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【摘 要】 为增加路基的整体稳定性，提高路基的强度和刚度，减小变形，减少运营过程中路基病害的发生，世界各国在路基施工中都采取了科学的压实检测方法。检测方法和仪器应力求快速、准确、真实地反映路基状态。本文主要就是针对铁路路基施工质量检测方法来进行分析。
【关键词】 铁路路基;施工质量;检测
前言：
在路基工程施工中，土体压实是一个最基本的问题，但仅仅用密实度指标来检测和判断压实质量有其局限性。由于路基填土的施工方法、含水量和击实标准的不同，造成相同密实度土体的力学性能指标有较大的差异。因此，抗力检测法是在检测密实度的基础上，把强度及变形指标作为反映路基承载力的压实标准。
1、施工质量的静态检测
1.1压实系数K
1930年美国工程师Proctor通过试验首先提出：同一种土，在相同的压实功能作用下，其干密度Pd随土中含水率ω的不同而发生变化。室内击实试验和现场碾压机械都可获得填土的最佳含水率。和与之对应的最大干密度γdmax，同时Proctor还规定了室内击实试验的仪器规格和试验规程。
填土密度的现场量测早些时候采用环刀法、灌砂法及注水法进行，均属对压实土而的破坏性量测方法。每种测试方法都适用于不同的填料情况。环刀法只用于不含砾石颗粒的细粒土和无机结合料改良土。注水法只适用于粒径不大于60mm的粗粒料。灌砂法用于粒径不大于20mm的粗粒料。确定填料最大干密度的室内击实试验，最初为标准的Proctor型，我国采用前苏联的“南实处标准”。
由于传统的环刀法、灌砂法及注水法测定填土容重的方法需要测定其含水量，而测定填土含水量的烘干法从试验到得出结论需要时间很长，与现代化高效率的施工碾压机械常常发生矛盾，并且受外界因素的影响较大。
1.2环刀法和灌砂法
所谓环刀法，就是利用环刀固定体积的特点在细粒土压实层内取样，对于粗颗粒填土例如粗粒土、碎石土等，采用具有流动性的标准砂直接测试试坑的体积，然后对试坑挖出的土样进行称重测出填土的填实密度ρ，用烘干或燃烧的方法测出含水量ω。环刀法和灌砂法要点如下：
1.2.1环刀法要点
由于环刀容积小，取样的位置不同会得到不同的密实度，当采用光轮压路机或轮胎式压路机时，根据路基中力传递的递减性，填土层中下部密实度较低，取样深度宜为填土层中下部，相反，当采用拖式振动凸块碾或羊足碾时，取样宜为填土层厚的上部，以利于路基质量的整体控制。
1.2.2灌砂法
灌砂法的操作要点是选择的量砂粒径要均匀，而且灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚度。不同粒径的量砂的最大偏差见表1。
这两种方法由于都需要测定填土的含水率，从测定到得出结论需要很长时间，所以有效率低下，受外界因素影响较大的缺点。而相对于这两种传统方法，利用同位素放射原理实时检测土体的密度和湿度的方法具有操作方便，明显直观，快速无损的特点，即核子仪法，但受限于其精度问题，这种方法需要用其它方法进行校准以及配合使用。
1.3 CBR值
CBR，即加州承载比试验，其定义为将规定尺寸的探头（直径5cm）贯入土中，在一定的贯入深度时，以其对应的荷载强度和567基准比较，来确定地基承载能力的相对值，用以表示土的强度，该试验的提出是为了解决在交通荷载作用下公路垫层石渣被压入下层的填土层中造成的路基面损坏的难易程度。在既有道路的使用中发现，在交通荷载作用下，公路垫层石碴有可能被压入下覆的填土层中，从而使路基面损坏，因此，AASHTO首先提出了加州承载比试验（CBR）。它是将规定尺寸（直径5cm）的探头贯入土中，在一定的贯入深度时，以其对应的荷载程度和CBR基准比较，来确定地基承载能力的相对值。对铁路而言，由于现场CBR试验的探头尺寸与道碴的尺寸相近且探头贯入土中的过程与道碴在列车荷载作用下挤陷入基床表层的现象相似，因此，将CBR试验作为铁路路基施工质量的检测手段是比较合理的。日本等国曾使用CBR值检测铁路路基质量。
1.4承压板试验
针对CBR试验中贯头或压头直径5cm.贯入深度2.5mm不能真实地反映路基填土的压实情况，贯入杆的荷载影响深度比较浅，填土表面若有石子存在测量结果存在较大偏差的缺点，而承压板试验作为CBR的改良，完善的检测路基压实的方法，在发达国家用于检测飞机场跑道、公路、铁路的上程中地基系数K30，变形模量E，可以表示荷载板试验确定的路基承载力。
