近年来，中国铁路设计集团有限公司（以下简称：中国铁设）在工程地质勘探领域大力研发推广应用新技术、新工艺和新方法，提高勘察设计效率和工程建设质量，降低工程造价，在防治路基冻胀、铁路采空区勘察、铁路地质勘察、隧道质量检测、基层岩溶探测等方面取得了重要成果，有力推动了中国铁设高效优质完成重点铁路勘察设计任务。

冻胀监测技术为路基冻害把脉

       在季节性冻土区修建高速铁路，冻害是路基建造中的一大难题。近年来，中国铁设地路院通过对哈齐高铁、沈丹高铁、盘营高铁、大西高铁、牡绥铁路、哈佳铁路、哈牡客专等项目中建立了试验段并进行长期路基冻胀监测，提出了路基防冻胀优化措施，对路基防冻胀技术措施效果进行分析与评价，归纳了施工控制要点，有效指导了严寒地区高速铁路路基结构设计及冻胀整治，获得一系列季节性冻土区高速铁路路基防冻胀设计、建设、运营维护以及规范修编等成果。

       在寒冷、严寒地区，冻胀敏感性土分布广泛，入冬前降雨量普遍较高，或地下水丰富，在冬季低温严寒作用下冻胀现象普遍发生。铁路作为长距离线性运输工程，沿线往往穿越多个不同的冻土分区，其冻结深度差异较大，可高达3.5米左右。对于时速大于200公里的铁路，对路基的平顺性要求很高，尤其是高速铁路的无砟轨道，要求路基变形不能超过4毫米。在各种不利因素叠加条件下修建轨道，又要保证线路平顺与运营安全，路基防冻胀问题是路基设计的重点也是难点。

面对上述技术难题，中国铁设地路院提出了一系列监测方案，首次制订了在严寒气候条件下，季节性冻土地区，跨越多个冻深区、多工点、不同路基结构、不同地形气候条件、覆盖全线路基的冻胀变形监测方案，采用传统的人工监测和高科技远程自动监测相结合的方法，全面监测路基段落的变形和冻胀参数，并添加工程试验方案研究和室内试验。通过调试改进了自动监测元器件，地路院构建了路基体的三维冻胀监测系统，建立了冻胀数据处理与分析系统，对采集的海量数据进行系统分析得到真实准确的监测结果，并结合气候特点分析不同工程试验方案发生冻胀的影响因素、冻胀机理，为确定严寒地区采取何种路基防冻胀结构和防冻胀措施提供了可靠数据与技术支撑。同时，他们还对现场不具备试验条件或工程量较大的试验进行室内试验研究，更充分地了解冻胀机理，并作为现场监测和工程试验方案的补充。

       目前，地路院的监测技术方法和路基防冻胀技术已逐渐应用到多条线路中。路基防冻胀技术不仅改善了路基防冻胀效果，改进了施工工艺，而且为相关技术体系和标准的形成提供了良好的支撑。随着严寒地区高铁技术的建设发展，路基冻胀变形监测及防冻胀措施等技术成果将带来更多无形的经济效益。

综合物探法破解采空区勘察技术难题

       中国铁设在长期的铁路勘察设计过程中，经常面对矿产采空区的巨大挑战。由于围岩差异性以及开采方式、地下水分布、埋深、开采厚度、开采年代不同等问题，采空区及围岩整体存在不确定性，导致采空区勘察难度十分巨大，从而使工程设计难以开展。为此，中国铁设地路院物探专业通过深入开展综合物探研究，取得了良好效果。

       针对重点及难点的中深部采空，地路院物探专业综合利用大地电磁法、瞬变电磁法、地震反射法、测氡法、重力、磁法、天然源面波等手段。在太焦线、佳沈线等重点项目中，他们科学圈定采空区范围，确定采空区边界，不仅取得丰硕的勘探成果，而且将综合物探技术延伸到岩溶、地裂缝等不良地质的勘察，总结出针对不同采空区的组合方法，建立了相应的综合勘察模式。

       沈白线作为近些年采空区的勘察重难点项目，大范围的煤矿、铜矿、铁矿、石膏矿等10个采空区，密布于线位两侧，对铁路选线造成了极大干扰。为此，物探专业采用了10多种物探方法有效破解了采空区勘察技术难题：采用重磁法对3处金属矿进行了采空区勘察，成功圈定了采空区范围；采用地震反射（炸药震源）进行石膏矿采空区勘察，成功掌握了采空区范围和采空区分布情况；在没有钻探揭示地层岩性的前提下，先期布设地震反射（炸药震源）测线及天然源音频大地电磁法（AMT）测线，直观地对变质岩（岩浆岩）与沉积岩地层的界限进行了展示，为地质专业大规模排查采空区以及划定塌陷影响范围界限奠定了坚实基础。

       采空区综合物探技术的深入研究，在铁路选线过程中发挥了巨大的作用，有效破解了深部采空区勘察技术难题，掌握了大地电磁、瞬变电磁及地震反射等深部采空区勘察关键技术。地路院在铁路采空区勘察领域进行的测氡和微动勘察新技术研究，填补了铁路采空区勘察领域的空白。

