既有铁路路基基床工程地质状况勘探与测试

张素文　李国辉

(内蒙古铁道勘察设计院有限公司，内蒙古呼和浩特　010050)

以内蒙古乌兰察布市贲红车站改造工程为例，对该车站既有路基基床工程地质状况评价分析中所运用的勘探与测试方法进行说明。

1　勘探与测试工作的布置方法

为了满足铁路提速的目标，既有路基基床欠稳定段需进行加固改造。勘探测试手段有：(1)小螺纹钻，查明基床本体填料类别。(2)轻型动力触探，查明基床本体填土承载力及密实度。(3)挖探取大样，测定基床本体填料孔隙率、相对密度及压实系数。(4)K30试验，测定基床本体填料地基系数。(5)Evd测试，测定基床本体动态变形模量(Evd)。此外，辅以物探瑞雷波速测试及地质雷达等勘探手段，力求在综合各种勘探成果的基础上，对既有基床的工程地质评价趋于合理、科学。

基床范围取设计标准道床底面以下2.5 m，其中基床表层0.6 m，基床底层1.9 m。勘探测试段落根据地形地貌及填料性质确定，一般测试手段在段落较大地段内的，一般控制在50 km左右，段落较小地段应有评价数据。

在以黏性土、粉土、粉砂为路基填料的地段，钎探点按左、右路肩断面布置，勘探点要尽量靠近轨枕，但应保证人员和行车安全。每一钎探断面配合1个小螺钻，每3～4个钎探断面配合1处挖探及Evd测试。瑞雷波每段测线长1 km，大段落填料相同地段一般线路长度每50 km左右布置1段，小段落的每段落均应进行测试，配合钎探和少量螺钻，钎探一般每100 m布置1个。K30每25 km左右布置1次，配合钎探进行。路基填料大样一般线路长度每50 km取1处，挖探要求在0.5 m、1.5 m左右取原样，小螺钻按0.5 m、1.2 m、2.0 m、3.0 m取扰样(保持天然含水量)。除做五项常规、剪切试验外，要代表性做无侧限抗压强度，扰样除常规项目外，还应做天然含水量。

在以砂类土(粉砂除外)、碎石类土为填料的地段，采用挖探、瑞雷波测试、K30及Evd测试等手段进行。瑞雷波每段测线长1 km，大段落填料相同地段一般线路长度每50 km左右布置1段，小段落的每段落均应进行测试，配合Evd测试，一般每100 m布置1次。K30每25 km左右布置1次，配合Evd测试。路基填料大样一般线路长度每50 km取1处，挖探要求在0.5 m、1.5 m取扰样，做天然含水量试验。

2　工程概况

2.1　地形地貌

线路经过位置为内蒙古高原地貌，间有剥蚀残丘及丘间谷地，地形呈波状起伏，局部为残丘与山前冲洪积平原相间隔。相对高差50～100 m，绝对高程在1 300～1 550 m之间。

2.2　工程地质条件

沿线路堤基床部分为第四系全新统人工堆积层(Q4ml)，填料以黏性土、砂类土为主，局部填料为碎石类土。下为第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)或第四系全新统坡洪积层(Q4dl+pl)，岩性以黏性土、粉土及砂类土、碎石类土为主，局部为全风化及强风化基岩。地层多为第三系中新统(βN1)玄武岩、华力西晚期(γ4)花岗岩、寒武-奥陶系(∈-O)片麻岩、片岩及第三系(E2)砂砾岩。路堑挖方地段多为岩质路堑，地层为第三系中新统(βN1)玄武岩、华力西晚期(γ4)花岗岩、寒武-奥陶系(∈-O)片麻岩及片岩。局部路堑挖方地段为第三系(N2)黏性土。

2.3　水文地质条件

该地区地下水主要依靠大气降水补给，地下水位随季节变化变幅约为1.0～3.0 m，勘测期间，基床本体3.0 m深度范围内未见地下水。

3　路基基床地质评价的依据及原则

既有铁路基床工程地质状况评价成果分析主要通过统计分析小型镙纹钻试验结果(见表1)画出路基填料断面(见图1)。

表1　小型镙纹钻试验成果

图1　路基填料断面

统计计算轻型动力触探测试数据，分析判释各代表段落剖面的瑞雷波波速等值线断面图和地质雷达检测道碴厚度曲线，依据轻型动力触探结果确定基床本体基本承载力值，从瑞雷波速度和道碴厚度变化的角度对基床状态的稳定性进行评价。

此段检测路基里程分别为K0+400～K0+520，K0+400～K0+700，总长度为420 m，检测手段采用瞬态瑞雷波法和地质雷达法。瞬态瑞雷波法采用点测，点距为30 m，道间距为0.5 m，偏移距为0.5 m。地质雷达法采用连续测量，每10 m打一标记。瞬态瑞雷波测点布置在线路的路肩上，地质雷达测线布置在线路的道碴上(轨枕头)。

针对瑞雷波速速度(见图2)，主要判释评价原则为：

VR<130 m/s，基床土密实度低，基床状态差；

VR=130～160 m/s，基床土密实度稍低，基床状态稍差；

VR=160～190 m/s，基床土密实度较高，基床状态一般；

VR=190～250 m/s，基床土密实度高，基床状态好；

VR>250 m/s， 基床土密实度高，基床状态良好。

针对瑞雷波速速度断面形态(见图2)，主要判释评价原则为：

图2　瑞雷波波速等值线断面

①瑞雷波速有低速区域，分布较大，表明基床土软弱，密实度低。

②瑞雷波速分布杂乱，高低速区域分布无规律。表明基床土密实度分布不均匀。

③存在低速区域延伸至基床深部的情况，表明局部基床土密实度低。

④瑞雷波呈近似层状分布，表层局部的低

速区域属于正常情况，一般不作为异常。

根据道碴厚度曲线，判释基床沉降有两方面依据：

①道碴厚度偏厚，高于实际量测值。

②道碴厚度曲线变化剧烈。

4　评价结论

根据场地的地质条件，依据以上的依据及原则，本段落各项评价项目、指标及基床状态评价结论见表2。

表2　基床工程地质条件状态评价

既有线修建时，多为两侧取土，部分地段路堑弃土移挖做填，填料组份较为复杂，组别变化较大。运营期间，又因既有线病害等进行多次小范围整修，局部路肩进行帮填加宽。因此，既有线路基填料组份复杂，均一性差，基床表层填料组别低，本体填料混杂不均，局部地段地质情况可能差别较大。

受勘测施工人员安全及既有集通线运营安全等因素控制，在本次的地质勘探过程中，挖探取大样及K30试验方法不能运用，部分小镙纹钻及轻型动力触探勘探不能进行。且所有勘探及测试工作都是在路肩上进行的。因此，仅有部分基床评价指标，基床本体填料压实系数、孔隙率、相对密度及K30实测数据不能取得，仅能依据现有部分指标进行评价，若要对基床进行全面综合评价，尚需进一步工作。

列车对路基的静载作用是确定的，而动荷载将随着列车速度的提高而增加，部分基床强度较低路段将对提速产生不利影响。

[1]李志华，潘瑞林.路基稳定性无损检测方法技术研究[J ].铁道工程学报，2007，24(2)

[2]赵凤林，张健.既有线铁路路基基床评价与测试研究[J].铁道工程学报，2011(4)

[3]刘建新.铁路既有线路基基床评价的基本方法[J].中国新技术新产品，2010(2)

[4]铁三院.集宁至通辽扩能改造工程物探报告[R].天津：铁道第三勘察设计院，2008