铁路路基现场K30平板荷载试验研究

铁路路基现场 K30平板荷载试验 研究

钟伟亮

中铁上海工程局集团第五工程有限公司 广西南宁 530200

摘要：路基工程在铁路项目中占据着举足轻重的地位，其质量的好坏直接影响到整个铁路项目的建设质量，所以加强路基质量的检测就显得尤为必要，K30平板载荷试验,作为一种检测路基压实质量有效的现场试验方法,目前已广泛地应用于铁路路基现场施工。本文对铁路路基施工现场的K30检测方法进行研究，希望能够给铁路建设工作人员提供参考。

关键词：铁路； 施工现场；路基； K30

1 路基现场K30试验简介
　　基础系数K30试验是一种可以有效控制现场路基压实质量的常用试验方法，它已成为高铁以及客货共线铁路控制基床及其表层以下的过渡段中对砾石充填进行分级以及在基床下进行路堤压实质量的主要方式之一。基础系数K30用于通过直径为300mm，厚度为25mm的载荷板测量下沉量1.25mm的地基系数。地基系数是对应于下沉量参考值（125mm）的载荷强度和下沉量参考值的比率（单位为MPa/m）。
2 K30平板荷载适用条件及要求

2.1 K30平板荷载适用条件

K30平板载荷试验适用于粒径不大于载荷板直径1/4的各类土和土石混合填料。由于K30的荷载板直径只有300mm．因此对所填路基土的颗粒粒径和级配有一定的限值，否则颗粒粒径过大，级配不均匀，K30的测试结果就会带来较大的误差，难以真实反映路基的压实情况。

K30平板载荷试验的测试有效深度范围为400～500mm。由于K30平板载荷试验成果所反映的是压板下大约1.5倍压板直径深度范围内地基土的性状，因此要想真实全面地反映更深土层的情况，尚需结合其他的检测手段进行综合评定。

2.2 K30平板荷载试验装置要求

2.2.1荷载板

荷载板为圆形钢板, 其直径为30cm、板厚为25mm。荷载板上带有水准泡。

2.2.2加载装置

液压千斤顶与手动油泵, 通过高压油软管连接。千斤顶顶端应设置球铰，并配有可调节丝杆和加长杆件，以便与各种不同高度的反力装置相适应。选用荷载应大于或等于50kN。

液压油软管长度至少为2m，两端应装有自动开闭阀门的快速接头，以防止液压油漏出。手动液压泵上应装有一个可调节减压阀，可准确地分级对荷载板实施加、卸载。测压表量程应达到最大试验荷载的1.25倍, 精度不低于0.6级。

2.2.3反力装置

反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10kN。

2.2.4下沉量测量装置

下沉量测量装置由测桥和测表组成。测桥是用于安装测表固定支架或作为测表量测基准面，由长度大于3m的支撑粱和支撑座组成，当跨度为4m时其截面系数应大于或等于8cm3。测表宜配置3～4个精度为0.01mm的百分表或电子数显百分表, 量程应不小于10mm, 每个测表应配有可调式固定支架。
3铁路路基施工现场K30检测要点

