地基系数K30

地基系数K30前言：几十年来，我国铁路路基的设计和施工质量控制标准主要是采用压实系数、相对密度及孔隙率等压实度参数。虽然以这些指标作为路基填筑质量检测标准，对路基填土具有检测方便、结果直观等优点，但是这些物理参数仅能间接反映填筑土层的力学性能。在某些情况下，如当取用较差的C类土时，即使路基填土达到设计的压实度，但其强度指标仍然较低，不能满足路基的要求。所以，对于高速铁路或其它对强度及变形指标要求严格的路基，不能只用压实度参数监控路基填筑压实质量。为了保证路基填土的强度及变形指标作为路基填筑质量控制标准，引入如地基系数K30指标、加州承载比CBR，Evd动态变形模量等。1.概念：作为秦沈客运专线路基施工质量控制的重要指标——地基系数K30,在我国铁路建设史上是第一次正式作为路基质量控制指标应用,该检测方法是从日本引进而来的.所谓K30方法式用直径为30cm的承压板做载荷试验，通过逐级加载得到逐级加载下的沉降量，K30值大小一般是相应与沉降量为0.125cm时的单位荷载，表达式为:0.1250.125308p0.125pspΚ0.1250.125308p0.125pspΚ通过K30平板荷载试验检测地基系数K30值，是评价路基是否有足够的强度和抗变形能力的重要手段，也是确定路基容许承载力的现行测试方法。2.物理意义K30值是指地基产生0.125cm沉降量需要施加的压力强度值。当K30值大时，说明地基刚度大，当K30值小，则表示地基刚度小。K30值是一个能反映路基强度与变形参数的承载力指标。因此采用地基系数K30作为路基压实度的控制指标确有其必要性。3.K30平板荷载试验K30平板荷载试验是在平整好的压实表面安放直径为30cm的圆形承压板，再安装好千斤顶、测力仪、百分表，然后施加预压荷载，检测反映路基强度与变形参数的承载力指标的试验方法。K30平板载荷试验适用于粒径不大于荷载板直径1/4的各类土和土石混合填料，测试有效深度范围为400～500mm。仪器适用于粗、细粒土和土填压实后的路基、基层等的地基系数的测试，也可以用于计算均匀地基土的变形模量。K-30型平板载荷测试仪主要技术参数：1.荷载板直径：300mm2.千斤顶加载能力范围：0～30T3.千斤顶行程：120mm4.测桥跨度：3000mm5.手动测泵额定压力：70Mpa6.压力测试范围：0～40Mpa7.位移测试范围：0～10mm加载试验：1)为稳固荷载板，预先加0.01MPa荷载约30s，待稳定后卸除荷载，将百分表读数调至零或读取百分表读数作为下沉量的起始读数。2)以0.04MPa的增量，逐级加载。每增加一级荷载，当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1％时，读取荷载强度和下沉量读数，然后增加下一级荷载。3)当总下沉量超过规定的基准值（1.25mm），或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或者达到地基的屈服点，试验即可终止。（具体试验方法可参考《铁路工程土工试验规程》（TB10102－2004））路基K30检测4.K30的适用性分析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。因此,K30作为一种检测方法并不是什么样的路基条件都是可以适用的,仅适用于均匀地基土(如粗、细粒土)地基系数K30的检测,对于拌和较均匀的级配碎石也是符合测试要求的,而对于颗粒不均匀的碎石土,其K30检测就难以得出准确可靠的测试结果,甚至会导致对实际施工质量作出错误的判断。5.K30影响因素分析研究对K30测试值大小的影响因素很多,包括填料的性质、级配、压实系数K、含水量W、碾压工艺、最大干密度、最佳含水量、试验操作方法及测试面平整度等。各因素对K30测试值的影响做以下分析。5.1填料因素对K30测试值的影响不同的填料由于颗粒级配组成有较大的差异,决定了最大干密度和最佳含水量差别很大,因而不同的填料其K30测试值就有较大的差别。砂粘土的K30值为120～140MPa/m,砾砂及中砂土其K30值为120～200MPa/m,级配碎石其K30值为190～240MPa/m,因而选用颗粒级配良好的填料是提高K30测试结果关键的内在因素。5.2施工工艺对K30测试结果的影响施工工艺是决定K30测试结果大小的主要因素K30测试值随碾压遍数的增加而增大。5.3含水量对K30测试结果的影响一般来说,控制在最佳含水量附近施工,路基压实系数较高,路基质量好,基床表面刚度较大,K30测试结果较高。但是由于受季节及天气气温变化的影响,其水分的蒸发程度不同,含水量差别较大,因而含水量为一变量。实践证明,碾压完毕后,路基含水量大时,K30测试结果就小;含水量小时,K30测试结果就高。由于击实土处于不饱和状态,含水量对其力学性质的影响很大,这就造成K30测试结果因含水量变化而离散性大、重复性差。5.4测试时间对K30测试结果影响分析在进行K30测试时,发现不同时间的K30测试结果差别较大,尤其对级配碎石来讲更为明显。这是由于不同的检测时间,其路基的含水量及板结强度不同。因此,为了检测路基填筑质量而进行的K30试验,只有在碾压完毕时进行测试才是有意义的。6.不利因素：在检测路基土压实系数的基础上，通过平板荷载试验检测路基的承载力指标，是比较全面评价和监控路基填筑质量的重要手段。由于K30平板荷载试验是静力、逐级加载、检测时间较长，试验点过多影响施工进度；在需要较全面检测地基系数K30指标的路桥、路涵过渡段用K30平板荷载试验难以施加反力。该检测方法需要大型配重设备的配合，并且检测速度慢、占用较多的检测人员和场地。7.结论(1)K30作为路基施工质量的一种测试方法是完全可行的,但必须对其测试方法的各个方面有明确规定和要求,并制定具体而又具可操作性的测试规程,以统一标准,确保测试数据准确、可靠。(2)K30测试装置在使用前必须进行标定和修正,消除其系统误差,从而保证测试精度和测试结果准确可靠。并应对其标定方法、标准作出明确规定,且标定周期不应超过1个月。(3)影响K30测试结果的因素很多,但含水量变化是造成K30测试结果偶然误差的主要因素,也就是说K30测试结果具有时效性。因而,必须对K30测试的测试时间作出具体的规定,只有在碾压完毕时进行K30检测,其测试结果才是有意义的,否则其检测结果就无可比性。(4)K30作为一种路基施工质量的测试方法,是有其适应性的,只适应于颗粒较均匀的路基及级配碎石的检测。对于颗粒不均匀,尤其是对会有较大颗粒的碎石土等是有其局限性的,应对此作出具体规定和要求。