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摘 要宁启铁路实施复线电气化并提速200km/h改造。在全线路基病害调查基础上，对提速段路基的填料、压实度、承载力等进行了检测。根据检测成果，结合相关规范，探讨了轻型动力触探（N10）及Evd动态平板载荷试验检测评价控制标准，结合宁启线特点，分析认为应以路基承载力作为主要控制标准，对达不到标准要求的区段，提出了改造加固建议。
关键词既有线；路基检测；轻型动力触探；Evd动态变形模量；路基承载力；评估
中图分类号U213.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0196-02
宁启铁路西起南京铁路枢纽京沪线林场站，东至南通，规划至启东，设17座车站，全长268.3公里。线路位于江苏省中部，基本与长江平行，呈东西走向，沿线交通发达，水网密布，桥涵数量多，含特大桥17座，大桥12座，中桥103座，涵洞1582个，桥长占全线总长的14%。
宁启铁路是国家“八纵八横”铁路网的重要组成部分，连接了长三角地区长江北岸扬州、泰州、南通等3个重要城市，担负着苏北沿江、长三角地区之间及与华北、华南、西南等地区客货交流，在国民经济和社会发展中发挥了重要作用。全线2005年建成通车，为Ⅰ级单线铁路，速度目标值120~140km/h，运输能力和质量已不能适应客货运输日益增长需要，急需复线电气化提速改造。
1既有线提速路基检测依据
基床是铁路路基的重要部位，路基能否满足提速要求，基床状态起着决定性的作用。基床主要承受列车运行产生的动应力σd，动应力的大小受机车车辆的类型、线路状态、列车行车速度等因素影响，可有以下公式表示。
σd=0.26×PS×（1+α.v） （1）
式中：σd—路基面动应力，kPa；
PS—机车车辆静轴重；
α—系数，高速无缝线路α=0.003；中速无缝线路α=0.004，普通铁路α=0.005；
v—设计速度，一般大于300km/h取300km/h。
机车轴重一般为22-23t，所以上式也可改写为：
σd=48.3×（1+α.v） （2）
按此公式，有分析文章给出了速度目标值200km/h基床不同深度的应力值，表明基床下0.6m范围，动应力已衰减近50%，2.5m范围动应力衰减至约85%。也就是说基床（基床2.5m厚）以外的路基基本上不受列车运营影响。
基于此原理，《铁路200~250km/h既有线技术管理办法》阐明基床范围取设计标准道床底面以下2.5m，基床表层厚度为0.6m，满足压实系数K≥0.9，基本承载力σ0≥180kPa要求；基床底层厚度1.9m，满足满足压实系数K≥0.89，基本承载力σ0≥150kPa要求。既有的基床以下路基压实标准应不小于压实系数0.89或相对密度0.7。
2既有线路基检测方法及原理
针对既有线路基进行检测评估的方法很多，主要有触探试验、平板载荷检测、地质雷达测试、波速法检测、核子密度仪测试、路基动态测试等，各种检测方法优缺点比较。
既有线路基的检测评估要求快速、可靠、不干扰或少干扰行车。本次在宁启线提速段路基勘察中主要采用了轻型动力触探（N10）、Evd动态平板载荷试验两种检测方法对路基质量进行检测与评估。其测试原理介绍如下：
1）轻型动力触探（N10）。轻型动力触探仪（DPL）属小型轻便地基土原位测试的触探仪，其测试方法是通过10kg的重锤，锤头落高0.5m，击打相应的探杆装置，将探杆贯入需要探测的土层，同时记录相应的击数，以每贯入30cm的击数来反映路基各个位置的力学性能指标。这种类型的轻型动力触探试验是以一定深度的锤击数（N10）作为触探指标，通过与其它室内试验和原位测试指标建立相关关系来获得地基土的物理力学性质指标，从而评价地基土的性质。经过经验对比和相关分析可以获得地基土的密实度、地基承载力和变形指标等参数，且可以分析地基土的均匀性，最终判定土体不同深度的承载能力。这种方法简单、直观、使用方便，不受场地限制，因此在既有线路基基床质量评估中普遍采用。适用于由黏性土组成的路基。
