路基填筑压实质量检测的K30 试验各因素变化规律

周绍兵

（中铁一局集团第五工程有限公司，陕西 宝鸡721000）

1 试验设计

1.1 路基填料土工参数

试验工点的路段是30t 轴重铁路DK92+064+475 以及DK93+526+759，以该路段为研究对象的主要原因是该地地势较低，线路主要以填方的形式通过，路堤的中心高度为5m～6m，经调查分析填料颗粒试验可知：2mm～5mm 粒径为0.05%左右，0.075mm～2mm 粒径为0.28%左右，0.005mm～0.075mm 粒径为82.97%左右，其余是0.005mm 以下粒径。

1.2 试验方案

为进一步明确K30试验值在各种因素影响下，其预压荷载以及填土含水分布状况等变化状态，以实际施工进度为基础，挑选基床下面位置处的路堤之中的多个土层[1]，制定以下试验方案：

1）在标准状态下，对粉质黏土填料做K30试验，得出15 个点测试数据。

2）在各种加载变形时间处于稳定标准状态下，对粉质黏土填料进行K30试验，该试验的加载间隔分别是2min 以及3min，一共进行16 个点的测试，试验分成8 组。

3）在各种预压荷载状态下，对粉质黏土填料进行K30试验，该实验的预压荷载主要分为4 种，分别是0.02MPa、0.04MPa、0.06MPa 以及0.08MPa，共进行8 个点的测试，试验分成2 组。

4）在各种含水状态下，对粉质黏土填料进行K30试验，试验分成3 组，实验结果由对比浸水以及不浸水的填料得出。

2 试验设备

进行检测试验时，所用设备如下：

1）液压千斤顶：该设备输出压力的最大值可达到700N/cm2，精度为0.4 级。

2）反力设备：反压机械主要包括平地装置以及装载装置等。

3）其他设备：承载板、支撑座、水平尺、刮刀等。

3 试验数据与分析

3.1 压力表标定

压力表数据和压力板底的荷载强度关系如下：

式中，P为油压表，MPa；δ为压力板实际底荷载强度，MPa。

3.2 标准条件下的K30 试验

在一般情况下，对DK92+064+475 基床以下路堤中的多个土层做K30试验，测试的数量为15 个，具体数据见表1。

表1 标准条件下K30 试验数据表

由数据可知，该实验结果的平均数据在94.3MPa/m 左右，加载试验进行时，荷载稳定时间大都在5min 左右。

3.3 分级加载时间间隔不同条件下的K30 试验

当荷载时间为2min 时，进一步对DK93+526+759基床以下路堤中的填土层做K30试验，其中，测试点的数量为19 个，具体试验数据如下：最大值为175MPa/m，平均值为96.3MPa/m，最小值为41.5MPa/m，均方差为32.1MPa/m，变异系数为0.333。

当加载稳定时间为2min 时，进行K30试验的路段和处在标准状态下的K30试验路段之间距离1km 左右，路基填料都位于一个取土场，因此，试验数据具有良好的参考价值[2]。由表1 以及上述数据可知，当加载时间为2min 时，K30试验的平均值为96.4MPa/m，但试验规程的平均数值为94.3MPa/m，两者相差1.02%，测试值差异比较小，然而两者的加载稳定时间差距悬殊，前者是后者的40%，由此可知，前者的检测效率要远远高于后者。

3.4 不同预压荷载条件下的K30 试验

使用DK92+064+475 以及DK26+759 两个路段之处的基床以下路堤填土进行K30试验，由此进一步研究预压荷载变化对K30数值所造成的影响，具体曲线变化范围见图1。

图1 K30 随预压荷载变化曲线

从图1 可知：在预压荷载数值增加的情况下，K30逐渐变大。当预压荷载比0.04MPa 小或比0.06MPa 大的时候，K30值呈现缓慢增长状态，当预压荷载处于0.04MPa～0.06MPa 时，K30数值的增加最为明显。

之所以增加预压荷载，主要是为避免承载板在和测试面进行接触时产生变形[3]。随着预压荷载的变大，荷载-沉降具体变化情况见图2。通过分析可得：如果预压荷载比较小，那么不可能消除荷载板和测试面之间存在的变形问题，初始时间荷载-时间曲线呈现下凹状态，倘若此时不加以改正，那么得出的K30测试值则会偏小；倘若预压荷载正好可消除变形，那么就说明荷载-时间曲线是正常的，K30测试值也具有说服力；如果预压荷载较大，初始时间荷载-时间曲线的变形比较缓慢，那么会使K30数值较大。

图2 不同预压荷载下的荷载-沉降曲线

3.5 填土不同含水条件下的K30 试验

在含水量不同的情况下，进一步对DK92+064+475 的基床以下位置处的路堤填土做K30试验，研究含水条件对K30数值造成的干扰，具体数据见表2。

通过分析表2 可得：浸水以后的路基实际含水率达到20.9%，但K30值减少到66.2MPa/m。

表2 不同含水率条件下的K30 试验数据对比

通过分析上述试验，得出以下结论：

1）倘若改变K30试验的标准，那么会使K30试验数值发生变化，倘若将变形稳定的标准变成2min～3min 时间间隔标准，那么试验数值会在5%以内有所变化，并且测试时间会大大减少，大约减少40%～60%，检测速度显著提高。

2）实践表明，K30试验的具体数值与预压荷载密切相关，两者是正相关的关系，以≤0.04MPa 的实际预压荷载最为合适。

3）当路基的主要填料是细颗粒土时，填土的实际含水量从处于最优含水量条件下的项目碾压状态变成接近饱和的状态，此时K30值明显减少，大概比原来少50%。所以，路基填筑工程施工过程中，施工者要重视填料的实际含水量，明确含水量的变化范围，加强建设防排水体系的力度，让路基保持优良状态。

4 结语

综上所述，K30试验为铁路路基项目之中不可缺少的试验，是检测填土压实实际质量水平的关键，预压荷载的大小以及路基填土的含水量等因素都会影响K30试验的结果，所以各大项目在进行K30试验时，要严格控制各种条件，得出准确数据，为项目提供参考标准。