高速铁路路基振动压实理论与智能压实技术综述

高速铁路路基智能压实技术是智能高速铁路建设的重要组成部分。在文献分析的基础上,从路基填料振动压实机理、机土耦合模型出发阐述高速铁路路基振动压实理论现状,以及目前高速铁路路基压实质量连续检测、路基智能压实技术的研究进展,提出高速铁路路基振动压实理论与技术的发展方向:深化振动压实过程填料细观演化与振动压实特性的联系研究,在振动压路机-填料的动力耦合理论基础上建立动力响应指标量化分析模型,实现高速铁路路基压实质量连续检测,形成高速铁路路基智能填筑新技术。     

基于连续检测的高速铁路路基压实质量控制方法

针对传统检测方法无法满足路基压实质量实时、全面控制要求的问题,开展了高速铁路路基碾压足尺模型连续检测试验,分析了路基压实过程中振动轮振动能量变化规律,建立了能量压实值与动态变形模量、地基系数和压实度的相关关系,对基于连续检测的路基压实程度、压实稳定性和压实均匀性进行分析。结果表明：振动轮振动能量随碾压遍数增大而增大,能量压实值与常规检测指标具有强相关性,可以作为高速铁路路基压实质量连续检测指标;采用考虑90%置信水平预测区间下限的压实质量连续控制值判断路基压实程度更符合路基实际压实状态;碾压区域内能量压实值平均增长率应小于2%,出现过压现象时应停止碾压;碾压结束后,各检测单元能量压实值应在碾压区域平均能量压实值的80%～120%范围内。     

铁路路基质量检测试验对比分析

质量检测是新建铁路路基工程施工中重要的一环。本文在室内建立模型路基,用不同的检测方法进行检测,得到不同压实度条件下铁路路基质量检测指标的量值。经对比分析,将路基质量检测指标划分为表征路基压实状况的指标、表征路基刚度或变形性状的指标和表征路基承载力或强度的指标等3类,探讨同类型指标之间的关系。结果表明,压实度K与孔隙率n具有很好的相关性,两者之间呈线性关系;地基系数K30、变形模量Ev1和Ev2、动态变形模量Evd具有较好的相关性,宜选择Ev1和Ev2、Evd作为路基刚度评价的控制指标;建议在路基质量检测中增加强度或承载力检测指标。     

基于BIM技术的数字化路基填筑施工过程控制研究

针对铁路建设施工阶段,研究了基于建筑信息模型(BIM)技术的铁路路基数字化填筑施工过程。通过在推土机、平地机中加装坡度控制系统,实现路基填筑层几何尺寸的精确控制;在压路机中加装连续压实系统,确保路基填筑层的压实质量。工程应用表明,铁路路基数字化填筑施工的应用,实现了路基填筑层几何尺寸与压实质量的可视化控制,保证了每个压实层坡度和厚度的稳定控制;填筑层几何尺寸控制速度与精度明显提高,压实质量明显改善,表面横坡、纵坡均满足设计要求。数字化路基填筑施工进行了严格的过程及质量控制,将施工数据以数字化方式存储、分析、展示,达到了稳定施工质量、过程可追溯的目标。     

戈壁地区高速铁路路基填筑试验研究

通过兰新铁路第二双线路基试验段某工点戈壁土现场填筑试验,采用地基系数、静态变形模量、动态变形模量、孔隙率4种参数对路基质量进行检测,探讨戈壁土的物理特性、含水率、碾压机械、压实厚度等不同施工参数对压实效果的影响,提出合理碾压组合工艺。由力学检测指标间相关性分析表明各指标间具有一定的相关性,但相关性一般。由物理检测指标间相关性分析可知孔隙率检测标准有待减小。提出戈壁地区压实检测标准建议值,现场实测时建议以地基系数和孔隙率或压实系数为主,可有效保证填筑质量,加快施工进度。研究结果可为类似工程质量控制、检测提供参考。     

基于连续压实质量检测的压实薄弱区域评价指标研究

压实薄弱区域评价是铁路路基填筑工程连续压实质量控制与验收的重要内容。本文针对现行压实薄弱区域评价体系未综合考虑薄弱区域压实指标、面积以及空间分布的问题,提出压实体积的概念并定义薄弱区域压实指标、面积综合评价指标U,引入地统计学中的最近邻指数法并确定薄弱区域空间分布评判指标R。结合沪昆高速铁路路基试验段现场试验数据,比较现行压实薄弱区域评价指标与新指标U、R的评价结果,结果表明:综合使用指标U、R能够较全面地评价薄弱区域质量,新指标U、R的验收目标值分别为1%和0.5。本文研究为进一步完善铁路路基填筑工程连续压实质量评价体系提供了新方法。     

