探析鐵路路基質(zhì)量檢測(cè)K60平板荷載試驗(yàn)

張忠正（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，西安 710021）

探析鐵路路基質(zhì)量檢測(cè)K60平板荷載試驗(yàn)

張忠正
（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，西安 710021）

地基系數(shù)K60能夠直觀地反映路基沉降量同載荷量之間的相互關(guān)系，是檢測(cè)鐵路路基壓實(shí)程度，保障列車(chē)運(yùn)行安全的重要參數(shù)指標(biāo)。本文簡(jiǎn)要介紹了K60平板荷載試驗(yàn)的基本原理，并具體分析了K60平板載荷試驗(yàn)在張?zhí)畦F路路基檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用。

鐵路路基；質(zhì)量檢測(cè)；K60平板；載荷試驗(yàn)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.205

1　引言

鐵路路基質(zhì)量直接關(guān)系著列車(chē)運(yùn)行的安全性、可靠性和舒適性，地基系數(shù)K60能夠直觀地反映路基沉降量同載荷量之間的相互關(guān)系，是檢測(cè)鐵路路基壓實(shí)程度，保障列車(chē)運(yùn)行安全的重要參數(shù)指標(biāo)，對(duì)確保鐵路路基建設(shè)起著至關(guān)重要的作用。

2　K60平板載荷試驗(yàn)的基本原理

地基系數(shù)K60是評(píng)價(jià)路基預(yù)估填筑物沉降、檢測(cè)路基容許承載力以及觀測(cè)路基土變形的主要指標(biāo)。K60平板荷載試驗(yàn)的原理是對(duì)直徑為60cm的承載平板施加不同等級(jí)的載荷量，觀測(cè)路基沉降量同載荷值的相關(guān)性，待沉降量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值1.25mm時(shí)，停止試驗(yàn)，繪制出荷載—沉降的關(guān)系曲線，并計(jì)算出地基系數(shù)K60的數(shù)值，進(jìn)而反映出鐵路路基的壓實(shí)質(zhì)量。

3　K60平板載荷試驗(yàn)在張?zhí)畦F路路基檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用

張?zhí)畦F路是目前我國(guó)新建的重載鐵路，該鐵路起自張家口孔家莊，經(jīng)過(guò)萬(wàn)全、宣化、灤平等站，止于曹妃甸北站，全線長(zhǎng)度528.5km。本項(xiàng)目部任務(wù)段位于華北燕山運(yùn)動(dòng)隆起地帶，山高坡陡，河谷縱橫，是地形崎嶇的深山區(qū)。總的地勢(shì)北高南低，平均海拔500m左右，最高山峰觀星臺(tái)海拔960.4m，河谷最低海拔為280.2m，一般谷嶺高差300～500m，山脊多呈見(jiàn)棱角狀，難以攀爬；溝谷切割較深，沖積、崩塌礫石林立。

該條鐵路路基基床采用塊石填筑，壓實(shí)厚度為60cm，填料顆粒最大粒徑＜400mm，填料粒徑不能超過(guò)壓實(shí)厚度的2/3。采用該填料填筑之后，然后采用LSS220型壓路機(jī)，在松鋪厚度為75cm時(shí)，靜壓1遍，弱壓一遍，強(qiáng)振壓2遍，再靜壓1遍后，壓實(shí)厚度為60cm，松鋪系數(shù)為1.25。碾壓后基床底層各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求之后再對(duì)K60平板載荷試驗(yàn)。