2）Evd动态平板载荷试验。Evd动态平板载荷试验又称为动态变形模量试验。它是通过落锤冲击路基面和沉陷测定来直接测出反映土体动态特性的承载力指标（动态变形模量Evd值）的一种路基质量检测方法。动态平板载荷试验仪落锤仪主要包括脱钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置和承载板等，沉陷测定仪主要包括传感器、放大器、数据处理器、打印机和电源等部分。
动态平板载荷试验仪采用一定质量的落锤以一定高度自由落下，模拟列车运行时的动荷载效应，人为制造相同的冲击能，然后测试路基面的垂直变形值，由此计算路基的动态变形模量（Evd）。理论上，路基越密实，变形值越小，路基的动态变形模量Evd值越高，反之路基的动态变形模量Evd值越低。但是大量工程实践表明动态平板载荷试验测试深度较浅，局限性较大。
3宁启线提速路基检测评价标准
3.1宁启线提速概况及路基加固改造原则
既有宁启铁路南京至南通段全长268.3km，本次实施复线电气化改造后全线除林场至浦口北、扬州站前～江都、九圩港前～ 南通站3段限速外，既有线拟提速段落总长223.1km，占线路总长的83.2%，其中提速段路基总长175.2km，占线路总长的65.3%，占提速段线路总长的78.5%。详见表1。
经勘察，既有线路基病害主要有边坡冲刷及溜塌、路肩下沉及坍塌、边坡开裂、基床下沉外挤等病害，没有出现大规模的严重影响列车运行安全的病害，如大规模滑坡、路基大量沉降变形、严重翻浆冒泥等。分析其主要原因是该线路投入运营时间不长，通行列车数量不大，列车运行速度不高，路堤路堑高度较小，道碴厚度较大等。2010年6月至7月，线路所经区域集中降雨强度大、时间长，引起多处水害发生，既有线又新增和扩大了较多危及行车安全的病害。因此，确定本次既有线提速路基改造原则：不考虑实施全线“大揭盖”方案，对危及行车安全的病害路基采用增设骨架护坡、挤密桩、路基绑宽等措施进行整治，对涵洞覆土不足工点通过抬道和更换弹性轨枕等措施加以处置；除此之外，本次重点对部分承载力不足区段及路桥（涵）过渡段进行加固，以满足提速200km/h后对路基的要求，保证未来列车运行安全。
3.2检测方法
本次在全线31段总长175.2km的提速段落路基勘察采用路基填料、压实度、N10轻型动力触探、Evd动态平板载荷试验四种方法对路基进行检测与评估。路基填料检测，根据现场踏勘和目测，将待检测路段依据基床填料种类、填料含水量情况等进行分段，再根据每段长度选1~3各有代表性的点取样，送实验室进行筛分法或比重计法试验，判定路基表层填料类别。路基压实度采用环刀法和灌水法试验确定，取样点间距为200m，轨道两侧交叉布置，取样位置尽量与N10点位重合，以便互相验证。沿线路每100m左右布置一个N10检测点，点位位于轨枕端部外距轨枕0.5m以内，轨道两侧交错布置；轻型动力触探深度以路基基床层厚度为准。沿线路每500m左右布置一个Evd检测点，点位位于轨枕端部外距轨枕0.5m以内（且位于路肩内侧），轨道两侧交错布置，应与动力触探点位重合，以便于两者相互验证。
3.3检测结果与评估
1）路基压实度。因现场检测受既有线运行干扰等因素影响，本次仅对基床表层进行压实度检测，共完成了833点检测。结果表明路基压实度达标的检测点较少，仅占全部检测点的20%左右，平均压实度达标路段的长度占检测路段总长度的16.9%，说明该线路的路基压实度整体偏低，不能满足铁路提速200km/h后对路基的要求。分析其主要原因可能是路基施工质量存在一定问题。因路基压实度不满足要求，再加上沿线地区降雨较多等原因，造成目前路基产生较多边坡溜塌、路肩下沉、路肩下沉外挤（移）等病害。《铁路200~250km/h既有线技术管理办法》第18条指出，经多年运营压缩变形稳定的路堤可不做加固。参照其它提速线路改造经验，本次主要对路基病害进行整治，对路基无病害稳定地段原则上不再进行加固处理。
