本發(fā)明屬于鐵路路基檢測技術領域，涉及一種用于路基平板載荷試驗的反力裝置及現(xiàn)場測試方法。

背景技術：

路基病害會影響鐵路的運輸能力和秩序，因此，有砟鐵路既有線需定期對病害路基進行整治，以保障列車的持續(xù)正常運行。傳統(tǒng)有砟鐵路路基的整治基本靠人力進行，該方式作業(yè)效率低，質量不易控制，且受施工天窗及作業(yè)場地限制，基床換填厚度一般只有0.3m左右。隨著我國鐵路建設的快速發(fā)展，傳統(tǒng)病害路基整治技術已難以滿足重載、快速戰(zhàn)略下鐵路病害路基處理的需求。為實現(xiàn)鐵路病害路基處理的高效率及高質量，并為以后使用大型養(yǎng)護機械積累實踐經驗，我國于2009年引進了奧地利plasser&theurer公司研制的ahm800r-ch型路基處理車，該路基處理車集成了道砟回收、砂石回填、壓實等多重功能，可在清理出原有道床砟石的同時對面砟進行回收，回收的舊道砟經破碎后與砂、石粉等混合，并回筑、壓實成為新的路基保護層。其優(yōu)點在于標準化施工不僅提高了路基整治的效率和質量，使基床換填厚度可達0.5m，還顯著減少了材料的供貨及運輸?shù)瘸杀?。目前，ahm800r-ch型路基處理車已成功推廣應用于上海、南寧、成都、昆明、哈爾濱鐵路局轄區(qū)等典型地質氣候條件區(qū)域內的有砟線路基床整治。因此，采用可靠度高、集成一體化的路基處理車整治路基病害，是未來工務維養(yǎng)的發(fā)展趨勢。

為檢驗回填料物理力學參數(shù)及路基處理車施工參數(shù)的合理性，保證回填基床質量，路基檢測至關重要。長期以來，既有線路基檢測方法難以獲取路基的變形指標，隨著鐵路的高速化和重載化，鐵路路基的變形控制也愈加嚴格，工程界和學術界逐漸將地基系數(shù)k30引入到既有線路基檢測中，通過路基平板載荷試驗，評價路基整治效果。然而，由于路基處理車換施工全程中鋼軌和軌枕始終位于基床正上方，且卸砟車緊跟其后作業(yè)，致使地基系數(shù)k30的檢測面臨作業(yè)空間不足和反力裝置難以架設兩大問題。以哈爾濱鐵路局轄區(qū)伊敏-阿爾山區(qū)段路基處理車施工工程為例，圖1給出了采用路基處理車換填基床的施工流程，從前至后依次包括廢砟傳送及回收ⅰ、舊砟破碎ⅱ、小挖挖掘面砟ⅲ、大挖挖掘底砟ⅳ、集料回筑及壓實ⅴ、新集料傳送ⅵ，路基處理車后方相隔一定距離為卸砟車回筑道砟ⅶ。其中，集料回筑及壓實ⅴ與新集料傳送ⅵ之間為第一區(qū)段a，該第一區(qū)段a為車載壓實設備后的軌枕懸空區(qū)段；路基處理車與卸砟車之間為第二區(qū)段b，該第二區(qū)段b為未填砟區(qū)段?？梢钥闯觯瑑H有第一區(qū)段a及第二區(qū)段b具備測試條件。然而，若采用傳統(tǒng)的路基平板載荷試驗測定k30，在第一區(qū)段a開展檢測工作會對路基處理車作業(yè)影響較大，而在第二區(qū)段b開展檢測工作又會對卸砟車作業(yè)影響較大。此外，為適應路基處理車處路基的作業(yè)特點，k30檢測操作還應盡可能地簡便、快速。