深层静力触探技术满足更高工程建设要求

       深层静力触探技术是中国铁设具有自主知识产权的一项新型原位测试技术，由中国铁设地路院勘研所研发并推广应用。该技术是在常规静力触探的基础上通过改进关键性设备和优化现场操作工艺，而形成的能够满足勘察设计深度要求的一种岩土工程原位测试方法。目前，深层静力触探技术获得2项发明专利（专利号：ZL201210096828.2），获得了6项实用新型专利和1项软件著作权，2011年获天津市科技进步二等奖，并已在多个铁路、城市轨道交通和工业与民用建筑项目的勘察中得到应用。

       传统的静力触探一般是利用压力装置将装有传感器的探头匀速压入土层中，获得锥尖阻力和侧摩阻力等参数，然后计算得出诸如土层承载力之类的土体物理力学参数，为工程设计提供依据。由于静力触探具备快速、经济、测试数据连续等特点，在工程勘察项目得到了广泛的应用，但是地层中不均匀分布的硬层却成了制约常规静力触探大展拳脚的“拦路虎”，加之我国高速铁路的快速发展，勘探深度越来越深，很大程度上限制了静力触探在重大工程勘察项目中的应用。

       2008年，中国铁设地路院勘研所开始进行深层静力触探技术研发，经过一系列设备改造和新工艺的运用，最终成功研制出以无缆触探为基础的深层静力触探设备及工艺。该深层静力触探方法利用旋转水冲下入护管等措施来提高探杆稳定性；采用小直径大吨位探头，并在探杆与触探孔壁之间注入润滑剂等措施来减少探杆摩擦力，增加静力触探的深度，使其满足高速铁路、地铁等项目的勘察深度要求。目前，该技术在天津地区最大测试深度为75米，有效破解了常规静力触探不易穿透硬层的难题，满足了勘察要求。

 近两年，地路院在适宜的地区，如廊涿固保城际铁路、霸商铁路、石衡沧港城际铁路等项目中都大量采用了深层静力触探技术，有效保证了勘察质量、提高了勘察效率，节约了勘察成本。

隧道质量检测和基底岩溶探测有妙方

       近年来，中国铁设在铁路路基、桥梁和隧道工程检测业务方面获得了长足发展，尤其是利用综合检测法解决了在隧道质量检测和基底岩溶探测中遇到的难题，以高水平的检测技术服务和良好的服务态度获得了建设单位的广泛认可。

       隧道质量检测包括对隧道初支和二衬衬砌厚度、衬砌密实度、衬砌后空洞、衬后回填密实度和衬砌强度的检测。中国铁设地路院在解决常规检测的同时，自主创新利用地质雷达法解决隧道衬砌后空洞规模的定量检测，实现了对空洞空间位置和空洞体积定量解释和判定，为建设单位组织后续缺陷处理提供了翔实的数据，获得各方一致好评。

       基底岩溶探测为近年来地路院新开展的检测业务，包括隧道基底岩溶探测和路基基底岩溶探测。目前，该方法已经在西南地区基底岩溶探测工作中发挥主要作用，发现了多处重大基底岩溶，为后期铁路安全运营提供了可靠保障。

       2017年，地路院共中标6个隧道质量检测和基底岩溶探测项目。在中国铁设成规模承揽桥检工作中，地路院共完成了大莱龙铁路全线180余公里77座控制性桥涵400余孔跨的现状普查、无损检测、静动载试验及提速试验等作业内容，涉及普通混凝土梁、预应力梁、钢桁梁及轻型墩等多种构造形式，为大莱龙铁路扩能改造设计工作提供了充分技术依据。

旋转触探，一项方便经济的技术

       为研制出性能稳定、操作方便、经济实用的新型触探设备，中国铁设地路院对原位测试技术进行了开发研究，创新研发出了旋转触探新技术。

       旋转触探是将一定规格和形状的探头按一定的速率和转速旋转贯入土中，同时测记螺旋锥头在旋转贯入过程中所受的贯入阻力、旋转扭矩及排土水压的测试方法，是中国铁设原创的原位测试新方法。这一方法包含旋转触探测试仪器设备，可以贯入、旋转、给水于一身的旋转触探车，可以同时测定压力、扭矩、水压力的传感器，数据采集处理仪等成套装置和操作工艺。目前，旋转触探技术已在天津枢纽大北环线等多条铁路及地铁项目的地质勘察中得到了推广应用。

       经过多项技术难关，该项技术可以连续测试较深地层的力学参数，满足不同工程的需要，特别是能够满足高速铁路桥梁桩基持力层的选择和地基沉降计算的需要。在实际工作中，旋转触探可穿透硬层，在天津地区最大土层测试深度为86米，实现了勘察数据采集自动化、处理智能化，对拓展原位测试技术、提高勘探质量、缩短勘探周期、节约勘探经费具有重大意义。

       旋转触探自2001年研发以来，共获得了4项国家发明专利（专利号：ZL200810151891.5）、9项实用新型专利授权和2项软件著作权。旋转触探测试方法获中国铁道学会科学技术二等奖，测试仪器获中国铁道学会科学技术三等奖，成果应用研究获中国铁道学会科学技术一等奖，旋转触探研究部分成果已纳入新修编的《铁路工程地质原位测试规程》送审稿中，为旋转触探测试技术的推广应用提供支持。随着旋转触探在工程应用中不断总结完善，旋转触探测试技术的应用前景将更加广阔。