CBR試驗檢測技術在公路工程中的應用

史小勇

（河北省交通建設監(jiān)理咨詢有限公司，河北 石家莊 050091）

0 引言

CBR 試驗是一項專業(yè)性比較強的工作，對操作人員的能力和水平要求較高。為確保試驗檢測結果的準確性，檢測人員除了解相應的規(guī)范和規(guī)程外，還要熟練數(shù)量掌握技術要點并以嚴謹?shù)膽B(tài)度對待試驗，防止誤差的產(chǎn)生，保證數(shù)據(jù)準確無誤，為公路工程提供精確的試驗數(shù)據(jù)，為質量安全奠定基礎。借此本文就CBR試驗檢測技術在公路工程中的應用展開分析探討。

1 工程概況

某公路工程第三合同段的主要工程量為主線和慢行道，其中主線的起止樁位為K3+000—K16+130，路線全長13.13km，按照雙向四車道的標準設計，一般路段的路基寬度為6.5m，兩側土路肩的寬度為0.25m，局部路段的路基放寬到8.0m。施工路段所在區(qū)域內的構造比較發(fā)育，表層存在強烈的褶皺，巖性為沖洪積層。本次主要是針對該路段開展CBR 試驗檢測，為路基施工提供指導。

2 公路工程中CBR試驗檢測技術的應用

2.1 試驗檢測儀器

在CBR 試驗檢測中，采用的主要儀器包括荷載裝置、測試裝置、貫入桿、承載板、貫入量測定裝置及其他工具等。其中荷載裝置為裝有集料或鐵塊的載重汽車，要求車輛的后軸重量在60kN 以上，并在后軸后面設置加勁橫梁作為反力架；測試裝置由液壓千斤頂、壓力表和球座等部件組成，壓力表的容量要超過土基的強度，測量精度為量程的1%以上；貫入桿為金屬圓柱體，直徑50mm，長度為200mm；承載板共4 塊，每塊的重量相同，均為1.25kg，直徑為150mm；貫入量測定裝置的數(shù)量為2 個，精度在0.01mm，以對稱的方式固定在貫入桿上；其他設備包括天平、直尺等[1]。

2.2 試驗檢測要點

2.2.1 檢測準備

CBR 試驗檢測工作正式開始前，要做好以下準備工作，為后續(xù)試驗檢測的順利開展提供有利條件。

（1）對試驗所在地直徑30cm范圍內的表面做找平處理，使用預先準備好的毛刷，將表面的浮土去除干凈，當表面為粗粒土時，可在其上撒布干砂填平。需要注意的是，選用的砂除確保干燥外，還要潔凈，并且不能將土基表面全面覆蓋，以免形成夾層，影響試驗檢測結果[2]。

（2）安裝并調整測試設備，將千斤頂頂在加勁橫梁上并調節(jié)千斤頂，使其高度達到適中；貫入桿要與土基表面緊密接觸；安裝好支架平臺及百分表。

2.2.2 重型擊實試驗

CBR 試驗檢測前，要通過重型擊實試驗的方法，獲取材料的最大干密度及最佳含水率，具體的試驗操作方法及要點如下：

（1）條件允許的情況下，將材料自然風干，或在50℃的溫度下將材料烘干，隨后在不破壞土粒結構的基礎上，用木碾將材料碾碎并過5.0mm的圓孔篩。需要注意的是，重型擊實試驗篩下的土樣重量不少于12.5kg，對土樣的風干含水率及塑限準確測定[3]。

（2）依據(jù)規(guī)范標準中給出的方法，對擊實試驗5 個點的需水量情況準確計算，風干的土樣取5.0kg，保證其中兩個材料的含水率超過塑限，一個材料的含水率與塑限接近，另外兩個材料的含水率小于塑限，粉土的含水率差取最小值，黏土取最大值。向材料上灑適量的水，拌和均勻后，在夜間悶料8～12h，然后便可做擊實試驗。修平擊實筒的兩面，對土樣的重量準確稱量，計算出試樣的最佳含水率及最大干密度。