圖1　K60平板載荷試驗(yàn)設(shè)備示意圖

3.1安裝試驗(yàn)設(shè)備

為了獲取準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在進(jìn)行試驗(yàn)之前首先要在測(cè)量區(qū)域安裝試驗(yàn)設(shè)備，測(cè)量設(shè)備具體如圖1所示。從而保證測(cè)量數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。首先將承載板放置于檢測(cè)區(qū)域并與路基完全接觸，若二者間存在間隙，可選用干燥砂石或石膏膩?zhàn)觼?lái)進(jìn)行填充，從而保證待承載板與路基完全接觸。然后將反力裝置置于承載板的正上方且加以制動(dòng)，再將千斤頂垂直地立于承載板上方，并且保證其能夠接觸到反力裝置，最后開(kāi)始安裝測(cè)橋和沉降測(cè)量表，測(cè)橋的安裝主要是放置支撐座的位置，其距離反力裝置支撐點(diǎn)不應(yīng)小于 1m，將支撐梁放置于兩個(gè)支撐座之上并根據(jù)支撐梁上的水準(zhǔn)儀將其調(diào)整水平。沉降量測(cè)表安裝在測(cè)表支架上，測(cè)表支架才用永久性磁鐵放置于承載板上，兩個(gè)測(cè)表安裝位置必須相互對(duì)稱(chēng)。

3.2進(jìn)行載荷試驗(yàn)

首先以 0.02MPa 荷載進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓時(shí)間約為 30s，然后卸除荷載，并將壓力測(cè)表和沉降量測(cè)表的讀數(shù)調(diào)至零。目的是為了讓試驗(yàn)點(diǎn)路基面上的松動(dòng)土層壓實(shí)并穩(wěn)固承載板。其次通過(guò)手動(dòng)油泵進(jìn)行施加靜力荷載，每次荷載增量為 0.04MPa，當(dāng)施加完荷載后，等待荷載強(qiáng)度與沉降量值趨于穩(wěn)定后再進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，并將數(shù)據(jù)記錄與K60平板載荷試驗(yàn)表中，如表1所示。記錄完數(shù)據(jù)后施加下一級(jí)荷載。最后當(dāng)兩個(gè)沉降量測(cè)表所檢測(cè)的數(shù)據(jù)超過(guò)試驗(yàn)規(guī)程所要求的基準(zhǔn)值（1.25mm）時(shí)，或當(dāng)試驗(yàn)人員根據(jù)所記錄的荷載數(shù)據(jù)大于所估計(jì)路基最大接觸壓力，或當(dāng)?shù)竭_(dá)路基的屈服點(diǎn)時(shí)，停止施加荷載并終止試驗(yàn)。在試驗(yàn)過(guò)程中承載板如果出現(xiàn)嚴(yán)重傾斜、過(guò)度下沉等異常現(xiàn)象時(shí)，需將試驗(yàn)點(diǎn)重新下挖至相當(dāng)于承載板直徑的深度，然后重新進(jìn)行試驗(yàn)，并在記錄表中進(jìn)行注明。

表1　K60平板載荷試驗(yàn)表

3.3地基系數(shù)K60的計(jì)算

K60平板載荷試驗(yàn)完畢后，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)填入K60平板載荷試驗(yàn)表中并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，然后根據(jù)整理的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在荷載強(qiáng)度σ 與沉降量s 組成的坐標(biāo)系中描繪出各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)，并手工繪制荷載 沉量關(guān)系曲線，坐標(biāo)系如圖 2 所示。在采用手工描繪曲線時(shí)，應(yīng)使曲線圓滑，且盡量接近各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

圖2　K60平板試驗(yàn)下荷載強(qiáng)度與路基沉降量的曲線關(guān)系

總之，K60平板載荷試驗(yàn)是檢驗(yàn)鐵路路基質(zhì)量的重要方法，它能夠客觀地反映出路基沉降量與荷載強(qiáng)度之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)路基施加不同的載荷強(qiáng)度便可獲取路基沉降數(shù)據(jù)，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，繪制二者之間的曲線關(guān)系，從而計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)沉降量（1.25mm）下地基系數(shù)K60。

［1］齊友峰.重載鐵路高填方路基豎向應(yīng)力分布規(guī)律研究［D］.石家莊鐵道大學(xué)，2015（06）.

［2］曾佳，王紅平，李晴.路基壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)分析指標(biāo)相關(guān)性研究［J］.鐵道建筑，2013（12）.