1、1、地基系数K30检测1.1 名词解释地基系数K30地基系数K30是表示土体表面在平面压力作用下产生的可压缩性的大小。它是用直径为300mm的刚性承载板进行静压平板载荷试验，取第一次加载测得的应力位移（s）曲线上s为1.25mm所对应的荷载s，按K30=s1.25计算得出，单位:MPa/m。1.2国内外发展现状二十世纪三十年代开始美国提出的压实度指标，即压实系数K、相对密度Dr或孔隙率n至今仍然作为世界各国路基设计及施工控制的土的压实质量标准。虽然压实度为参数的路基压实质量标准具有击实试验指导现场施工、现场检测简便等优点，但是，对于高速铁路或其他对强度指标要求严格的情况，仅靠压实度参数来反映填
2、土的压实质量就有其局限性。为了保证路基填土的强度指标，七、八十年代，许多国家开始用强度及变形指标作为路基填土质量控制参数，即所谓的“抗力检测法”。其中包括美国的CBR（加州承载比值）标准，德国、法国、奥地利和瑞士等国家的静态变形模量Ev2 标准，日本的地基系数K30 标准等。可见，采用强度及变形参数作为控制指标是路基质量标准的一大进步。我国铁路系统自1985年大秦线施工引入K30平板载荷试验以来，在铁路建设中已经逐步推广应用。从二十多年K30在我国铁路系统应用的情况来看，无论是仪器设备、试验方法,还是设计标准均已比较成熟。地基系数K30已成为新线铁路控制基床和路堤填料压实质量的主要指标之一，并
3、已正式列入铁路路基工程质量检验评定标准(TB10414-98)和铁路路基设计规范(TB10001-99)。K30平板载荷试验作为一种强度及变形指标，能够直观地表征路基刚度和承载能力。我国参照日本JISA1215-1995年修订版公路的平板载荷试验方法和德国的DIN18134平板载荷试验-1993年修订版，并吸收近年来的科研成果和施工经验，同时针对实际应用中存在的问题，制订了“K30平板载荷试验”方法，该方法首次正式纳入2004年4月1日起开始实施的铁路工程土工试验规程（TB101022004）。1.3 K30平板载荷试验的适用条件和要求对平板载荷试验测试值大小的影响因素很多。包括填料的性质、级
4、配、压实系数、含水率、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。为了规范试验过程，提出了平板载荷试验的适用条件和要求。1.3.1 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。根据秦沈客运专线的经验，K30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。1
5、.3.2K30平板载荷试验的测试有效深度范围为400500mm。由于K30平板载荷试验成果所反映的是压板下大约15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。1.3.3对于水分挥发快的均粒砂，表面结硬壳、软化、或因其他原因表层扰动的土，平板载荷试验应置于扰动带以下进行。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。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
6、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。为此，现场测试应消除土体含水量变化的影响。1.3.4对于粗、细粒均质土，宜在压实后24h内进行。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。若在碾压完毕后23 d再进行K30测试，这样虽然K30测试结果提高了，满足了K30的设计要求。但这样做会造成K30测
7、试结果无可比性、不可信。因此，为了检测路基填筑质量而进行的K30试验，只有在碾压完毕时一定时限内进行测试才有意义。1.3.5测试面必须是平整无坑洞的地面。对于粗粒土或混合料造成的表面凸凹不平，应铺设一层约23mm的干燥中砂或石膏腻子。此外，测试面必须远离震源，以保持测试精度。细粒土（粉砂、黏土）只有在压实的条件下方可进行检测。在不确定的情况下，要对地面不同深度进行检测，地面以下最深至d(d=承载板直径)。1.3.6雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。1.4 仪器设备1.4.1荷载板：荷载板为园形钢板, 其直径为30cm、板厚为25mm。荷载板上应带有水准泡。1.4.2加载装置：1）液压千斤
8、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。2）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。3）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。4）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。5）当使用测力计直接测量加荷荷载时，测力计精度应达到1。1.4.3反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10kN。 1.4.4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