2）Evd动态变形模量。在要求的勘察段中，共布置了345个测点，各测点的动态变形模量汇总如图1所示。全线Evd最大值107MPa，最小值13.1MPa，平均值34.57MPa，标准差18.023。
目前铁路相关规范在既有线提速改造中对Evd动态变形模量检测和控制标准没有相关规定和要求，其控制标准及与路基承载力的相关性等课题尚有待进一步研究，其检测数据应与其它检测手段获取资料进行综合分析，不能直接用来作为提速路基加固改造的依据。
3）N10轻型动力触探。在要求检测的路段范围内共布置了1450个断面。检测数据表明，不论是基床表层还是基床底层，N10击数分布离散性均较大。依据规范按基床表层N10≥25击为控制标准，未达标路段总长65.44km，占检测路段总长的37.35%；基床底层N10≥19击为控制标准，未达标路段总长37.82km，占检测路段总长的21.59%。根据前述讨论，以在轨枕端部外侧0.5m以内的N10检测数据为依据，在此基础上降低10%作为控制评价标准，即基床表层N10≥23击、基床底层N10≥17击，以此进行合格性判定，则基床表层不合格路段长49.35km，占检测路段总长的28.2%，基床底层不合格路段长27.39km，占检测路段总长的15.6%。经评估后，对路基承载力未达标区段应进行加固改造。
图1宁启既有线Evd值汇总图
4结论与建议
宁启既有线路未设置路-桥（涵）过渡段，而增建二线新建线路均按要求设置了路-桥（涵）过渡段。考虑到开通运行后线路左右线换边等因素，本次实施复线电气化改造并提速200km/h改造后，既有线路-桥（涵）过渡段是个薄弱区段，应予重点关注，并在路基检测基础上做加强处理，以满足提速后铁路对路基的要求。
参考文献
[1]铁科技[2008]222号,铁路200~250km/h既有线技术管理办法[S].
[2]龚炼,王丙龙,杨龙才.浙赣线提速路基基床承载力评估及加固措施[J].铁道建筑技术,2007,1:35-38.
[3]李庆民.Evd动态平板载荷试验检测既有线基床质量[J].铁道标准设计,2004,4:26-29.
[4]路言杰.地球物理勘探方法在淮南线路基基床病害整治中的应用[J].上海铁道科技,2006,4:25-27.
[5]TB10041-2003,铁路工程地质原位测试规程[S].
关键词既有线；路基检测；轻型动力触探；Evd动态变形模量；路基承载力；评估
中图分类号U213.1文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0196-02
宁启铁路西起南京铁路枢纽京沪线林场站，东至南通，规划至启东，设17座车站，全长268.3公里。线路位于江苏省中部，基本与长江平行，呈东西走向，沿线交通发达，水网密布，桥涵数量多，含特大桥17座，大桥12座，中桥103座，涵洞1582个，桥长占全线总长的14%。
宁启铁路是国家“八纵八横”铁路网的重要组成部分，连接了长三角地区长江北岸扬州、泰州、南通等3个重要城市，担负着苏北沿江、长三角地区之间及与华北、华南、西南等地区客货交流，在国民经济和社会发展中发挥了重要作用。全线2005年建成通车，为Ⅰ级单线铁路，速度目标值120~140km/h，运输能力和质量已不能适应客货运输日益增长需要，急需复线电气化提速改造。
1既有线提速路基检测依据
基床是铁路路基的重要部位，路基能否满足提速要求，基床状态起着决定性的作用。基床主要承受列车运行产生的动应力σd，动应力的大小受机车车辆的类型、线路状态、列车行车速度等因素影响，可有以下公式表示。
σd=0.26×PS×（1+α.v） （1）
式中：σd—路基面动应力，kPa；
PS—机车车辆静轴重；
α—系数，高速无缝线路α=0.003；中速无缝线路α=0.004，普通铁路α=0.005；
v—设计速度，一般大于300km/h取300km/h。
机车轴重一般为22-23t，所以上式也可改写为：
σd=48.3×（1+α.v） （2）
