摘要：路基压实质量是路基工程施工质量管理最重要的内在指标之一。因此路基压实质量检测成为保证高铁路基施工质量最为重要的一个环节。现行《高速铁路施工质量验收标准》（TB10751-2010）中共要求了四种检测指标，分别是压实系数K，地基系数K30，动态变形模量Evd以及静态变形模量Ev2。现场实际施工中以前三种指标控制较为普遍，本文分别从检测原理、检测方法及影响因素等方面入手。结合在实际应用中的各种情形，通过数据比对及原因分析，对在实际施工检测过程中遇到的问题做出简要的分析和探讨。
关键词：路基；压实质量；压实系数；地基系数；动态变形模量
1、工程概况
新建铁路西成客专洋县西车站路基正线双线长1.872km，路堤基床由表层和底层组成。表层填筑级配碎石，厚0.4m；基床底层填筑A、B组填料，最大粒径小于60mm，厚2.3m。基床表层和底层的底部设向两侧倾斜4%的横向排水坡。路堤基床以下填筑A、B组和C组碎石、砾石类填料，最大粒径小于75mm。基底采用CFG桩进行处理，桩长6～15.3米。CFG桩桩顶铺设60cm厚碎石垫层，垫层内铺设二层双向土工格栅。压实质量主要采用压实系数K，地基系数K30，动态变形模量Evd三项指标控制，具体参数见表1。施工中填料多采用级配不好的细圆砾及土质细圆砾。使检测工作的准确性受影响因素较多。
表1 路基填料压实标准表
2、压实系数K
压实系数K又称为压实度，是路基施工质量检测的关键指标之一，表征现场压实后的密度状况，压实度越高，密度越大，材料整体性能越好。对于路基本体、路面半刚性基层及粒料类柔性基层而言，压实度是指工地上实际达到的干密度与室内标准击实实验所得最大干密度的比值。压实度的测定主要包括室内标准密度（最大干密度）确定和现场密度试验。在路基检测中路基压实度的检测十分重要，对路基压实度检测一般用灌砂法，灌砂法是利用均匀颗粒的砂去置换试坑的体积。它是当前最通用的方法。该方法适用于测试各种土的密度。灌砂法试验过程复杂，如果现场试验条件较差，试验人员对待每一个步骤都不能认真的话，就容易出现误差。在里程为DgK196+930～DgK197+030段基床以下路堤试验段第一次压实系数检测结果汇总表（见表2）中就可以看出数据离散性过大，即不满足质量要求，又对施工没有指导意义。
表2 第一次检测压实系数汇总表
后经过认真分析，查找原因，在检测中的以下几个环节加以注意：
（1）砂要规则。每一个测点回收的量砂，不能立即用于下一个测点。量砂如确需重复使用，一定要注意晾干，处理一致，否则影响量砂的松方密度。
（2）每换一次量砂，都必须测定松方密度，漏斗中砂的数量也应该每次重做。因此量砂宜事先准备较多数量。切勿到试验时临时找砂，又不做试验；仅使用以前的数据。
（3）地表面处理要平整，只要表面凸出一点（即使1mm），使基板与地表间产生空隙，造成试坑体积人为放大，从而影响试验结果。因此一般宜采用放上基板先测定一次粗糙表面消耗的量砂。
（4）、
由于压实机械的作用效果随填筑厚度的增加而递减，因此在挖坑时试坑周壁应笔直，避免出现上大下小或上小下大的情形：这样就会使检测密度偏大或偏小。
（5）、灌砂时检测厚度应为整个碾压层厚，不能只取上部或者取到下一个碾压层中。
经过以上几点改进，在该断面第二次检测中，取得了良好的数据，具体数据见表3。
表3 第二次检测压实系数汇总表
3、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（σ—s）曲线上s为1.25mm所对应的荷载σs，按K30=σs／1.25计算得出，单位：MPa/m。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。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。
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，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。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差值，难以真实反映路基的压实情况。一般适用于均匀地基土（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果。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。
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，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试结果就小；含水量小时，K30测试结果就高，数据见表4。
表4 含水率与K30测值汇总表
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。对于粗、细粒均质土，宜在压实后2～4h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2～3 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。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2～3mm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）。雨天或风力大于6级的天气，不得进行试验。
4、动态变形模量Evd
Evd——动态变形模量是指土体在一定大小的竖向冲击力Fs和冲击时间ts作用下抵抗变形能力的参数。它由平板压力公式Evd =1.5×r×σ/s计算得出。其中Evd为动态变形模量（MPa）；r为圆形刚性荷载板的半径（mm）；σ为荷载板下的最大冲击动应力，它是通过在刚性基础上，由最大冲击力Fs=7.07KN且冲击时间ts=18ms时标定得到的，即σ=0.1MPa；s为实测荷载板下沉幅值，即荷载板的沉陷值（mm）；1.5为荷载板形状影响系数。实测结果采用公式Evd =22.5/s计算。
Evd动态变形模量测试仪及工作原理Evd动态变形模量测试仪也称“轻型落锤仪”（德文缩写：LFG），是用于检测土体压实指标动态变形模量Evd的专用仪器，见图1。该仪器的工作原理是利用落锤从一定高度自由下落在弹簧阻尼装置上，产生的瞬间冲击荷载，通过弹簧阻尼装置及传力系统传递给Ф300mm的承载板，在承载板下面（即测试面）产生符合列车高速运行时对路基面所产生的动应力，使承载板发生沉陷S，即阻尼振动的振幅，由沉陷测定仪采集记录下来。沉陷值S越大，则被测点的承载力越小；反之，越大。因此在Evd测试中要注意以下几点：
（1）测试时测试点必须远离震源。
（2）测试时应避免荷载板的移动和跳跃，必要时可通过脚踩荷载板来固定。
（3）应严格按《仪器操作使用说明书》进行操作和仪器的保养与维护。
5 结束语
总的来说，高铁路基压实质量要求高，但目前所采用的三种检测手段依然是以点代面，近两年出现的连续压实检测技术虽然覆盖面广，但存在精度不高，与现有检测指标相关性差等缺点，离完善应用还有一定距离。因此如何更好的利用现有检测手段，更科学准确的综合判定路基压实质量，依然是试验人员的永恒课题。
参考文献：
[1] 中华人民共和国铁道部．TB10751-2010，高速铁路路基工程施工质量验收标准［S］．北京：中国铁道出版社，2010．
[2] 中华人民共和国铁道部．铁建设【2010】241号，高速铁路路基工程施工技术指南［S］．北京：中国铁道出版社，2010．
[3] 中华人民共和国铁道部．TB10102-2010，铁路工程土工试验规程［S］．北京：中国铁道出版社，2010．
[4] 戴玉，赖国泉．铁路路基压实指标K30、Ev2、Evd对比分析［J］．铁道勘察，2011年，第3期：52-54．
论文作者:王康伏
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/26
标签：路基论文; 压实论文; 测试论文; 系数论文; 荷载论文; 含水量论文; 密度论文; 《基层建设》2019年第9期论文;