9、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34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。1.4.5其他：铁锹、钢板尺（长400mm）、毛刷、圬工泥刀、刮铲、水准仪、铅垂、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮阳挡风设施等。1.5试验仪器的校验要求1.5.1测试地基系数时，应对仪器进行测试校验。1.5.2新仪器进行试验的三个月内，应每月标定一次，以作出相应误差修正。当三次标定误差小于5%时，仪器进入稳定期。1.5.3仪器每次投入新工点或每年必须予以校验一次。1.6试验操作步骤1.6.1场地测试面应进行平整，并使用毛刷
10、扫去松土。当处于斜坡上时，应将荷载板支撑面做成水平面。1.6.2安置平板载荷仪：1)将荷载板放置于测试地面上，应使荷载板与地面良好接触，必要时可铺设一薄层干燥砂（23mm）或石膏腻子。当用石膏腻子做垫层时，应在荷载板底面上抹一层油膜，然后将荷载板安放在石膏层上，左右转动荷载板并轻轻击打顶面，使其与地面完全接触，与此同时可借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。2)将反力装置承载部分安置于荷载板上方，并加以制动。反力装置的支撑点必须距荷载板外侧边缘1m以外。3)将千斤顶放置于反力装置下面的荷载板上，可利用加长杆和通过调节丝杆，使千斤顶顶端球铰座紧贴在反力装置承载部位上，组装时应保持千斤顶垂直不出现倾
11、斜。4)安置测桥，测桥支撑座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支承点1m以外。测表的安放必须相互对称，并且应与荷载板中心保持等距离。1.6.3加载试验：1)为稳固荷载板, 预先加0.01MPa荷载，约30秒钟，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，应在下沉量稳定后，读取荷载强度和下沉量读数。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。1.6.4当试验过程出现异常时(如荷载板严重倾斜, 荷载板过度下沉), 应将试验点下挖相
12、当于荷载板直径的深度，重新进行试验。对出现的异常应在试验记录表中注明。1.7试验结果计算及制图1.7.1 根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线，见图1。图1.荷载强度下沉量S关系曲线1.7.2 从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉量基准值时的荷载强度，并按下式计算出地基系数：K30=s/ss （1）式中：K30 由直径30cm的荷载板测得的地基系数（MPa/m），计算取整数。- -S曲线中ss =1.2510-3m相对应的荷载强度(MPa)。ss 下沉量基准值（=1.2510-3m）。1.8试验记录格式表1 K30平板载荷试验记录工程名称 填料类型 试验编号 工程地点 填层厚度 试验日期施工
13、单位 检测里程 试验人员荷载板直径 检测标高 试验负责人 加载顺序荷载强度(Mpa)油压表读数P压(Mpa)下沉量s(mm)(百分表读数)荷载板中心下沉量（mm）表1表2表3平均预压0.01复位0.0010.0420.0830.1240.1650.2060.24复核 年 月 日 试验 年 月 日1.9随机误差校正1.9.1由被测土体表面状态影响,所出现的随机误差可通过作图法和K30 ADJUST程序进行校正。1.9.2 作图法校正见图2所示。图2. 随机误差的校正示意1)当试验结果如图中曲线时，曲线经坐标原点，可不校正。2)当试验误差结果如图中曲线时，应在曲线出现明显拐点的位置沿正常曲线延伸,
14、使交S轴于O1点,此时零点下移S,标准下沉量应为S1=Ss+S，并由此对应的荷载强度计算出Ks值。3)当试验结果如图中曲线时，应在曲线出现明显拐点的位置沿正常曲线曲率延伸,使交S轴于O3点，此时零点上移S，标准下沉量应为S3=SS-S，并由此对应的荷载强度计算出KS值。1.10 K30平板载荷试验仪校验方法1.10.1 K30平板载荷试验仪在使用中应定期进行校验,以消除由于仪器自身系统液压阻力变化所引起的测量误差。通过校验测定出实际加载值或实际荷载板正应力值与系统压力表读数值之间的相关关系，建立其回归方程，并经整理绘制成图表，以作为K30平板载荷试验的计算基础。1.10.2 K30平板载荷试验仪校验的技术条件1 试验仪配置的压力表、百分表（或电子数显表）应定期送检进行计量标定。2 试验仪液压系统应不渗漏油。3 用于校验的压力支架或压力机的承载能力应大于50 kN。4 用于校验的压力机的计量误差应小于10 N，压力传感器计量误差应小于5N。