按此公式，有分析文章给出了速度目标值200km/h基床不同深度的应力值，表明基床下0.6m范围，动应力已衰减近50%，2.5m范围动应力衰减至约85%。也就是说基床（基床2.5m厚）以外的路基基本上不受列车运营影响。
基于此原理，《铁路200~250km/h既有线技术管理办法》阐明基床范围取设计标准道床底面以下2.5m，基床表层厚度为0.6m，满足压实系数K≥0.9，基本承载力σ0≥180kPa要求；基床底层厚度1.9m，满足满足压实系数K≥0.89，基本承载力σ0≥150kPa要求。既有的基床以下路基压实标准应不小于压实系数0.89或相对密度0.7。
2既有线路基检测方法及原理
针对既有线路基进行检测评估的方法很多，主要有触探试验、平板载荷检测、地质雷达测试、波速法检测、核子密度仪测试、路基动态测试等，各种检测方法优缺点比较。
既有线路基的检测评估要求快速、可靠、不干扰或少干扰行车。本次在宁启线提速段路基勘察中主要采用了轻型动力触探（N10）、Evd动态平板载荷试验两种检测方法对路基质量进行检测与评估。其测试原理介绍如下：
1）轻型动力触探（N10）。轻型动力触探仪（DPL）属小型轻便地基土原位测试的触探仪，其测试方法是通过10kg的重锤，锤头落高0.5m，击打相应的探杆装置，将探杆贯入需要探测的土层，同时记录相应的击数，以每贯入30cm的击数来反映路基各个位置的力学性能指标。这种类型的轻型动力触探试验是以一定深度的锤击数（N10）作为触探指标，通过与其它室内试验和原位测试指标建立相关关系来获得地基土的物理力学性质指标，从而评价地基土的性质。经过经验对比和相关分析可以获得地基土的密实度、地基承载力和变形指标等参数，且可以分析地基土的均匀性，最终判定土体不同深度的承载能力。这种方法简单、直观、使用方便，不受场地限制，因此在既有线路基基床质量评估中普遍采用。适用于由黏性土组成的路基。
2）Evd动态平板载荷试验。Evd动态平板载荷试验又称为动态变形模量试验。它是通过落锤冲击路基面和沉陷测定来直接测出反映土体动态特性的承载力指标（动态变形模量Evd值）的一种路基质量检测方法。动态平板载荷试验仪落锤仪主要包括脱钩装置、落锤、导向杆、阻尼装置和承载板等，沉陷测定仪主要包括传感器、放大器、数据处理器、打印机和电源等部分。
动态平板载荷试验仪采用一定质量的落锤以一定高度自由落下，模拟列车运行时的动荷载效应，人为制造相同的冲击能，然后测试路基面的垂直变形值，由此计算路基的动态变形模量（Evd）。理论上，路基越密实，变形值越小，路基的动态变形模量Evd值越高，反之路基的动态变形模量Evd值越低。但是大量工程实践表明动态平板载荷试验测试深度较浅，局限性较大。
3宁启线提速路基检测评价标准
3.1宁启线提速概况及路基加固改造原则
既有宁启铁路南京至南通段全长268.3km，本次实施复线电气化改造后全线除林场至浦口北、扬州站前～江都、九圩港前～ 南通站3段限速外，既有线拟提速段落总长223.1km，占线路总长的83.2%，其中提速段路基总长175.2km，占线路总长的65.3%，占提速段线路总长的78.5%。详见表1。
经勘察，既有线路基病害主要有边坡冲刷及溜塌、路肩下沉及坍塌、边坡开裂、基床下沉外挤等病害，没有出现大规模的严重影响列车运行安全的病害，如大规模滑坡、路基大量沉降变形、严重翻浆冒泥等。分析其主要原因是该线路投入运营时间不长，通行列车数量不大，列车运行速度不高，路堤路堑高度较小，道碴厚度较大等。2010年6月至7月，线路所经区域集中降雨强度大、时间长，引起多处水害发生，既有线又新增和扩大了较多危及行车安全的病害。因此，确定本次既有线提速路基改造原则：不考虑实施全线“大揭盖”方案，对危及行车安全的病害路基采用增设骨架护坡、挤密桩、路基绑宽等措施进行整治，对涵洞覆土不足工点通过抬道和更换弹性轨枕等措施加以处置；除此之外，本次重点对部分承载力不足区段及路桥（涵）过渡段进行加固，以满足提速200km/h后对路基的要求，保证未来列车运行安全。
3.2检测方法
