。因此，本方法一般宜先做前期試驗，只有在非常光滑的情況下方可省去此操作步驟。 4.在挖坑時試坑周壁應筆直，避免出現(xiàn)上大下小或上小下大的情形，這樣就會使檢測密度偏大或偏小。 5.灌砂時檢測厚度應為整個碾壓層厚，不能只取上部或者只取下部碾壓層的填料。,灌水法 灌水法屬于對壓實土面的破壞性量測方法，是利用水去置換試洞的體積。 氣囊法 氣囊法屬于對壓實土面的破壞性量測方法，是利用氣囊式容積測定儀去計算試洞的體積。該方法適用范圍同灌砂法。 氣囊式容器測定儀依據(jù)物理學波義爾定律，即在一定溫度條件下，密閉容器內(nèi)氣體壓強與氣體體積乘積為一常數(shù)的原理，用氣體（空氣）作壓力傳遞介質(zhì)，較國外用水作壓力傳遞介質(zhì)的水囊式容積測定儀在技術上有較大改進。,1水位標線；2排氣閥；3封蓋及手柄； 4活塞桿；5-水位管；6導向盤；7缸筒； 8球囊；9水溶液；10活塞；11隔柵； 12壓盤；13護坑環(huán)；14踏板；15氣囊； 16壓縮空氣；17數(shù)顯測尺,1 清掃場地，護坑環(huán)置于試坑位置。 2 儀器置于護坑環(huán)上，并用壓塊固定。 3 打開排氣閥，將測尺游標推至缸筒頂面，活塞提到缸筒頂端。 4 關上排氣閥，慢慢向下推動活塞，直到水位管中溶液水柱升至水位標線。讀取數(shù)顯測尺初始數(shù)顯數(shù)值（L1）并做記錄。,5 提起活塞，使水柱退回零位，松開固定壓塊，移走儀器。 6 試坑開挖和試樣稱量。 7 儀器重新置于護坑環(huán)上并固定，將測尺游標重新推至缸筒頂面，慢慢地向下推動活塞，直到溶液水柱升至水位標線，讀取數(shù)顯測尺終止數(shù)顯數(shù)值（L2）并做記錄。 8 當坑壁與大氣溫差較大時，氣囊在坑內(nèi)停留時間不宜超過3 min。,CBR值 在既有道路的使用中發(fā)現(xiàn)，在交通荷載作用下，公路墊層石碴有可能被壓入下覆的填土層中，從而使路基面損壞，因此，AASHTO首先提出了加州承載比試驗（CBR）。它是將規(guī)定尺寸（直徑5cm）的探頭貫入土中，在一定的貫入深度時，以其對應的荷載程度和CBR基準比較，來確定地基承載能力的相對值。對鐵路而言，由于現(xiàn)場CBR試驗的探頭尺寸與道碴的尺寸相近且探頭貫入土中的過程與道碴在列車荷載作用下擠陷入基床表層的現(xiàn)象相似，因此，將CBR試驗作為鐵路路基施工質(zhì)量的檢測手段是比較合理的，所以，日本等國曾使用CBR值檢測鐵路路基質(zhì)量。,K30試驗 （K30 for coefficient of subgrade reaction test）：用直徑為30 cm的剛性承壓板，測定下沉量為1.25 mm時的地基系數(shù)的試驗方法。 動態(tài)變形模量 dynamic modulus of deformation：動態(tài)變形模量是指土體在一定大小的豎向沖擊力FS和沖擊時間tS 作用下抵抗變形能力的參數(shù)。,荷載板試驗 基床系數(shù)K30 基床系數(shù)K30是日本和我國在鐵路路基檢測中常用的方法，是采用單循環(huán)荷載試驗。用單位面積壓力除以承壓板相應的下沉量表示的（MPa/m），計算時選用的沉降量為0.125cm。以級配碎石或級配砂礫石的基床表層為前提的路堤結構，列車荷載產(chǎn)生的道床壓力，通過基床表層結構大致均勻地分布在路堤上部，作用范圍比以往采用土質(zhì)基床表層要大，從壓力的傳遞程度及路堤堤身承受壓力的情況看，采用直徑為30cm的承壓板試驗確定路基填土的承載力密實度與列車荷載實際傳遞狀況相接近，比以往的規(guī)定要合理。,K30測試精度影響因素 被測土體表面狀態(tài)是影響K30測試精度的主要因素之一。為此，對于水分揮發(fā)快的均粒砂，表面結硬殼，軟化，或其它原因表層擾動的土。必須下挖后試驗，下挖深度限定在荷載板直徑D的范圍內(nèi)。對被測面的要求及為了保證荷載板與測試面的良好密貼接觸可采用的處理方法。, 被測土體含水率對測試結果也起主要影響作用。根據(jù)室內(nèi)模擬試驗，說明K30值與含水率之間存在著類似于壓實度與含水率之間的關系。