土质

7.6.1 简介

架空接触网支柱的基础应设计成能将各种不同荷载造成的结构荷载可靠地传递给大地而不会造成基础本身不允许的移动。对于基础的选择和设计而言，支柱现场的土质状况是至关重要的，所以在确定基础时必须进行充分了解。土质调查提供了这类信息，按照标准系列DIN 4022、BS CP 2001或其他的国家标准给所遇到的土壤分类，然后将土壤的特征资料准备好以便选择和设计基础！

土力学工程对形成地壳的土质进行了分类，如原状土(松石)、岩石(坚石) 和填土。松石是矿物颗粒的自然堆积，不用施加任何力就能把它分散成现有的颗粒大校而要分开岩石，则必须施加以力。这种分类根据的是土木工程的特点，它不同于地理学中现今使用的术语。

7.6.2 原状土

7.6.2.1 分类

原状土的形成经历了地球的古代地理变迁过程，经历了岩石的化学和物理的风化和分解，或者它的起源可能与有机物有关。为了土木工程的用途，原状土被分成无机土和有机土。无机土包括两种主要的类型，无粘性的松散土和粘性土。它们可通过颗粒的大小来分辨。在野外遇到的大多数土是大小不同的颗粒混合物，其分类取决于主要成分所占的比例。

7.6.2.2 非粘性的辗压土

非粘性土的特征是颗粒的大小在0.06mm以上。它们包括由砂、砂砾、碎石和石块组成的非粘性的组合体 (见表7.6)。

表7.6 非粘性土和粘性土的颗粒大小

筛分颗粒的范围

7.6.2.3 粘性土

粘性土的特征是颗粒小于0.06mm，其颗粒肉眼很难分辨。粘性土还可按颗粒的大小来区别 (见表7.6)。如果混合粒状土中颗粒尺寸小于0.06mm部分的重量不足总重量的15%，则可将其看作非粘性土。非粘性土的成分决定了混合粒状土的特点。否则，这种土属于带粗粒子掺合物的粘性土。

7.6.2.4 有机土

有机土含有腐烂植物和动物组织的残余物，除纯有机土外，具有接近泥土特点的混合土和带有相当多有机成分的淤泥被称为软泥。由于这类的土壤的可压缩性好，所以它们不适于作为底土来承受荷载。由于有机成分对土壤特性的决定性影响，所以含有机掺合物重量大于总重量的5%的非粘性土和粘性土被看作是有机土。

7.6.3 岩石

术语岩石包括了所有形成地壳的坚硬和固态部分的固态土。DIN 4002标准对各种岩石进行了分类。就承载能力而言，其风化的等级很重要。

7.6.4 填土

填土是人工修筑铁路路堤中最常遇到的。就这些工程的路堤而言，要仔细选择土壤材料以获得压实紧密的结构。这种来自开挖隧道的土常　被用于路堤。安装在压实的铁路路堤上的基础应设计成适合这种土的密实度，可使用探测器来测量该土的密实度。

7.6.5 土壤调查

架空接触网的支柱遍布于长长的区段，它们可能会遇到各种土质。进行土壤调查的目的在于获得所必需的信息，以便确定最适合的基础类型及其设计。土壤调查是基础静态分析的依据。为此，土壤调查的范围和各次调查的深度都应满足设计的需要。

土壤调查的深度取决于基础的类型和施加的荷载。如果发现了直达地表面的好承重土，那么在大多数情况下进行预期的基础底层下1m的土壤实验就足够了。由于很难在每个支柱处进行土壤调查，所以基础的设计是依靠可获得的文件和特定的设想来进行的。在基础安装期间，必须验证这种设想的正确程度。当所遇到的土壤的承载力明显低，诸如遇到软泥之类时，则要继续进行土壤调查，这种情况下必须勘查到承载力好的土层深度。

线路区段的调查可能对确定土壤调查的类型起作用。有关土壤的原始信息可通过铁道线路的施工或铁路工务部门可能有的其他建筑物的施工中获得。

土壤调查必须采用合适的方法以取得能确定土层密度的土样。

7.6.6 获取土样的方法

7.6.6.1 简介

在DIN 4021标准中已将获取土样的方法规范化了。至于接触网，由于实验室的实验不要求进行土壤特征的调查，所以获取非原状土的样品已足够了。非原状土的样品用于研究土层的顺序及其界面、土层类型、颗粒大小的分布、密实度、地下水位和有机成分。就此目的，按照DIN 4121标准中表1的质量第4级水平进行调查，已能满足各种情况的要求。然而，不可能在每条线路的每个现场进行这种调查。

图7.24 螺旋钻

7.6.6.2 钻孔勘查

就土壤而言，孔径为300～500mm的非线性钻孔勘查将为认定土壤类型、水位、坚硬性及层次密实度提供恰如其分的结果。钻孔勘查也使用钻头直径为100～150mm的低负荷钻探机。为了将土样取上来，采用了螺旋钻 (图7.24)。这些装置可用于那些不太硬且含水的土层勘查。钻探深度很容易达到12m。由钻孔获得的土样将被混合，可以从土壤附着在钻头的各个节距处看土层的纵剖面。

7.6.6.3 探测器勘查

使用贯入器的探测钻探适合沿接触网工地进行土壤调查，它装有槽形杆以便取到非原状土的样品。贯入器由一带槽沟的钻探杆构成，该杆端部有一条1m长的纵形槽。打入探测器后，土样聚集在纵槽内，当探测器从钻孔中拉出时土样被回收。地下水中的砂石不可能回收，因为它们已被冲刷掉了。这类土壤所用的探测器，装有一个管形取样器以回收土壤。采用探测器勘查可提供连续的不太硬的土壤的纵剖面。

7.6.7 探测

7.6.7.1 简介

探测器的类型由用途决定，可以是打入式或是加压式。探测器在贯入土壤的过程中记录下土壤贯入阻力。通过对分层密实度的定量研究，补充探测土壤的断面，如此，足可得到多种架空接触网设备的基础设计所需的数据。可用的探测器类型很多，下文将讨论那些可用于架空接触网施工的探测器类型。