目前，既有路基k30檢測方法直接應用于第一區(qū)段a及第二區(qū)段b的路基質量檢測時，由于現(xiàn)場作業(yè)空間不足和反力裝置架設困難等問題，檢測往往耗時較長，對路基處理車和卸砟車的正常作業(yè)干擾較大。同時，反力架搭設(如地錨反力架)甚至還會導致路基發(fā)生一定程度的破壞。因此，傳統(tǒng)的現(xiàn)場測試方法無法適應路基處理車的高效作業(yè)過程。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種能夠適應路基處理車及卸砟車作業(yè)特點、提高k30檢測效率、并能更好地匹配路基處理車的施工工序的用于路基平板載荷試驗的反力裝置及現(xiàn)場測試方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種用于路基平板載荷試驗的反力裝置，該反力裝置利用一對鋼軌以及與鋼軌固定相連的軌枕的自重為平板載荷儀中的反力桿提供反力，所述的裝置包括一對分別與兩側鋼軌固定連接的螺桿支撐機構以及設置在兩螺桿支撐機構之間的反力梁，該反力梁的底面與反力桿相接觸，并為反力桿提供反力。反力梁通過對稱的兩個螺桿支撐機構與鋼軌固定連接，以便利用鋼軌及軌枕的自重為反力桿提供反力。

所述的反力梁的底面上開設有與反力桿的頂部相適配的反力桿限位槽。反力桿的頂部卡設在反力桿限位槽內，并通過反力桿限位槽實現(xiàn)反力桿在反力梁長度方向上的限位，有效減小加載過程中k30平板載荷儀中反力桿的橫向移動，以便在進行路基平板載荷試驗時，使反力桿與反力梁之間穩(wěn)定接觸，提高反力施加過程的安全性。

所述的反力梁的底面上沿反力梁長度方向均勻開設有多個反力桿限位槽，并且所述的反力桿限位槽位于兩螺桿支撐機構之間。反力梁底面上的多個反力桿限位槽便于反力桿在一定范圍內沿反力梁長度方向移動。根據實際測試需要，調整反力桿在反力梁長度方向上的位置，并通過對應的反力桿限位槽與反力梁穩(wěn)定接觸，以實現(xiàn)不同位置的k30檢測。

所述的螺桿支撐機構包括一上一下平行設置且分別與鋼軌的頂端、底端相連的頂板、底板以及同時貫穿頂板及底板并分別與頂板及底板固定連接的螺桿，所述的反力梁與螺桿固定連接。頂板及底板將鋼軌緊緊夾在中間，螺桿將頂板、底板及反力梁固定連接在一起。

作為優(yōu)選的技術方案，所述的反力梁與螺桿相垂直。

作為優(yōu)選的技術方案，所述的螺桿為空心螺桿。

所述的反力梁的兩側均設有螺桿，兩側螺桿之間設有反力梁螺栓，并通過反力梁螺栓與反力梁固定連接。反力梁螺栓與反力梁螺母配合使用，反力梁螺栓同時穿過兩螺桿及反力梁，通過對稱的兩個螺桿將反力梁緊緊夾在中間，以保證反力梁的穩(wěn)固。

作為優(yōu)選的技術方案，所述的反力梁為工字型反力梁。

所述的螺桿上沿螺桿軸向均勻開設有多個連接孔，所述的反力梁沿螺桿軸向移動設置在兩螺桿之間，并通過反力梁螺栓及連接孔與螺桿固定連接。反力梁上設有反力梁螺孔，沿螺桿軸向調整反力梁在兩螺桿之間的位置，即將反力梁調整至所需高度，之后將反力梁螺栓同時穿過連接孔及反力梁螺孔，并利用反力梁螺母將反力梁與螺桿緊緊固定在一起。通過反力梁的上下移動，實現(xiàn)高度調整，以適應不同現(xiàn)場條件。

所述的鋼軌的兩側均設有螺桿，所述的反力梁與兩螺桿均固定連接。通過多點固定，以保證裝置的平衡及穩(wěn)定。

鋼軌的兩側均設有螺桿，同時反力梁的兩側均設有螺桿，即每個螺桿支撐機構中設有四個螺桿，前后方向上的螺桿將反力梁夾在中間，左右方向上的螺桿將鋼軌夾在中間，使裝置具有足夠的牢固性及穩(wěn)定性。

所述的螺桿上設有頂板螺母及底板螺栓，所述的頂板及底板均位于頂板螺母與底板螺栓之間，并分別通過頂板螺母、底板螺栓與螺桿固定連接。頂板螺母及底板螺栓分別從上方及下方對頂板、鋼軌及底板進行豎直方向上的限位。