3.1平整测试面
　　在铁路路基现场检测工作开展前，应该根据测试要求合理选取测试区域的位置。所选地面应保持平整。通常情况下，应将1个承载板放在需要检测的地面上。在这一过程中，应该使承载板和地面之间接触良好，若接触不好，则需要铺一层2至3厘米厚的干沙。需要引起重视的是，实验对象的状态在测试过程中不能有变化。此外，应避免砾石或大颗粒存在，在安装的时候中无法测量点表面的压实工作。若测试表面位于斜坡上，则能够使用承载支撑表面作为水平面。
　　3.2安装K30平板载荷仪
　　（1）主要是把直径约为300mm、厚度约为25mm的刚性荷载板放到测试地面上，保證二者之间进行有效接触，在有需要的状况下可铺些干燥沙，之后可借助于荷载板上的水准仪亦或者水准泡进行水平调整。
　　（2）反力装置的承载部分主要在下荷载板上安装，并且该装置用于制动。反力装置需要在距荷载板外边缘1m的距离处提供支撑点。
　　（3）将千斤顶放在反力装置下方的荷载板上，并调节螺杆，使反力装置的支撑部分与千斤顶顶部的球形接头相互紧密接触。在组装的时候必须要谨记，金色圆顶的顶部一定要垂直且勿倾斜。
　　（4）放置侧桥。侧桥支撑在进行设定时，需要将其放置在距反力装置支撑点1m处，并位于荷载板的外边缘。检测仪表在进行装设的时候与其保持对称，同时要和荷载板中心适当保持间距。
　　3.3加载实验
　　（1）为了使荷载板更为稳固，可以在荷载的30秒内增加001MPa的压力，在数据稳定显示后将其释放，之后将数据记录在百分表上，且把记录数据用作检测的初始读数。此外，还能够把百分表调整到0读数。
　　（2）逐级增加载板上的压力。通常情况下，添加的数据约为0.05MPa，且逐步加载。对于每个额外的负载水平，必须根据特定要求获取所需的读数。记录下沉量和载荷强度等数据。在满足记录要求之后需要增加载板上一级。
　　（3）若下沉总量超出1.25mm的指定参考值，亦或某个荷载强度大于预期的最大接触压力值，则需要停止实验。若在实验的过程中出现荷载板下沉幅度较大亦或者倾斜等异常状况，则需要在挖掘实验点后开展实验，挖掘的深度应等同于载板的直径。需要注意要将发生的异常情况认真进行记录，便于下次碰到同类情况时可以及时进行处理。

4强化铁路路基施工现场K30检测措施
　　4.1注重检测仪器设备的维护管理
　　在铁路路基工程建设中，保证检测实验质量是保障路基质量的重要基础。在路基工程现场工作开展过程中，工作人员应需要注重检测仪器设备的管理工作。

首先，在检测仪器设备采购的时候，应结合项目特点和现场实际需求去挑选适宜的检测仪器以及设备类型，其性能需要与铁路行业的测试标准相符。其次，应强化检测仪器设备的日常维护管理。在对新仪器进行检测的3个月内，需要每月校准1次，从而纠正对应的错误。当3次校准误差不超过±5的时候，意味着仪器设备较为稳定。此外，每年至少需要对仪器进行1次校验。第三，在检测仪器设备运用的时候，工作人员应该认真对每次使用进行记录，为仪器的维护和保养给予依据，不断提升检测仪器的标准化水平。
　　4.2利用内插值法计算K30系数

利用应力—位移关系曲线可以直接读出基准下沉量对应的荷载强度，进而计算K30系数。但这样得出的结果往往带有很大的误差，而且不方便现场得出试验结论。经过研究大量试验数据，发现利用内插值法可以比较精确的计算出试验结果。

找出基准下沉量（即1.25mm）前后相邻的两个沉降量，设其分别为S1、S2，它们对应的荷载强度为σ1、σ2，求出S=1.25mm时对应的荷载强度计算如下：

（S-S1）／（S2-S1）=（σ-σ1）／（σ2-σ1） 简化可得：

σ=σ1+（S-S1）*（σ2-σ1）／（S2-S1）最后根据计算式计算出K30地基系数。

4.3保证检测实验人员的职业素养
　　铁路路基检测实验的专业性要求极强，对检测人员的技能以及工作素养要求较高，要求测试人员要懂得一定的检测专业技术，而且还应具有处理检测相关问题的能力，这样可以确保每个测试均可以正常开展。此外，要求检测人员具备较高的专业素质。每位检验人员必须经过特殊培训并获得相关检验资格证书后方可被上岗，以提升检测实验的准确性，为铁路工程路基工程质量提供强有力的技术支撑。
参考文献：

[1]蒋志军.高速铁路路基形变检测系统设计[D].西华大学,2014.81.
[2]张万虎.铁路路基K30试验检测方法分析与研究[J].工程建设与设计，2017（8）：61-63.