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量测装置。
3.3.1承载板
承载板为圆形钢板,承载板直径为300±0.2mm,厚度为25±0.2mm,承载板上应带有水准泡。承载板加工表面粗糙度Ra应不大于6.3μm。
3.3.2反力装置
反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10KN以上。加载装置的液压千斤顶应通过高压油软管与手动液压泵连接。千斤顶顶端应设置球铰,并配有可调节丝杆和加长杆件,以便与各种不同高度的反力装置相适应。高压油软管长度应不小于2m,两端应装有自动开闭阀门的快速接头,以防止液压油漏出。
手动液压泵上应装有可调节减压阀,可准确地对承载板进行分级加、卸载。为使力准确传递,千斤顶两边应固定,并确保不倾斜。千斤顶活塞的行程应不小于150mm在试验过程中,应保证千斤顶高度不超过600mm。
3.3.3荷载量测装置
荷载量测表量程应达到最大试验荷载的1.25倍,最大误差应不大于1%。荷载量测表显示值应能保证承载板荷载有效位至少达到0.001MPa。
沉降量测装置由测桥和测表组成。测桥的测量臂可采用杠杆式或者垂直抽拉式。测量臂应有足够的刚度。
承载板中心至测桥支撑座的距离必须大于1.25m。杠杆式测量臂杠杆比可在1:1至2:1范围内选择,选定后不得改变。为便于统一,可认为垂直抽拉式测量臂杠杆比为1:1.沉降量测表最大误差应不大于0.04mm,分辨率应达到0.01mm,量程应不小于10mm。
3.3.4辅助工具
辅助工具应包括:铁锹、钢板尺(长400mm)、毛刷、刮铲、水准仪、铅锤、直尺、干燥中砂、石膏粉、油、遮阳挡风措施等。
3.3.5测试仪器标定应符合下列规定:
(1)传感器、测表应按国家有关规定标定。
(2)变形模量Ev2测试仪必须每年标定一次。
4 试验操作
4.1試验准备
场地测试面应进行平整,并使用毛刷扫去表面松土。当测试面处于斜坡上时,应将承载板支撑面做成水平面。
4.2安装试验仪器
4.2.1安装承载板及千斤顶
将承载板放置于测试点上,使承载板与地面完全接触,必要时可以铺设一层薄砂(2-3mm)或石膏腻子,同时利用承载板上水准泡或水准仪来调整承载板水平。
将反力装置承载部位安置在承载板上方,并加以制动。承载板外侧边缘与反力装置支撑点之间的距离不得小于0.75m。将千斤顶放在承载板的中心位置,使千斤顶保持垂直。用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴。
4.2.2安置测桥
将沉降量测装置的触点自由地放入承载板上测量孔的中心位置,沉降量测表必须与测试面垂直。测桥支撑座与反力装置支撑点的距离不得小于1.25m。试验过程中测桥和反力装置不得晃动。预先加0.01MPa荷载约30s,待稳定后卸除荷载,将沉降量测表读书调零。
4.3加载与卸载
变形模量Ev2试验第一次加载必须至少分6级,并以大致相等的荷载增量(0.08MPa)逐级加载,达到最大荷载为0.5MPa或沉降量达到5mm时所对应的应力后,在进行卸载。
承载板卸载应按最大荷载的50%、25%和0三级进行。卸载后,按照第一次加载的操作步骤,并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载,直到第一次所加最大荷载的倒数第二级。每级加载或卸载过程必须在1min内完成。加载或卸载时,每级荷载的保持时间为2min,在该过程中荷载应保持恒定。
4.4试验过程中应注意的事项及结果输出
(1)试验中如果施加了比预定荷载大的荷载,则应保持该荷载,并在记录中加以注明。
(2)当试验过程中出现承载板严重倾斜,以至于水准泡上的气泡不能与圆圈标志重合或承载板过度下沉及量测数据出现异常等情况时,应查明原因,另选点进行试验,并在试验记录表中注明。
(3)变形模量Ev2测试仪包括数据自动采集计算和数据人工记录两种类型。数据自动采集计算型的变形模量Ev2测试仪,可根据每级荷载的测试数据自动计算并打印荷载—沉降曲线和变形模量值。
5 Ev2检测技术在某客运专线中的应用以及存在的问题
作者参与的杭甬客运专线正线路基的施工中,由于该段路基为无砟轨道路基,这就对路基的质量提出了更高的要求。其路基按照“土工结构物”的理念组织施工,对其沉降、变形等要求极其严格。Ev2检测技术的应用,不仅能检测路基的压实效果,而且能反映出土体存在的不可恢复塑性残余变形量的大小。相比较与其他路基压实检测技术,Ev2检测的精度更高、效果更好。但是在实际应用中也存在一些问题,如检测周期较长,由于仪器比较贵重,一般只配备一台仪器,这就不可避免的可能导致影响施工进度,造成一定的经济损失。
6 结语
通过检测路基的静态变形模量Ev2来评价路基的压实效果和施工质量,是路基施工质量检测技术的发展方向,特别是客运专线对路基质量的要求更为严格,Ev2检测技术的引用,为保证高速铁路路基质量更是加了一道保护锁,这种检测方法更科学、更符合土体动力特性的实际情况。虽然其检测用时较长,但是比其他检测方式要更为精确,有必要采用和推广Ev2检测技术。
参考文献
[1] 中华人民共和国铁道部。《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》北京,中国铁道出版社,2007.
[2] 铁道部经济规划研究院。客运专线铁路路基工程施工技术指南。北京:中国铁道出版社,2005.
