鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程

284《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》條文說明本條文說明系對重點(diǎn)條文的編制依據(jù)、存在的問題以及在執(zhí)行中應(yīng)留意的事項(xiàng)等予以說明。為了削減篇幅，只列條文號，未抄錄原條文。本試驗(yàn)的編制主要是參照日本JISA1215-1995年修訂版《大路的平板荷載試驗(yàn)方法》和德國DIN18134《平板荷載試驗(yàn)》-1993年修訂板，并汲取近幾年的科技進(jìn)展成果和施工實(shí)踐閱歷，同時針對在實(shí)際應(yīng)用上存在問題予以修正，以便其能適合今后施工的需要。K30-平板荷載試驗(yàn)是使用直徑為30cm的荷載板通過試驗(yàn)求出地基反力系數(shù)，以標(biāo)準(zhǔn)值K30表示。我們國家自1985年引用以地基反力系數(shù)K30值作為路基填料質(zhì)量的檢測掌握指標(biāo)以來，在鐵路系統(tǒng)均以“地基系數(shù)”為基本用語，并已正式列入《鐵路路基工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》(TBIo414-98)和《鐵路路基設(shè)計(jì)法律規(guī)范》(TB10001-99)o因此，為了統(tǒng)一起見，此次編制中仍沿用“地基系數(shù)”作為基本用語。并明確用語定義，即“地基系數(shù)”：系指以某一下沉量除與其相對應(yīng)的荷載強(qiáng)度所得出的值，以標(biāo)準(zhǔn)值K30作為標(biāo)記。所謂下沉量是指荷載板在路基、基床層面上受荷載引起的中心垂直變形尺寸。其中包含彈性變形和塑性變形兩部分。動態(tài)平板載荷試驗(yàn)是通過落錘試驗(yàn)和沉陷測定來直接獵取土體動態(tài)特性的承載力指標(biāo)“動態(tài)變形模量”值的，以EVd表示，其計(jì)

量單位為MPa。本試驗(yàn)主要是參照德國1997年頒布的《道路施工巖土試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程——采納輕型落錘儀進(jìn)行動態(tài)平板載荷試驗(yàn)》(TPBF-StBTeiIB8.3)和德國1997年的補(bǔ)充修訂版《輕型落錘儀在鐵路施工中的使用準(zhǔn)則》(DR—A2022),并結(jié)合鐵道部1999年科技討論開發(fā)方案項(xiàng)目(99G13)“秦沈客運(yùn)專線路基關(guān)鍵技術(shù)討論--施工質(zhì)量監(jiān)控測試儀器的研制”的科技成果而編制的。通過對秦沈客運(yùn)專線及京滬高速鐵路試驗(yàn)段的細(xì)粒土、粗粒土、碎石土和級配碎石等四種土共800多組的動態(tài)變形模量Evd與地基系數(shù)K30的現(xiàn)場對比試驗(yàn)，其結(jié)果表明，EVd與K30之間具有良好的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)均在90%以上，采用某種條件下同類性質(zhì)的土的Evd與K30的相關(guān)關(guān)系，可以由Evd值推算出測試點(diǎn)的K30值。因此，動態(tài)平板載荷試驗(yàn)也可作為一種快速試驗(yàn)方法，間接測出地基系數(shù)K30值。K30平板載荷試驗(yàn)和EVd動態(tài)平板載荷試驗(yàn)儀適用的土體顆粒最大粒徑尺寸是由荷載直徑打算的。本規(guī)程規(guī)定“可用于不大于荷載板直徑1/4的各類土和土石混合填料”。落錘對土層的影響深度是儀器的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它是打算被檢測路基每層填土壓實(shí)檢測厚度的主要因素。動態(tài)變形模量測試儀測試影響深度范圍的確定，是通過在土體中各種深度處埋設(shè)壓力盒的試驗(yàn)方法，依據(jù)能量沿土層深度方向消耗衰減的程度來確定的，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)見說明表。由表測試數(shù)據(jù)可以說明，錘擊能量的大部分(約70%)消耗在40Omm厚的土層內(nèi)。因此，可以得出落錘的影響深度為400-500mm的結(jié)論，它與K30平板載

