中塞兩國勘察標準與手段對比分析

郭曉亮

(中國鐵路設計集團有限公司，天津 300251)

1 概述

近年來，中國鐵路已在肯尼亞、泰國、印尼等國家落地，但集中在發展中國家，進入發達國家尚有諸多困難，主要受政治因素、需求差異、資金問題、標準和產品的互認等多種因素影響。其中，鐵路標準不統一是面臨的首要問題[1]。已有許多學者進行了相關研究：何平對ASTM D2487土的分類標準進行了介紹[2]；馮蓓蕾等對美標與國標土層分類之間的差異進行了初步研究[3]；陳智勇等結合境外項目對英標與中標標準貫入(SPT)擊數差異進行了比對[4]；成利民等從規范入手，簡略分析了中、美、歐巖土工程勘察規范的不同點[5]；婁俊慶等結合博茨瓦納電廠項目，對中、美平板載荷試驗規程進行了試驗研究[6]。這些研究為認識中外勘察標準差異奠定了一定的基礎。以下系統對比分析我國與塞爾維亞(簡稱“塞國”)鐵路勘察工作上的差異，對推進我國鐵路勘察標準成為國際通行和兼容的標準具有實際意義[7]。

2 中塞兩國鐵路勘察主要標準對比分析

將中國鐵路TB 10012—2019《鐵路工程地質勘察規范》、TB 10077—2019《鐵路工程地質巖土分類標準》等主要勘察規范[8-9]與當地采用的歐標、塞標、美標等進行對比，從勘探量布置、勘探和原位測試方法、土的分類定名、土工試驗差異、設計標準對勘察影響、主要優缺點分析等6個方面展開分析。塞國主要采用的勘察標準見表1。

2.1 勘探量

在TB 10012—2007《鐵路工程地質勘察規范》中，規定時速200 km及以上的路基工程地質勘察勘探孔間距為50～100 m，必要時加密；在TB 10012—2019新規范中，修改為勘探孔間距應能控制地層變化并滿足變形和穩定性評價要求。橋涵勘探孔布置原則也進行了相應修改：新規范與歐標、美標等思路上逐步接近，摒棄了以往對勘探點間距的硬性規定。

在匈塞鐵路擴能改造項目中，塞方在30 km線路上布置探槽206個，挖探64個[10]?？傮w上看，其勘探孔數、勘探量與我國規范相近，但深度較淺，缺少沉降計算控制性孔；取樣數量也偏少。

①橋梁：鉆觸結合，逐墩勘探，與我國標準類似，鉆探孔深25～26.4 m，觸探孔深15～27 m，觸探孔深類似，鉆探偏淺。

②站房：鉆孔深度為6.0～10.3 m，孔深較我國偏淺。

③物探：采用震法(707.1 m)、電法(1 416.6 m)，與我國情況類似。

表1 塞國主要勘察標準

2.2 勘探和原位測試方法

勘探：塞國主要采用探槽、探坑、鉆探、靜力觸探的方法。原位測試：塞國采用SPT(標準貫入)試驗、動態壓實試驗(EVD)、CBR(加州承載比)等方法。

塞國所用方法與我國基本相同，但在設備、機具、探頭的尺寸上有差異：①鉆探多使用履帶式鉆機(采用連續取芯法)，鉆孔直徑為 131 mm；②SPT與國標落錘質量不同，計量單位不同，標貫成果存在差異；③CPT 試驗采用錐形貫入器PAGANI TG 73—200(200 kN 的貫入力連續貫入，單橋法)，國內一般用雙橋法，保持20 mm/s勻速貫入；④我國鐵路勘察規范原位測試規程中沒有動態壓實試驗(EVD)、CBR(加州承載比)試驗，其中，動態壓實試驗(EVD)采用現代電子輕質撓度計“ZFG 04”，如圖1所示。

圖1 壓實控制設備ZFG 04結構示意

試驗中，動態變形模量(Evd)與二次變形模量(Ev2)相關，所取得的Evd值可與Ev2值、CBR試驗測得的CBR值進行相互轉換和驗證。塞國鐵路路基壓實度控制標準為Evd和Ev2值，見表2[12]。

2.3 土的分類定名

塞國的鐵路巖土分類采用美國ASTM標準。 該標準中，將直徑大于0.075 mm的顆粒含量超過50%的土定義為粗粒土，反之則劃分為細粒土。中國鐵路規范中，通常根據土的顆粒大小，將土分為巨粒、粗粒、細粒3類。細粒土：粒徑小于0.075 mm超過50%的土；巨粒土：粒徑大于60 mm含量超過50%的土；粗粒土：粒徑大于0.075 mm而小于60 mm超過50%的土。