3.3.1承载板
承载板为圆形钢板,承载板直径为300±0.2mm,厚度为25±0.2mm,承载板上应带有水准泡。承载板加工表面粗糙度Ra应不大于6.3μm。
3.3.2反力装置
反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10KN以上。加载装置的液压千斤顶应通过高压油软管与手动液压泵连接。千斤顶顶端应设置球铰,并配有可调节丝杆和加长杆件,以便与各种不同高度的反力装置相适应。高压油软管长度应不小于2m,两端应装有自动开闭阀门的快速接头,以防止液压油漏出。
手动液压泵上应装有可调节减压阀,可准确地对承载板进行分级加、卸载。为使力准确传递,千斤顶两边应固定,并确保不倾斜。千斤顶活塞的行程应不小于150mm在试验过程中,应保证千斤顶高度不超过600mm。
3.3.3荷载量测装置
荷载量测表量程应达到最大试验荷载的1.25倍,最大误差应不大于1%。荷载量测表显示值应能保证承载板荷载有效位至少达到0.001MPa。
沉降量测装置由测桥和测表组成。测桥的测量臂可采用杠杆式或者垂直抽拉式。测量臂应有足够的刚度。
承载板中心至测桥支撑座的距离必须大于1.25m。杠杆式测量臂杠杆比可在1:1至2:1范围内选择,选定后不得改变。为便于统一,可认为垂直抽拉式测量臂杠杆比为1:1.沉降量测表最大误差应不大于0.04mm,分辨率应达到0.01mm,量程应不小于10mm。
3.3.4辅助工具
辅助工具应包括:铁锹、钢板尺(长400mm)、毛刷、刮铲、水准仪、铅锤、直尺、干燥中砂、石膏粉、油、遮阳挡风措施等。
3.3.5测试仪器标定应符合下列规定:
(1)传感器、测表应按国家有关规定标定。
(2)变形模量Ev2测试仪必须每年标定一次。
4 试验操作
4.1試验准备
场地测试面应进行平整,并使用毛刷扫去表面松土。当测试面处于斜坡上时,应将承载板支撑面做成水平面。
4.2安装试验仪器
4.2.1安装承载板及千斤顶
将承载板放置于测试点上,使承载板与地面完全接触,必要时可以铺设一层薄砂(2-3mm)或石膏腻子,同时利用承载板上水准泡或水准仪来调整承载板水平。
将反力装置承载部位安置在承载板上方,并加以制动。承载板外侧边缘与反力装置支撑点之间的距离不得小于0.75m。将千斤顶放在承载板的中心位置,使千斤顶保持垂直。用加长杆和调节丝杆使千斤顶顶端球铰座与反力装置承载部位紧贴。
4.2.2安置测桥
将沉降量测装置的触点自由地放入承载板上测量孔的中心位置,沉降量测表必须与测试面垂直。测桥支撑座与反力装置支撑点的距离不得小于1.25m。试验过程中测桥和反力装置不得晃动。预先加0.01MPa荷载约30s,待稳定后卸除荷载,将沉降量测表读书调零。
4.3加载与卸载
变形模量Ev2试验第一次加载必须至少分6级,并以大致相等的荷载增量(0.08MPa)逐级加载,达到最大荷载为0.5MPa或沉降量达到5mm时所对应的应力后,在进行卸载。
承载板卸载应按最大荷载的50%、25%和0三级进行。卸载后,按照第一次加载的操作步骤,并保持与第一次加载时各级相同的荷载进行第二次加载,直到第一次所加最大荷载的倒数第二级。每级加载或卸载过程必须在1min内完成。加载或卸载时,每级荷载的保持时间为2min,在该过程中荷载应保持恒定。
4.4试验过程中应注意的事项及结果输出
(1)试验中如果施加了比预定荷载大的荷载,则应保持该荷载,并在记录中加以注明。
(2)当试验过程中出现承载板严重倾斜,以至于水准泡上的气泡不能与圆圈标志重合或承载板过度下沉及量测数据出现异常等情况时,应查明原因,另选点进行试验,并在试验记录表中注明。
(3)变形模量Ev2测试仪包括数据自动采集计算和数据人工记录两种类型。数据自动采集计算型的变形模量Ev2测试仪,可根据每级荷载的测试数据自动计算并打印荷载—沉降曲线和变形模量值。
5 Ev2检测技术在某客运专线中的应用以及存在的问题
作者参与的杭甬客运专线正线路基的施工中,由于该段路基为无砟轨道路基,这就对路基的质量提出了更高的要求。其路基按照“土工结构物”的理念组织施工,对其沉降、变形等要求极其严格。Ev2检测技术的应用,不仅能检测路基的压实效果,而且能反映出土体存在的不可恢复塑性残余变形量的大小。相比较与其他路基压实检测技术,Ev2检测的精度更高、效果更好。但是在实际应用中也存在一些问题,如检测周期较长,由于仪器比较贵重,一般只配备一台仪器,这就不可避免的可能导致影响施工进度,造成一定的经济损失。
6 结语
通过检测路基的静态变形模量Ev2来评价路基的压实效果和施工质量,是路基施工质量检测技术的发展方向,特别是客运专线对路基质量的要求更为严格,Ev2检测技术的引用,为保证高速铁路路基质量更是加了一道保护锁,这种检测方法更科学、更符合土体动力特性的实际情况。虽然其检测用时较长,但是比其他检测方式要更为精确,有必要采用和推广Ev2检测技术。
参考文献
[1] 中华人民共和国铁道部。《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》北京,中国铁道出版社,2007.
[2] 铁道部经济规划研究院。客运专线铁路路基工程施工技术指南。北京:中国铁道出版社,2005.