荷試驗(yàn)儀以及德國1997年的補(bǔ)充修訂版《輕型落錘儀在鐵路施工中的使用準(zhǔn)則》（DR—A2022）全都。K30試驗(yàn)的場地和環(huán)境條件是此次編制中需重點(diǎn)解決的問題。從廣深準(zhǔn)高速鐵路，秦沈客運(yùn)專線施工現(xiàn)場對K30值的測試狀況，普遍反映存在的問題是：同一測試地點(diǎn)不同時間測出的K30值離散性很大，重復(fù)性差，缺乏可比性。從而給質(zhì)量檢測評定工作造成很大困難。因此，依據(jù)鐵建技字（99）第12號?K30測試精度影響因素討論課題報(bào)告》中的初步結(jié)論，做以下規(guī)定：⑴被測土體表面狀態(tài)是影響K30測試精度的主要因素之一。為此，本條第1款是依據(jù)德國DINI8134（1993年）規(guī)定，對于水分揮發(fā)快的均粒砂，表面結(jié)硬殼，軟化，或其它緣由表層擾動的土。必需下挖后試驗(yàn)，下挖深度限定在荷載板直徑D的范圍內(nèi)。本條第3款規(guī)定了對被測面的要求及為了保證荷載板與測試面的良好密貼接觸可采納的處理方法。⑵被測土體含水率對測試結(jié)果也起主要影響作用。依據(jù)室內(nèi)模擬試

驗(yàn)，說明K30值與含水率之間存在著類似于壓實(shí)度與含水率之間的關(guān)系。K30最大值時的含水率要低于壓實(shí)度的最佳含水率，而且隨著含水率的增加K30值將急劇下降。因此,本條第2款規(guī)定平板荷載試驗(yàn)，宜在填料層壓實(shí)后2?4h內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，主要是為了防止填層碾壓完成后，表層含水率的變化，而影響測試結(jié)果。對于級配礫石（碎石）填料，特殊是礫石級配料施工現(xiàn)場為了易于壓實(shí)，而將其含水率調(diào)高,而且在碾壓過程中，由于表層始終是松散狀態(tài)，因此規(guī)定需待涼干后進(jìn)行測試。但需要涼干到什么程度才能測出該層的真實(shí)值，還需要通過測定其含水率加以確定，還有待討論。依據(jù)國外資料介紹，土體的含水率對其強(qiáng)度測定有極大的影響，因此，測定時土體的含水率變化范圍應(yīng)是在其使用期間所能保持的范圍。⑶此次對K30平板載荷試驗(yàn)的有效深度未明確規(guī)定，但依據(jù)國內(nèi)外資料表明，試驗(yàn)載荷所涉及深度約為荷載板直徑的1.5?2倍，因此，在實(shí)際試驗(yàn)過程中應(yīng)加以留意。21.2.1鑒于目前尚未制定K30平板荷載試驗(yàn)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)的狀況下，為了法律規(guī)范施工現(xiàn)場使用的平板荷載儀。參照國外4LT121和LT121/A平板荷載試驗(yàn)儀，（參見說明圖、說明圖所示）結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，提出有關(guān)儀器設(shè)施的要求。其中基本要點(diǎn)是：⑴為了不影響檢測精度，本條第2款1）項(xiàng)規(guī)定千斤頂與手動油泵應(yīng)為分體式,采納高壓細(xì)管連接，千斤頂頂端應(yīng)設(shè)路球較，并配有不同

長度的加長桿件，以便與各種不同高度的反力裝谿相對應(yīng)。⑵強(qiáng)調(diào)了對荷載板下沉量的測量，應(yīng)使用3只測表在距荷載板中心點(diǎn)相等距離的三點(diǎn)上測定荷載板平面法線方向的位移。以便于求出其中心點(diǎn)的沉降值。這是由于早期引進(jìn)的日本平板荷載試驗(yàn)裝路上只配絡(luò)兩只百分表，而實(shí)際上卻忽視了其使用說明,依據(jù)條文說明中“4.4（3）：用于測定下沉量的位移計(jì)，應(yīng)沿荷載板的周邊等分設(shè)貉2?4個，假如使用2個位移計(jì)，則應(yīng)以荷載板下沉不消失偏歪為前提”。⑶本條第2款5）項(xiàng)規(guī)定了可用測力計(jì)直接測定加載荷載，早期日本使用的平板荷載試驗(yàn)裝谿，是將測力計(jì)（壓力環(huán)）設(shè)輅在千斤頂頂端，位于球較座與油缸活塞桿之間。用以直接測定加載載荷，其目的是可以削減由于測定油壓受油缸內(nèi)摩擦阻力影響所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。最近國內(nèi)研制的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，亦將測力計(jì)?（壓力傳感器）設(shè)珞于荷載板的千斤頂?shù)鬃?，用于直接測定荷載板承受的荷載。（4）為了保證測橋有足夠的剛度，規(guī)定在4m時，其截面系數(shù)不得小于8cm3o說明圖2121；平板荷載儀組成示意