作為優(yōu)選的技術方案，所述的螺桿上還設有底板螺母，該底板螺母與底板的頂面相連，保證底板的穩(wěn)定性。

所述的底板上開設有與鋼軌的底部相適配的鋼軌限位槽。鋼軌的底部卡設在鋼軌限位槽內，使底板能夠更好地貼合鋼軌底面，并對鋼軌進行限位。

可根據實際需要，更換不同的底板，以適應不同型號的鋼軌。

一種采用所述的反力裝置進行路基平板載荷試驗的現(xiàn)場測試方法，該方法具體包括以下步驟：

(1)結合路基平板載荷試驗的測點布置要求及路基處理車作業(yè)安排確定最優(yōu)測點位置方案；

(2)將反力梁、螺桿及頂板裝配在一起，并置于鋼軌上預設位置處；

(3)將底板裝配在螺桿上，之后調節(jié)反力梁的高度，使反力梁的底面與反力桿的頂部相接觸，并將反力梁與螺桿固定連接在一起；

(4)預加壓力以檢驗反力裝置的工作狀態(tài)，之后進行路基平板載荷試驗；

(5)該測點測試完成后，拆除底板，并將裝置移動至下一測點；

(6)重復步驟(3)至步驟(5)，直至完成所有測點的測試。

采用ahm800r-ch型路基處理車施工時，有兩個位置便于架設上述反力裝置并開展路基k30檢測：第一區(qū)段為車載壓實設備后的軌枕懸空區(qū)段，第二區(qū)段為路基處理車與卸砟車之間的未填砟區(qū)段。在第一區(qū)段進行k30檢測的優(yōu)點在于能夠即時反映基床的回填和壓實質量，從而可以最為迅速地調整回填料和壓實參數(shù)，最大程度地減小參數(shù)不匹配對路基質量的影響。在第二區(qū)段進行k30檢測的優(yōu)點在于作業(yè)空間較大，不影響路基處理車的正常作業(yè)。

步驟(1)中，測點的選擇依據如下：開始施工時，在第一區(qū)段進行檢測；待參數(shù)證實合理后，則以第二區(qū)段內的檢測為主，并可在施工一定距離后在第一區(qū)段內進行抽檢。其中，第一區(qū)段內的k30檢測，可依據路基處理車作業(yè)工序，如開挖速度、回填速度、保養(yǎng)計劃等，確定舊砟回收車、新料補給車調度及保養(yǎng)時路基處理車的暫停位置，并結合k30檢測的測點布置要求，制定對路基換填和道砟回填作業(yè)影響最小的測點位置方案；在第二區(qū)段內的k30檢測，可依據新料補給車調度及卸砟車作業(yè)安排，并結合k30檢測的測點布置要求，制定對路基換填和道砟回填作業(yè)影響最小的測點位置方案。

步驟(2)中，在測試前先將反力梁、螺桿及頂板裝配在一起，便于進行快速轉移及裝置架設。

步驟(3)中，選擇與鋼軌型號相匹配的底板并對稱安裝于兩鋼軌底部，以固定反力梁，期間可同時搭設k30平板載荷儀。

步驟(4)中，在k30檢測開始前，加載系統(tǒng)預加20kpa壓力以檢驗反力裝置的工作狀態(tài)，有異常情況時卸除預加壓力，并對平板載荷儀、反力梁高度等進行調整，重復預加載過程直至裝置預加載響應正常，之后進行路基平板載荷試驗。

依照k30平板載荷試驗操作規(guī)范，分級加載并記錄試驗結果；速算地基系數(shù)k30并與目標值比較，以為填料物理力學參數(shù)和路基處理車施工參數(shù)的調整提供量化參考。

步驟(5)中，當一個測點測試完成后，只需通過拆除及安裝底板，便可將裝置移動至下一測點進行測試。

可通過重復上述步驟，以獲取不同位置的檢測結果。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下特點：

1)反力裝置拆解后占用空間小，測試時架設及轉移速度快，可適應ahm800r-ch型路基處理車的施工過程，盡可能減小了k30檢測作業(yè)對施工的影響；同時，結合路基處理車、卸砟車的作業(yè)特點，本發(fā)明給出了采用上述反力裝置進行路基k30檢測的現(xiàn)場測試方法，通過反力裝置配合現(xiàn)場測試方法，解決了傳統(tǒng)地基系數(shù)k30檢測面臨的操作空間不足及反力裝置架設困難兩大問題，提高了路基處理車施工過程中k30檢測的速度，減小了k30檢測對路基處理車作業(yè)的影響；