本次在全线31段总长175.2km的提速段落路基勘察采用路基填料、压实度、N10轻型动力触探、Evd动态平板载荷试验四种方法对路基进行检测与评估。路基填料检测，根据现场踏勘和目测，将待检测路段依据基床填料种类、填料含水量情况等进行分段，再根据每段长度选1~3各有代表性的点取样，送实验室进行筛分法或比重计法试验，判定路基表层填料类别。路基压实度采用环刀法和灌水法试验确定，取样点间距为200m，轨道两侧交叉布置，取样位置尽量与N10点位重合，以便互相验证。沿线路每100m左右布置一个N10检测点，点位位于轨枕端部外距轨枕0.5m以内，轨道两侧交错布置；轻型动力触探深度以路基基床层厚度为准。沿线路每500m左右布置一个Evd检测点，点位位于轨枕端部外距轨枕0.5m以内（且位于路肩内侧），轨道两侧交错布置，应与动力触探点位重合，以便于两者相互验证。
3.3检测结果与评估
1）路基压实度。因现场检测受既有线运行干扰等因素影响，本次仅对基床表层进行压实度检测，共完成了833点检测。结果表明路基压实度达标的检测点较少，仅占全部检测点的20%左右，平均压实度达标路段的长度占检测路段总长度的16.9%，说明该线路的路基压实度整体偏低，不能满足铁路提速200km/h后对路基的要求。分析其主要原因可能是路基施工质量存在一定问题。因路基压实度不满足要求，再加上沿线地区降雨较多等原因，造成目前路基产生较多边坡溜塌、路肩下沉、路肩下沉外挤（移）等病害。《铁路200~250km/h既有线技术管理办法》第18条指出，经多年运营压缩变形稳定的路堤可不做加固。参照其它提速线路改造经验，本次主要对路基病害进行整治，对路基无病害稳定地段原则上不再进行加固处理。
2）Evd动态变形模量。在要求的勘察段中，共布置了345个测点，各测点的动态变形模量汇总如图1所示。全线Evd最大值107MPa，最小值13.1MPa，平均值34.57MPa，标准差18.023。
目前铁路相关规范在既有线提速改造中对Evd动态变形模量检测和控制标准没有相关规定和要求，其控制标准及与路基承载力的相关性等课题尚有待进一步研究，其检测数据应与其它检测手段获取资料进行综合分析，不能直接用来作为提速路基加固改造的依据。
3）N10轻型动力触探。在要求检测的路段范围内共布置了1450个断面。检测数据表明，不论是基床表层还是基床底层，N10击数分布离散性均较大。依据规范按基床表层N10≥25击为控制标准，未达标路段总长65.44km，占检测路段总长的37.35%；基床底层N10≥19击为控制标准，未达标路段总长37.82km，占检测路段总长的21.59%。根据前述讨论，以在轨枕端部外侧0.5m以内的N10检测数据为依据，在此基础上降低10%作为控制评价标准，即基床表层N10≥23击、基床底层N10≥17击，以此进行合格性判定，则基床表层不合格路段长49.35km，占检测路段总长的28.2%，基床底层不合格路段长27.39km，占检测路段总长的15.6%。经评估后，对路基承载力未达标区段应进行加固改造。
图1宁启既有线Evd值汇总图
4结论与建议
宁启既有线路未设置路-桥（涵）过渡段，而增建二线新建线路均按要求设置了路-桥（涵）过渡段。考虑到开通运行后线路左右线换边等因素，本次实施复线电气化改造并提速200km/h改造后，既有线路-桥（涵）过渡段是个薄弱区段，应予重点关注，并在路基检测基础上做加强处理，以满足提速后铁路对路基的要求。
参考文献
[1]铁科技[2008]222号,铁路200~250km/h既有线技术管理办法[S].
[2]龚炼,王丙龙,杨龙才.浙赣线提速路基基床承载力评估及加固措施[J].铁道建筑技术,2007,1:35-38.
[3]李庆民.Evd动态平板载荷试验检测既有线基床质量[J].铁道标准设计,2004,4:26-29.
[4]路言杰.地球物理勘探方法在淮南线路基基床病害整治中的应用[J].上海铁道科技,2006,4:25-27.
[5]TB10041-2003,铁路工程地质原位测试规程[S].