路基压实质量连续检测参数的空间分布特征分析

明确路基压实质量连续检测参数的空间分布特征是路基压实质量均匀性评价的前提条件。以沪昆高铁芷江试验段的路基压实质量连续检测数据为基础,以压实计值CMV为例,基于探索性数据分析方法,通过Kolmogorov-Smirnov检验、MoransⅠ系数和建立的半变异函数模型对路基压实质量连续检测参数进行正态分布检验,以及空间自相关性和空间变异性分析,研究路基压实质量连续检测参数的空间分布特征。结果表明:采集到的CMV接近于标准正态分布,满足半变异函数建模的前提条件,且总体上存在显著的空间正相关性,其空间自相关程度随样本点间距离的增加而减弱;CMV沿路基横向的总变异及结构性变异均较其沿路基纵向的强;研究得到的压实质量连续检测参数的空间分布规律可为路基压实质量的均匀性评价提供一定的理论支撑。     

基于BIM的铁路路基连续压实应用探讨

结合连续压实和BIM的优势,提出一种新型铁路路基连续压实的应用方案。以压实质量检测为代表性业务,介绍应用方案的设计思想及关键流程的实现方法(BIM铁路三维设计转换、连续压实数据服务器、BIM工程管理平台)。通过在贵广线某试验工点、西成客运专线江油北站开展的实践,证明应用方案的可行性和适用性,体现了BIM技术在铁路路基连续压实中的应用价值和广阔前景。     

支挡结构反滤层压实质量检测方法及控制指标研究

采用砂夹卵石或碎石等材料填筑的支挡结构反滤层,其压实质量直接影响排水、滤土效果及路基的稳定性,但目前铁路相关规范中并无对支挡结构反滤层压实标准的相关要求。本文通过理论分析及现场试验研究,提出了反滤层压实质量控制的检测方法,并指出了反滤层压实质量控制指标的建议值。     

采用动态变形模量Evd测试路基压实质量的适用性研究

路基压实质量控制指标宜采用动态变形模量,而利用室内三轴试验方法获取Ed不适合铁路快速施工检测的要求.选择有代表性的填料进行室内动态模量Evd与动三轴Ed试验的对比分析.结果表明,细粒土和粗粒土的动态变形模量Evd与动三轴Ed之间存在很好相关性,用Evd代替Ed测试细粒土和粗粒土路基压实质量是可行的.     

京沪高速铁路凤阳试验段路堤填筑工艺及质量控制试验研究

通过京沪高速铁路凤阳试验段填筑工艺试验研究,提出路基填料、施工工艺参数以及施工质量控制要点.在分析孔隙率指标作为评价粗粒土填筑密实度指标存在问题的基础上,探讨采用Ev2/Ev1比值作为评定压实质量辅助检测指标的合理性,提出加快进行压实系数评定粗粒土压实质量相关试验研究的建议.     

客运专线铁路路基变形模量检测与路基压实质量评价分析

变形模量Ev2是评价铁路路基压实质量的重要指标.通过试验原理与方法,分析了Ev2试验过程及荷载-沉降量曲线,并结合新建客运专线铁路路基Ev2测试资料,分析Ev2测试指标的分布规律以及对路基压实质量控制的作用,讨论了Ev2值、Ev2/Ev1值控制标准问题,并对Ev2测试的影响因素进行了分析探讨.     

铁路桥梁路基隧道关键工序监控技术研究

研究目的:依托于铁路工程管理平台,开展对铁路桥梁预应力梁张拉质量、路基压实质量、隧道支护结构质量的自动监控技术研究,调研目前的监控方法存在的问题并提出解决问题的技术方案。采用当今先进和成熟的计算机开发技术和面向对象模块化设计思路,研究桥梁预应力自动张拉系统、路基连续压实检测系统、隧道衬砌混凝土灌注密实监测系统,以及相应的信息上传、展示平台,实现路桥隧关键工序的信息化施工控制与远程管理。研究结论:(1)研发桥梁预应力自动张拉系统,并通过了现场试验验证,验证结果表明该系统工作性能稳定,能实现张拉、静停、锚固阶段全过程自动平衡张拉,张拉两端不平衡力小于控制张拉力的1%,张拉力的控制精度在0.5%以内,张拉数据可远程传输至信息管理平台并实时展示;(2)研发路基连续压实检测系统,并通过了现场试验验证,验证结果表明该系统工作性能稳定可靠,能随压路机行驶自动检测整个路基面压实质量,检测结果可以在现场显示终端和网络平台上实时显示,其检测结果与常规压实指标相关系数大于0.7,满足相关技术规程要求;(3)提出了隧道衬砌混凝土灌注密实监测系统的技术方案与系统设计,该方案经论证是可行的;(4)这三个系统可应用于铁路施工质量控制及信息化领域。     