2.2.3 制備試樣

相關研究結果表明，CBR 值與材料的密度成正比，即密度越大，CBR值越大。通常情況下，在公路工程項目中開展CBR試驗檢測時，基本是依據(jù)施工現(xiàn)場的壓實度情況確定最終的CBR 取值。由《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40—2017）可知，一種材料可以做三種不同密度的CBR 試驗，按照重型擊實試驗得到的材料最佳含水率，制備3組試樣，每組試樣的數(shù)量均為3個且含水率全部相同。為減少試驗誤差，可按照之前的試驗進行擊實分層[4]。當擊實試驗完成后，可用相應的工具，將擊實筒邊緣修平，墊好濾紙固定在拉桿上，隨后加4塊承載板，裝好百分表，將試件全部浸入水中，確保水面略高于試樣頂面。

2.2.4 浸泡試樣

CBR 試驗前，需要將擊實筒內的土壤放入水中浸泡，并對泡水后的土樣膨脹量準確測定。土樣泡水的主要目的是模擬公路路基最不利的條件，即土的含水率接近飽和狀態(tài)，這種情況通常要將土樣浸泡到水中4d。而對土樣的膨脹量測定則是為判斷膨脹性，看是否與路基的填筑要求相符，不符的土樣不得作為路基填料使用。

2.2.5 CBR試驗

（1）將4 塊承載板安放在貫入桿處，使承載板分開成半圓形，貫入試驗開始前，先對貫入桿施加45N 荷載，并將貫入量百分表歸零，準確記錄初始的讀數(shù)。

（2）啟動液壓千斤頂，將貫入桿以每分鐘1.0mm的速度壓入土基中，在不同貫入量條件下讀取壓力表的讀數(shù)。試驗過程中，千斤頂要保持連續(xù)加載，貫入量百分表及壓力表在同一時刻讀數(shù)，百分表的讀數(shù)差在平均值30%以內時，可將平均值作為貫入量，若是超過30%，則應停止試驗[5]。

（3）試驗完畢后，將荷載卸除并移開測定裝置，隨后分別在測試點下取樣，取樣量：粒徑4.75mm 的120g、粒徑19mm 的250g、粒徑31.5mm 的500g。采用灌砂法，在靠近試驗點的位置處，測定土基的密度[6]。

2.2.6 計算結果

（1）在對CBR 值計算時，可以通過貫入試驗獲得的等級荷重除以貫入斷面積，得出各級壓強，據(jù)此繪制出壓強與貫入量曲線，若曲線起點位置處存在較為明顯的凹凸現(xiàn)象，在控制拐彎處通過切線延長的方法加以修正。

（2）在曲線上分別讀取貫入量2.5mm和5.0mm 時的荷載壓強，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標準給出的公式，計算出現(xiàn)場土體的CBR值。通常情況下，CBR以貫入量為2.5mm時的測定值為準，如果5.0mm 的CBR 值超過2.5mm 的CBR 值，必須重新試驗，當重新試驗后的結果未發(fā)生改變，CBR以貫入量為5.0mm時的測定值為準[7]。

2.3 試驗影響因素

相關試驗條件對CBR 值具有一定的影響，包括擊實次數(shù)以及黏粒含量等。

2.3.1 擊實次數(shù)

在不同的擊實次數(shù)下，即30 次、50 次和98 次，材料會達到不同的壓實度，三種擊實次數(shù)的CBR 值可以繪制成近似直線，與98 次相對應的材料最大干密度為100%，在該擊實次數(shù)下得到的CBR 值反映出基層壓實后的不均勻沉降情況。試驗檢測結果表明，當擊實次數(shù)為98 次時，材料的CBR 值離散較小，說明材料承載力均勻，由荷載壓入時，基本不會出現(xiàn)過大的變形[8]。

2.3.2 黏粒含量

粉質黏土的液限相對較低，黏土與粉土的比例過小，CBR值比較大。當土體由黏性顆粒組成時，其黏聚力主要與剪切強度有關，土體含水率一定，黏粒的水膜會轉變?yōu)樽杂伤藭r土體的含水率會變化，土質變軟。由此可知，當土體中的黏土與粉土比增加時，其抗剪強度會隨之下降，土體的CBR值也會有所降低。黏粒含量偏少的土體中，黏粒大多分散在粉粒的周圍，此時的膠結作用會減小。

3 結語

CBR試驗檢測是一項較為復雜且系統(tǒng)的工作，其中涵蓋諸多內容，若是某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，則會影響試驗結果的準確性。為避免這一問題的發(fā)生，檢測人員要掌握相關的技術要點并加以合理運用，以此確保試驗檢測結果準確無誤，為公路工程提供可靠的試驗數(shù)據(jù)。