I-荷載板；2-千斤頂；3-加長桿；4-調(diào)整絲桿;5-球欽座；6-手動液壓泵；7-油壓表；8-測橋;9.百分?jǐn)?shù)；10-儀表支架；Il-測橋支撐座說明圖21.2.1-2測橋布珞21.2.3對于試驗(yàn)終止的確定，日本規(guī)定試驗(yàn)下沉量應(yīng)當(dāng)達(dá)到15mm為止，德國規(guī)定當(dāng)使用直徑762mm荷載板試驗(yàn)，下沉量應(yīng)達(dá)到13mm或荷載強(qiáng)度達(dá)到0.2MPa為止。我們國家亦規(guī)定試驗(yàn)下沉量應(yīng)達(dá)到15mm為止。但實(shí)際上，地基系數(shù)是直接按不同領(lǐng)域規(guī)定的下沉量基準(zhǔn)值（1.25mm）進(jìn)行計(jì)算。而且，正常狀況試驗(yàn)的下沉量也不行能消失所規(guī)定的值，因此，此次規(guī)定“試驗(yàn)可以進(jìn)行至下沉量超出其領(lǐng)域內(nèi)規(guī)定的基準(zhǔn)值為止”。這在有用上不會有任何問題。為了便于從儀表上讀取讀數(shù)，依據(jù)德國規(guī)定預(yù)加荷載強(qiáng)度為0.01MPa和每級荷載強(qiáng)度增量為0.04MPa.?2125試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算和紀(jì)錄，其中表中荷載強(qiáng)度。與油壓表壓P的關(guān)系應(yīng)依據(jù)本規(guī)程第條儀器校驗(yàn)標(biāo)定得出。即。=b壓P+a。地基系

數(shù)計(jì)算所使用下沉量基準(zhǔn)值為1.25×10-3m21.2.6隨機(jī)誤差的校正，主要是針對由于土體表面狀態(tài)的影響所消失的偶然誤差進(jìn)行修正。并列舉兩種修正方法，其中作圖法修正，需要有肯定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能分析推斷，因此，為了便于施工現(xiàn)場使用。最好是通過使用K30ADJUST修正程序進(jìn)行修正。21.3.3儀器要求導(dǎo)向桿與荷載板保持垂直，要求測試面與荷載板底面完全密貼，在實(shí)測中，可以用少量中細(xì)砂來補(bǔ)平。為了防止荷載板振動時將鋪墊的細(xì)砂噴出，也可以用潮濕的細(xì)砂。本試驗(yàn)中“進(jìn)行三次預(yù)沖擊”是依據(jù)德國1997年的補(bǔ)充修訂版《輕型落錘儀在鐵路施工中的使用準(zhǔn)則》(DR—A2022)中規(guī)定。試驗(yàn)前首先進(jìn)行三次預(yù)沖擊，目的是消退可能產(chǎn)生的塑性變形的影響，并可使荷載板下產(chǎn)生平整面。2134依據(jù)某種條件下同類性質(zhì)土的Evd與K30的相關(guān)關(guān)系，可以推算出測試點(diǎn)相應(yīng)的K30值。相關(guān)關(guān)系見說明表。說明表21.3.4Evd與K30的相關(guān)性參考表土的種類相關(guān)系數(shù)相關(guān)關(guān)系2田粒土0.926K30=3.45Evd+0.1粗粒土0.913K30=3.33Evd+6.1碎石土0.915K30=3.10Evd+14.3級配

碎石0.915K