浅谈风积沙路基施工的质量控制

介绍了风积沙路基施工的难点、风积沙的物理力学特性及其最大干容重的确定方法、路基压实标准,同时介绍了风积沙路基的施工方法及工艺流程、质量控制重点、压实度的检测及风积沙路基防护方法等。     

铁路路基压实指标K30、Ev2、Evd对比分析

通过对铁路路基压实检测力学指标K30、Ev2、Evd之间检测原理的对比分析,表明K30、Ev2均反映了土的变形模量,是路基承载力大小的体现,是路基刚度大小参数,现场实测时建议以K30为主;Evd测试仪较静态变形模量Ev2各方面比较起来具有优势,已成为路基检测技术的发展方向。现场实测时,可作为首选检测指标,当Evd测试值检测合格后,再启用其他检测方法。     

铁路路基压实指标K30、Ev2、Evd对比分析

通过对铁路路基压实检测力学指标K30、Ev2、Evd之间检测原理的对比分析,表明K30、Ev2均反映了土的变形模量,是路基承载力大小的体现,是路基刚度大小参数,现场实测时建议以K30为主;Evd测试仪较静态变形模量Ev2各方面比较起来具有优势,已成为路基检测技术的发展方向。现场实测时,可作为首选检测指标,当Evd测试值检测合格后,再启用其他检测方法。     

基于振动能量的新型高速铁路路基压实连续检测控制指标研究

针对现有高速铁路路基连续压实检测指标的不足,通过分析路基压实过程中振动轮与填料间能量的传递特性,提出基于振动信号能量的高速铁路路基连续压实控制指标CEV,并与传统的CMV指标进行对比验证其有效性,主要研究结论有:随压实遍数的增加,填料的密度、刚度呈现出先增大后稳定的趋势,在填料由松散状态变为密实状态过程中,振动信号所携带的能量同样呈现出先增大后稳定的趋势;结合能量守恒定律,以振动轮振动信号所携带能量的变化特性来反映整个压实过程中的能量交换,利用振动信号能量谱的形式对其进行表征,并以此作为连续压实控制指标,判定填料的压实程度。建立CEV指标和动态变形模量Evd间的相关关系,其相关系数均大于CMV指标,表明所提出的CEV能量指标在路基连续压实控制中是可行的。     

铁路路基填料可适用性检测方法研究

路基填料的控制是保证路基填筑质量及控制工后沉降的首要环节,工程中常出现压实系数指标可满足规程要求但地基系数K30即使多次碾压仍达不到要求的情况,其原因与我国铁路路基规范中填料适用性检测方法有关。根据国外及我国公路部门的相关经验,采用加州承载比CBR试验检测路基填料的强度指标,对确定路基填料的适用性具有重要作用。但传统CBR试验方法操作过于繁琐,周期较长。本文提出了一种路基填料的新型动态质量检测方法,并通过对比试验验证了该方法检测路基填料适用性的可行性。     

既有重载铁路路基检测试验与状态评估

研究目的:针对朔黄重载铁路四个典型病害路基工点,进行压实度K、含水率、直剪、N_(10)、K_(30)、E_(v2)和E_(vd)等检测试验,系统地评价路基的压实状况、变形性能和承载力特性。针对既有铁路路基检测试验可行性和代表性问题,忽略新建时碾压产生的残余应力和列车荷载反复作用的影响,建立平面应变有限元模型,分析路基的初始应力状态,为既有路基检测试验检测点代表性问题和室内动三轴试验围压的确定提供参考意见。研究结论:(1)朔黄重载铁路四个典型病害路基工点的压实状况、变形性能和承载力特性不能满足规范的要求,需要进行加固处理;(2)路基的初始应力状态非常复杂,忽略施工碾压和列车荷载在路基中产生应力的影响,距离路基中心线5.5~6.0 m,深0.6~1.2m范围的土体处于K_0状态;(3)进行路基填料室内动三轴实验时,实验加载参数的确定需考虑路基的初始应力状态;(4)该结论可为铁路路基的检测和状态评估提供参考。     

波速检测路基压实质量的理论与实践

准确、快速、轻便地进行铁路路基压实质量检测是铁路建设的需要。文章试图将瞬态瑞利波技术用于路基压实质量检测，探讨了仪器研制的关键技术，通过大量的对比试验，建立了地基系数K30和瑞利波波速VR的数学关系式。