1.5地基系数K30
地基系数K30，是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验，取第一次加载测得的應力-位移（σ-s）曲线上、为1.25mm所对应的荷载σs，按K3=σs/1.25计算得出，单位：MPa/m。以级配碎石或级配砾石的基床表层为前提的路堤结构，列车荷载产生的道床压力，通过基床表层结构，大致均匀分布在路基的上部，作用范围比以往土质基床表层要大，从压力传递程度和路堤承重的情况来看，采用直径300mm承载板试验确定路基承载力与列车荷载实际传递状况相接近，比以前要求更合理，所以K30成为日本和我国铁路路基压实监测的主要手段。
1.6变形模量E
变形模量是西欧、北美等国已广泛使用的铁路路基压实检测方法。在平板载荷试验应用过程中，常用的加载方式有单循环静载和二次循环静载。单循环静载是按每级40KPA加载，当每级加载完成后，每间隔1min读取百分表一次，直至两次读数符合沉降稳定要求，才能转到下一级荷载，直至试验最大荷载为止。二次循环静载也是按每级40kPa加载，分级加载到最后一级荷载的沉降稳定后，开始卸载，卸载梯度按最大荷载的0.5或0.25倍逐级进行，全部荷载卸除后记录其残余变形，之后又开始另一加载循环。采用d=30cm的平板载荷试验计算变形模量时，荷载一直加到沉降值达5mm或荷载板正应力达到0.5MPa为止。 世界各国普遍采用下式计算单循环静载方式下的变形模量：
其中，P为荷载板上的总荷载;S为与荷载对应的荷载板的沉降量;d为荷载板直径;μ为路基填土的泊松比。
2、动态检测
无论是基床系数K30、变形模量E和变形系数Ev2都是通过施加静荷载测得的，尚不能完全反映列车在动荷载作用下对路基的真实作用情况。随着铁路的出现，在高速列车动荷载作用下，路基表现为动态行为（产生动态变形）。为保证列车的安全与正常运行，必须对路基的动变形加以控制，同时要全而反映路基的质量和状态。德国铁路咨询公司地基研究所首先提出了反映路基动态特性的指标—动模量（回弹模量）Evd，并于1997年用于高速铁路路基的压实检测。日本也正在进行其研究，并准备将其纳入铁路规范。
动模量是路基中某点的动应力与动应变之比，它描述了一定状态卜该点抵抗动荷载产生动变形的能力。其大小与填土种类、含水率、密实度、强度、应力状态等参数有密切关系，任一参数的变化都将会影响到动模量数值的大小。
由于现场压实土样的制取较为困难以及室内动三轴试验费时且费用很高，并且对每组试样进行室内动三轴试验的可能性不大，因此，人们一直在寻找一种新的能准确快速在现场直接测定填土动模量的方法。
2.1动态检测原理
在被检测的路基面上放置一块一定直径的荷载板，通过一落锤在一定高度处自由下落，落到一缓冲装置后，再经荷载板在填土面施加一冲击动荷载，使填土面产生沉陷，如图1。通过测试冲击动荷载的大小、板及板周围一定范围内填土面的动变形，利用专用的信号采集及数据处理软件，来求算路基土层的动模量。承载板的沉陷值越大，被测点的承载能力越小，动模量也越小，反之，越大。因此，动模量能反映该处的承载力。
该方法可以模拟列车动荷载作用下的动模量，如计算简图2。
落锤（M）运动的平衡方程为：
Mv=mg-kx
式中，x为弹簧压缩量;v为运动加速度，令ω=
为系统的固有振动频率，上式可转化为：v+ω2x=g
解此方程有：
带入边界条件则可以得到运动方程：
相对于落高h而言，静态压缩量mg/k很小，则上式可以转化为
则弹簧的最大压缩量：
最大冲击动荷载：
荷载脉冲的持续时间：（近似于半波正弦即
通过选择合适的重锤及落距高度，可以使作用荷载与列车动荷载相当。
3、结束语
铁路路基既要按强度要求设计，也要按变性要求设计。各国在路基施工中都采取了科学的压实检测方法来控制路基的整体稳定性，提高路基的強度和刚度，减少变形，减少运营中路基病害的发生，这些检测方法必须快速、准确、真实的反映路基状态。
参考文献：
[1]王庆昀.论高速铁路路基施工技术及质量检测方法[J].科技创业月刊，2005，03：144-145.
[2]杨广庆.铁路路基施工质量检测方法[J].铁道技术监督，2005，02：10-14.
[3]汤易.高速铁路路基施工质量检测技术初探[J].路基工程，1999，03：30-31+64.