2)反力裝置利用一對鋼軌以及與鋼軌固定相連的軌枕的自重為平板載荷儀中的反力桿提供反力，不僅節(jié)省了空間，且避免了地錨反力架等現(xiàn)有反力裝置對路基造成的破壞，安全性好；

3)當k30檢測方案制定考慮路基處理車作業(yè)工序時，即k30檢測方案與路基處理車作業(yè)工序匹配時，可實現(xiàn)對路基換填作業(yè)的零干擾。

附圖說明

圖1為ahm800r-ch型路基處理車換填基床的施工流程圖；

圖2為實施例1中反力裝置的主視結構示意圖；

圖3為實施例1中反力裝置的左視結構示意圖；

圖4為實施例1中反力梁的仰視結構示意圖；

圖5為實施例1中螺桿支撐機構的俯視結構示意圖；

圖6為實施例1中現(xiàn)場測試方法的流程示意圖；

圖中標記說明：

1—反力梁、2—連接孔、3—反力梁螺栓、4—螺桿、5—頂板、6—頂板螺母、7—底板、8—鋼軌、9—底板螺栓、10—反力桿限位槽、ⅰ—廢砟傳送及回收、ⅱ—舊砟破碎、?！⊥谕诰蛎骓?、ⅳ—大挖挖掘底砟、ⅴ—集料回筑及壓實、ⅵ—新集料傳送、ⅶ—卸砟車回筑道砟、a—第一區(qū)段、b—第二區(qū)段。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1：

如圖2、圖3所示的一種用于路基平板載荷試驗的反力裝置，該反力裝置利用一對鋼軌8以及與鋼軌8固定相連的軌枕的自重為平板載荷儀中的反力桿提供反力，裝置包括一對分別與兩側鋼軌8固定連接的螺桿支撐機構以及設置在兩螺桿支撐機構之間的反力梁1，該反力梁1的底面與反力桿相接觸，并為反力桿提供反力。

如圖4所示，反力梁1的底面上沿反力梁1長度方向均勻開設有三個與反力桿的頂部相適配的反力桿限位槽10，并且反力桿限位槽10位于兩螺桿支撐機構之間。

螺桿支撐機構包括一上一下平行設置且分別與鋼軌8的頂端、底端相連的頂板5、底板7以及同時貫穿頂板5及底板7并分別與頂板5及底板7固定連接的螺桿4，反力梁1與螺桿4固定連接。

如圖5所示，每個螺桿支撐機構中設有四個螺桿4，反力梁1的兩側均設有螺桿4，兩側螺桿4之間設有反力梁螺栓3，并通過反力梁螺栓3與反力梁1固定連接。螺桿4上沿螺桿4軸向均勻開設有四個連接孔2，反力梁1沿螺桿4軸向移動設置在兩螺桿4之間，并通過反力梁螺栓3及連接孔2與螺桿4固定連接。鋼軌8的兩側均設有螺桿4，反力梁1與兩螺桿4均固定連接。螺桿4上設有頂板螺母6及底板螺栓9，頂板5及底板7均位于頂板螺母6與底板螺栓9之間，并分別通過頂板螺母6、底板螺栓9與螺桿4固定連接。底板7上開設有與鋼軌8的底部相適配的鋼軌限位槽。

一種采用上述反力裝置進行路基平板載荷試驗的現(xiàn)場測試方法，該方法具體包括以下步驟：

(1)結合路基平板載荷試驗的測點布置要求及路基處理車作業(yè)安排確定最優(yōu)測點位置方案，具體流程如圖6所示；

(2)將反力梁1、螺桿4及頂板5裝配在一起，并置于鋼軌8上預設位置處；

(3)將底板7裝配在螺桿4上，之后調節(jié)反力梁1的高度，使反力梁1的底面與反力桿的頂部相接觸，并將反力梁1與螺桿4固定連接在一起；

(4)預加壓力以檢驗反力裝置的工作狀態(tài)，之后進行路基平板載荷試驗；

(5)該測點測試完成后，拆除底板7，并將裝置移動至下一測點；

(6)重復步驟(3)至步驟(5)，直至完成所有測點的測試。

實施例2：

本實施例中，反力梁1的底面上沿反力梁1長度方向均勻開設有兩個與反力桿的頂部相適配的反力桿限位槽10，螺桿4上沿螺桿4軸向均勻開設有兩個連接孔2，其余同實施例1。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領域技術人員根據本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內。