K30最大值時的含水率要低于壓實度的最佳含水率，而且隨著含水率的增加K30值將急劇下降。因此，平板荷載試驗宜在填料層壓實后24h內(nèi)進行試驗，主要是為了防止填層碾壓完成后，表層含水率的變化，而影響測試結果。,對于級配礫石（碎石）填料，特別是礫石級配料施工現(xiàn)場為了易于壓實，而將其含水率調(diào)高，而且在碾壓過程中，由于表層始終是松散狀態(tài)，因此規(guī)定需待涼干后進行測試。但需要涼干到什么程度才能測出該層的真實值，還需要通過測定其含水率加以確定，還有待研究。根據(jù)國外資料介紹，土體的含水率對其強度測定有極大的影響，因此，測定時土體的含水率變化范圍應是在其使用期間所能保持的范圍。, 此次對K30平板載荷試驗的有效深度未明確規(guī)定，但根據(jù)國內(nèi)外資料表明，試驗載荷所涉及深度約為荷載板直徑的1.52倍，因此，在實際試驗過程中應加以注意。,對于試驗終止的確定，日本規(guī)定試驗下沉量應該達到15mm為止，德國規(guī)定當使用直徑762mm荷載板試驗，下沉量應達到13mm或荷載強度達到0.2MPa為止。我國亦規(guī)定試驗下沉量應達到15mm為止。但實際上，地基系數(shù)是直接按不同領域規(guī)定的下沉量基準值（1.25mm）進行計算。而且，正常情況試驗的下沉量也不可能出現(xiàn)所規(guī)定的值，因此，此次規(guī)定“試驗可以進行至下沉量超出其領域內(nèi)規(guī)定的基準值為止”。這在實用上不會有任何問題。 為了便于從儀表上讀取讀數(shù)，按照德國規(guī)定預加荷載強度為0.01MPa和每級荷載強度增量為0.04MPa.,變形模量E 變形模量是西歐、北美等國已廣泛使用的鐵路路基壓實檢測方法。在荷載板試驗應用過程中，常用的加載方式有單循環(huán)靜載和二次循環(huán)靜載。單循環(huán)靜載是按每級40kPa加載，當每級加載完成后，每間隔一分鐘讀取百分表一次，直至兩次讀數(shù)符合沉降穩(wěn)定要求，才能轉(zhuǎn)到下一級荷載，直至試驗最大荷載為止。二次循環(huán)靜載也是按每級40kPa加載，分級加載到最后一級荷載的沉降穩(wěn)定后，開始卸載，卸載梯度按最大荷載的0.5或0.25倍逐級進行，全部荷載卸除后記錄其殘余變形，之后又開始另一加載循環(huán)。采用d=30cm的荷載板試驗計算變形模量時，荷載一直加到沉降值達5mm或承壓板正應力達到0.5MPa為止。,變形系數(shù) Ev2 為了更有效地分析土的變形性質(zhì)和承載能力，西德標準采用了二次循環(huán)靜載法，其結果采用變形系數(shù)Ev2表示,施工質(zhì)量的動態(tài)檢測,無論是基床系數(shù)K30、變形模量E和變形系數(shù)Ev2都是通過施加靜荷載測得的，尚不能完全反映列車在動荷載作用下對路基的真實作用情況。隨著高速鐵路的出現(xiàn)，在高速列車動荷載作用下,路基表現(xiàn)為動態(tài)行為（產(chǎn)生動態(tài)變形）。為保證列車的安全與正常運行，必須對路基的動變形加以控制，同時要全面反映路基的質(zhì)量和狀態(tài)。德國鐵路咨詢公司地基研究所首先提出了反映路基動態(tài)特性的指標動態(tài)變形模量，并于1997年用于高速鐵路路基的壓實檢測。日本也正在進行其研究，并準備將其納入鐵路規(guī)范。,動態(tài)檢測原理 在被檢測的路基面上放置一塊一定直徑的承壓板，通過一落錘在一定高度處自由下落，落到一緩沖裝置后，再經(jīng)承壓板在填土面施加一沖擊動荷載，使填土面產(chǎn)生沉陷。通過測試沖擊動荷載的大小、板及板周圍一定范圍內(nèi)填土面的動變形，利用專用的信號采集及數(shù)據(jù)處理軟件，來求算路基土層的動模量。承載板的沉陷值越大，被測點的承載能力越小，動模量也越小，反之，越大。因此，動模量能反映該處的承載力。,1.脫鉤裝置；2.落錘； 3.導向桿 4.阻尼裝置；5.荷載板；.6.沉陷測定儀,動態(tài)平板載荷試驗是采用動態(tài)平板載荷