[4]杨广庆，张保俭，滕文彦.高速铁路路基施工质量检测方法[J].铁道标准设计，2001，03：33-34+36.
【关键词】 铁路路基;施工质量;检测
前言：
在路基工程施工中，土体压实是一个最基本的问题，但仅仅用密实度指标来检测和判断压实质量有其局限性。由于路基填土的施工方法、含水量和击实标准的不同，造成相同密实度土体的力学性能指标有较大的差异。因此，抗力检测法是在检测密实度的基础上，把强度及变形指标作为反映路基承载力的压实标准。
1、施工质量的静态检测
1.1压实系数K
1930年美国工程师Proctor通过试验首先提出：同一种土，在相同的压实功能作用下，其干密度Pd随土中含水率ω的不同而发生变化。室内击实试验和现场碾压机械都可获得填土的最佳含水率。和与之对应的最大干密度γdmax，同时Proctor还规定了室内击实试验的仪器规格和试验规程。
填土密度的现场量测早些时候采用环刀法、灌砂法及注水法进行，均属对压实土而的破坏性量测方法。每种测试方法都适用于不同的填料情况。环刀法只用于不含砾石颗粒的细粒土和无机结合料改良土。注水法只适用于粒径不大于60mm的粗粒料。灌砂法用于粒径不大于20mm的粗粒料。确定填料最大干密度的室内击实试验，最初为标准的Proctor型，我国采用前苏联的“南实处标准”。
由于传统的环刀法、灌砂法及注水法测定填土容重的方法需要测定其含水量，而测定填土含水量的烘干法从试验到得出结论需要时间很长，与现代化高效率的施工碾压机械常常发生矛盾，并且受外界因素的影响较大。
1.2环刀法和灌砂法
所谓环刀法，就是利用环刀固定体积的特点在细粒土压实层内取样，对于粗颗粒填土例如粗粒土、碎石土等，采用具有流动性的标准砂直接测试试坑的体积，然后对试坑挖出的土样进行称重测出填土的填实密度ρ，用烘干或燃烧的方法测出含水量ω。环刀法和灌砂法要点如下：
1.2.1环刀法要点
由于环刀容积小，取样的位置不同会得到不同的密实度，当采用光轮压路机或轮胎式压路机时，根据路基中力传递的递减性，填土层中下部密实度较低，取样深度宜为填土层中下部，相反，当采用拖式振动凸块碾或羊足碾时，取样宜为填土层厚的上部，以利于路基质量的整体控制。
1.2.2灌砂法
灌砂法的操作要点是选择的量砂粒径要均匀，而且灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚度。不同粒径的量砂的最大偏差见表1。
这两种方法由于都需要测定填土的含水率，从测定到得出结论需要很长时间，所以有效率低下，受外界因素影响较大的缺点。而相对于这两种传统方法，利用同位素放射原理实时检测土体的密度和湿度的方法具有操作方便，明显直观，快速无损的特点，即核子仪法，但受限于其精度问题，这种方法需要用其它方法进行校准以及配合使用。
1.3 CBR值
CBR，即加州承载比试验，其定义为将规定尺寸的探头（直径5cm）贯入土中，在一定的贯入深度时，以其对应的荷载强度和567基准比较，来确定地基承载能力的相对值，用以表示土的强度，该试验的提出是为了解决在交通荷载作用下公路垫层石渣被压入下层的填土层中造成的路基面损坏的难易程度。在既有道路的使用中发现，在交通荷载作用下，公路垫层石碴有可能被压入下覆的填土层中，从而使路基面损坏，因此，AASHTO首先提出了加州承载比试验（CBR）。它是将规定尺寸（直径5cm）的探头贯入土中，在一定的贯入深度时，以其对应的荷载程度和CBR基准比较，来确定地基承载能力的相对值。对铁路而言，由于现场CBR试验的探头尺寸与道碴的尺寸相近且探头贯入土中的过程与道碴在列车荷载作用下挤陷入基床表层的现象相似，因此，将CBR试验作为铁路路基施工质量的检测手段是比较合理的。日本等国曾使用CBR值检测铁路路基质量。
1.4承压板试验
针对CBR试验中贯头或压头直径5cm.贯入深度2.5mm不能真实地反映路基填土的压实情况，贯入杆的荷载影响深度比较浅，填土表面若有石子存在测量结果存在较大偏差的缺点，而承压板试验作为CBR的改良，完善的检测路基压实的方法，在发达国家用于检测飞机场跑道、公路、铁路的上程中地基系数K30，变形模量E，可以表示荷载板试验确定的路基承载力。
1.5地基系数K30
