高速铁路路基填筑质量检测方法控制指标及评价体系研究

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路基的压实质量是保证路基的工程性能、路基长期稳定、工后沉降控制的重要环节。从高速铁路的路基填筑质量保证方面来讲,除了选择合适的填料、在施工过程中的合理的过程控制外,路基压实质量检测和评价是保证路基填筑质量的关键措施之一。尽管现有规范对路基的压实质量检测方法、控制标准及质量评价等都做过相关的规定,但由于路基填料本身的不均匀性和现有检测方法的局限性,路基的填筑质量仍旧不能很好的控制,因此进而影响道路的使用寿命,并造成巨大的经济损失。同时,现有的高速铁路建设采用多重检测指标来确保路基的压实质量。但是,这些措施不仅影响路基的施工进度,而且远不能适应现代化的施工要求及合理地控制路基填筑质量。并且,在路基使用粗颗粒填料时,这些缺陷更加显著。在高速铁路路基的研究领域中,研究快速合理的压实质量检测方法、控制标准及质量评价方法在国内外都属于一个全新的课题。本文基于我国高速铁路的建设实践,通过现场试验与理论分析,进一步完善和发展了路基压实质量检测方法、控制标准及质量评价方法。得到一些创新性研究成果,其概括为以下四个方面:(1)结合对比中、德两国路基压实质量检测方法、控制指标,对武广高铁岳阳段全风化砂砾岩与碎石改良两种典型填料的室内外实验结果进行深入分析,建立了中国压实度与德国压实系数之间的内在关系;为适应高速铁路大颗粒填料日益广泛使用的趋势,提出了在室内试验中增加大型击实设备以反映粗颗粒填料的真实工程特性的重要建议;基于现有规范中采用孔隙率控制指标不能有效控制路基压实质量的缺陷,提出了采用压实度作为路基压实的控制指标,以满足客运专线路基的密实度要求,并成功应用于武广高铁路基填筑压实工程,该建议即将被行业规范采纳;获得了K30与Ev2的相关性,提出了可以选择其中一个检测指标来衡量路基压实质量的重要建议,以简化压实检测程序。(2)根据路基不同压实阶段的力学性质,建立了反映路基压实状态的压路机-路基简化的动力学计算模型,获得了不同路基刚度下振动轮的动态响应、动态响应与路基刚度的相关性;据此提出了路基压实过程中的动态监控方法。(3)在哈大高速铁路与向莆铁路进行了现场试验,进行了传统的路基压实质量和连续动态检测,对不同检测方法的结果进行对比分析,建立了动态连续检测指标CMV与K30等之间的关系。获得了动态连续检测指标与传统检测指标之间具有较好的相关性的重要结论;提出连续动态检测指标能很好的反应路基压实质量,具有较高的可靠度的重要建议。(4)以连续动态检测的大量数据为基础,对检测数据进行了统计分析,得到了路基连续动态检测压实度的分布规律,分析了影响分布规律的主要因素。此外,基于概率和统计学理论,提出了压实均匀性的评价概念和路基不均匀沉降控制的思路。
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