表2 塞國EVD測試基礎控制標準

細粒土的劃分中，美標與中標都采用液塑圖。相同點：A線以上為黏土，A線以下為粉土；B線用來劃分土的液限，左側是低液限土，右側是高液限土。不同點：中標沒有U線，而美標則存在一條U線；ASTM中規定，液限等于16的時候，可采用U線公式(PI=0.9(LL-8))來劃分。

綜上，中標中有巨粒土，而美標通過U線對細粒土進行了更加細致的劃分。

2.4 土工試驗差異

因為試驗壓力、樣品尺寸不同，塞國試驗得到的各類土工試驗參數無法與中標取得的土工試驗參數進行直接對比，國內設計軟件也很難對其進行準確的線性修正。

塞國含水率、密度、比重試驗和國內方法基本一致，但在試驗設備上存在一些差異。①密度試驗：塞國采用φ47 cm環刀，國內采用φ61.8 mm環刀，塞國的代表性稍差。②含水率試驗：塞國直接將密度試件烘干再進行測試；國內是將土樣調勻后用鋁盒稱重，再進行烘干測試。③比重試驗：塞國采用比重瓶法，但比重瓶種類、體積和取樣數量與國內不同。④液塑限試驗：塞國采用碟式儀法、英式落錐儀法，其落錐質量和下沉深度與中國不同。⑤顆粒分析試驗：所用的分析篩孔徑與國內所采用的分析篩孔徑不同。⑥三軸試驗：塞國采用的試樣為φ50 mm，高100 mm；中國標準試樣為φ35 mm、高87.5 mm，或φ39.1 mm、高80 mm。⑦固結、天然快剪試驗：試樣尺寸與國內所用試樣尺寸不同，加壓最大荷重及判穩、破壞標準也不完全一致。

2.5 設計標準對勘察影響

塞國勘察設計規范主要受前南斯拉夫和德國標準影響。以路基設計為例，設計控制指標中的壓實、沉降直接引用德標，而土的分類和相關試驗要求則采用美標；通過總結英法德西日等多個國家的研究成果，結合我國地域、裝備特點以及以往的各類工程經驗，中國鐵路標準采用了統一的基床表層厚度(偏于安全)、路基填料要求和壓實標準。

塞國標準是根據地基變形特性、凍害影響區域等級、地基土防凍敏感性與保護層設計，依據規范中的經驗表格來計算保護層厚度，采用壓實度Dpr、動態變形模量Evd、二次變形模量Ev2來控制路基填料及壓實標準[13-16]；而我國則針對路基不同部位采用地基系數、動態變形模量、壓實系數、7 d飽和等作為控制指標。中標規定工后沉降不超過5 cm(未明確養護周期)，塞國標準無工后沉降的概念和有關規定。塞標設計規范更有針對性，但其實用性、操作性不如我國規范。

因設計標準不同，且存在地域性差異，故勘察成果精度的差異也較大。塞國完成的勘探點間距較國內大，且僅代表性取樣少量試驗測試，造成承載力、沉降量的計算參數缺乏。另外，塞國對工后沉降沒有要求，沉降計算深度小，松軟土處理深度淺，勘察孔深要求也就隨之較淺；塞國勘察規范中沒有特殊土的概念，也沒有進行針對特殊土、不良地質、地震、水土侵蝕性的專項勘察工作。

2.6 中塞兩國主要勘察標準對比結果

從勘探量布置、勘探和原位測試方法、土的分類定名、土工試驗差異、設計標準等方面對中塞兩國主要勘察標準進行對比，結果見表3。

表3 中塞主要勘察標準對比分析結果

3 結論

(1)中塞兩國標準中，所用方法和取得的巖土參數大體相同，但部分方法和參數存在差異，使用中應加以區分和統一。

(2)我國鐵路勘察規范全面、可操作性強，但工程標準條款結論多，容易死搬硬套，環保性與人性化理念尚需加強；應引入其他國家勘察標準中易用的原位測試方法，以豐富我國勘察規范中的勘察手段。

(3)我國勘察設計規范技術經濟性有待提高。在境外開展鐵路項目不能完全照搬和推行國內規范，應根據業主實際需求，適當降低技術標準，以提高項目的經濟性。

(4)應加快國際國外先進標準的采標和轉化工作，充分吸收境外標準中優于我國標準的部分，以提高我國勘察標準的兼容性和在國際上的適用性。