地基系数K30，是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验，取第一次加载测得的應力-位移（σ-s）曲线上、为1.25mm所对应的荷载σs，按K3=σs/1.25计算得出，单位：MPa/m。以级配碎石或级配砾石的基床表层为前提的路堤结构，列车荷载产生的道床压力，通过基床表层结构，大致均匀分布在路基的上部，作用范围比以往土质基床表层要大，从压力传递程度和路堤承重的情况来看，采用直径300mm承载板试验确定路基承载力与列车荷载实际传递状况相接近，比以前要求更合理，所以K30成为日本和我国铁路路基压实监测的主要手段。
1.6变形模量E
变形模量是西欧、北美等国已广泛使用的铁路路基压实检测方法。在平板载荷试验应用过程中，常用的加载方式有单循环静载和二次循环静载。单循环静载是按每级40KPA加载，当每级加载完成后，每间隔1min读取百分表一次，直至两次读数符合沉降稳定要求，才能转到下一级荷载，直至试验最大荷载为止。二次循环静载也是按每级40kPa加载，分级加载到最后一级荷载的沉降稳定后，开始卸载，卸载梯度按最大荷载的0.5或0.25倍逐级进行，全部荷载卸除后记录其残余变形，之后又开始另一加载循环。采用d=30cm的平板载荷试验计算变形模量时，荷载一直加到沉降值达5mm或荷载板正应力达到0.5MPa为止。 世界各国普遍采用下式计算单循环静载方式下的变形模量：
其中，P为荷载板上的总荷载;S为与荷载对应的荷载板的沉降量;d为荷载板直径;μ为路基填土的泊松比。
2、动态检测
无论是基床系数K30、变形模量E和变形系数Ev2都是通过施加静荷载测得的，尚不能完全反映列车在动荷载作用下对路基的真实作用情况。随着铁路的出现，在高速列车动荷载作用下，路基表现为动态行为（产生动态变形）。为保证列车的安全与正常运行，必须对路基的动变形加以控制，同时要全而反映路基的质量和状态。德国铁路咨询公司地基研究所首先提出了反映路基动态特性的指标—动模量（回弹模量）Evd，并于1997年用于高速铁路路基的压实检测。日本也正在进行其研究，并准备将其纳入铁路规范。
动模量是路基中某点的动应力与动应变之比，它描述了一定状态卜该点抵抗动荷载产生动变形的能力。其大小与填土种类、含水率、密实度、强度、应力状态等参数有密切关系，任一参数的变化都将会影响到动模量数值的大小。
由于现场压实土样的制取较为困难以及室内动三轴试验费时且费用很高，并且对每组试样进行室内动三轴试验的可能性不大，因此，人们一直在寻找一种新的能准确快速在现场直接测定填土动模量的方法。
2.1动态检测原理
在被检测的路基面上放置一块一定直径的荷载板，通过一落锤在一定高度处自由下落，落到一缓冲装置后，再经荷载板在填土面施加一冲击动荷载，使填土面产生沉陷，如图1。通过测试冲击动荷载的大小、板及板周围一定范围内填土面的动变形，利用专用的信号采集及数据处理软件，来求算路基土层的动模量。承载板的沉陷值越大，被测点的承载能力越小，动模量也越小，反之，越大。因此，动模量能反映该处的承载力。
该方法可以模拟列车动荷载作用下的动模量，如计算简图2。
落锤（M）运动的平衡方程为：
Mv=mg-kx
式中，x为弹簧压缩量;v为运动加速度，令ω=
为系统的固有振动频率，上式可转化为：v+ω2x=g
解此方程有：
带入边界条件则可以得到运动方程：
相对于落高h而言，静态压缩量mg/k很小，则上式可以转化为
则弹簧的最大压缩量：
最大冲击动荷载：
荷载脉冲的持续时间：（近似于半波正弦即
通过选择合适的重锤及落距高度，可以使作用荷载与列车动荷载相当。
3、结束语
铁路路基既要按强度要求设计，也要按变性要求设计。各国在路基施工中都采取了科学的压实检测方法来控制路基的整体稳定性，提高路基的強度和刚度，减少变形，减少运营中路基病害的发生，这些检测方法必须快速、准确、真实的反映路基状态。
参考文献：
[1]王庆昀.论高速铁路路基施工技术及质量检测方法[J].科技创业月刊，2005，03：144-145.
[2]杨广庆.铁路路基施工质量检测方法[J].铁道技术监督，2005，02：10-14.
[3]汤易.高速铁路路基施工质量检测技术初探[J].路基工程，1999，03：30-31+64.
[4]杨广庆，张保俭，滕文彦.高速铁路路基施工质量检测方法[J].铁道标准设计，2001，03：33-34+36.