公路工程CBR試驗檢測要點

徐勝洪、潘魏

（景德鎮(zhèn)市昌盛公路工程試驗檢測有限公司，江西景德鎮(zhèn) 333000）

0 引言

公路工程是重要的基礎(chǔ)設(shè)施，必須加強對其質(zhì)量管理，以更好地滿足道路通行需求，為我國現(xiàn)代社會發(fā)展作出貢獻。在公路工程建設(shè)中，應(yīng)用CBR 試驗檢測技術(shù)可以檢測施工質(zhì)量是否合格，便于及時采取合理有效的應(yīng)對措施。因此，主要分析CBR 試驗檢測的意義和應(yīng)用要點，以更好地發(fā)揮公路工程CBR試驗檢測的作用。

1 CBR 試驗檢測應(yīng)用意義

1.1 CBR 試驗檢測概述

CBR 檢測技術(shù)主要是一種測試土壤力學(xué)性質(zhì)的方法，可以用于分析路基層與路面結(jié)構(gòu)的強度，進而進一步判定路基與路面材料是否滿足工程要求[1]。充分利用CBR 試驗檢測技術(shù)，發(fā)揮其優(yōu)勢，及時發(fā)現(xiàn)公路工程的質(zhì)量問題，并采取合理的應(yīng)對措施，可以提高公路工程施工效果。

1.2 CBR 試驗檢測應(yīng)用意義

CBR 試驗檢測可為路基工程施工提供參考，有助于施工效果的提升。

第一，通過測量路基在標(biāo)準條件下的壓縮變形和抗剪強度，可以得出CBR 值，作為評估指標(biāo)。這個指標(biāo)能夠反映路基在承受交通荷載時的變形情況和變形能力，從而為路基設(shè)計和材料選擇提供重要參考。通過對不同路段進行CBR 試驗檢測，可以識別出強度較低的路段，便于及時采取加固措施，確保公路的安全性和可靠性。

第二，CBR 試驗檢測可以用于評估路基的工程質(zhì)量和可行性。公路工程的整體質(zhì)量受路基質(zhì)量和承載能力的影響。CBR 試驗檢測可以用來評價路基的穩(wěn)定性和變形性能，以確定是否符合設(shè)計要求。如果CBR 值低于預(yù)期或不符合規(guī)范要求，可能需要對路基進行改良或加固，以提高其承載能力和穩(wěn)定性。

第三，CBR 試驗檢測還可為路基材料的選擇和施工工藝的優(yōu)化提供參考。不同類型和級別的公路需要使用不同強度和質(zhì)量的路基材料。通過對不同材料進行CBR 試驗檢測，可以確定其適用性。在施工階段，CBR 試驗檢測結(jié)果也可以用于優(yōu)化施工工藝，確定最佳的路基壓實方法和參數(shù)，以確保路基的均勻性和穩(wěn)定性。

2 CBR 試驗檢測

2.1 基本原理

CBR 試驗是一種用來評估土壤承載能力的試驗方法。其基本原理是通過測量土壤在一定應(yīng)力下的變形性能來確定其承載能力。以下是CBR 試驗檢測的基本步驟：在標(biāo)準條件下，將一個圓柱形的壓蓋推入土壤樣品中，并施加垂直荷載。測量土壤樣品在不同荷載下的變形和應(yīng)力響應(yīng)，并通過計算得到CBR 值。

2.2 準備試樣

在CBR 試驗檢測過程中，試樣的質(zhì)量對試驗結(jié)果有直接影響，因此需要科學(xué)選取試樣。取樣時，應(yīng)先對試樣表面進行清除處理，確保表面無雜質(zhì)，以免影響試驗結(jié)果。同時，為了獲得更具代表性的試樣，應(yīng)在同一垂直面上進行上、中、下三層的取樣。

進行CBR 試驗檢測時，由于現(xiàn)場取樣難度較大，很難滿足粒徑篩選的規(guī)定要求。因此，需要對取樣土進行烘干處理，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)膿v碎處理后再通過5mm篩孔進行篩選。篩選過程中需將粒徑超過40mm 的顆粒及時剔除，并做好相應(yīng)的記錄工作。

此外，由于試樣的含水量差異會直接影響結(jié)構(gòu)的強度特性，因此需要在CBR 試驗檢測的前一天，進行試樣含水量檢測，確定試樣的含水量。若是試樣的含水量較高，需要進行相應(yīng)的風(fēng)干處理，以保證試樣的含水量符合試驗要求。

2.3 試件制備

第一，試筒應(yīng)結(jié)合顆粒尺寸選擇，以保證現(xiàn)場試驗順利進行。使用試筒前，應(yīng)將其放置在底板上，然后按照順序放置墊塊、濾紙和套杯。

第二，試件的干密度應(yīng)滿足最大干密度要求，并通過夯實的方式進行制作。

第三，制作完成的試件應(yīng)通過四分法進行篩選處理，篩選完成后，將試驗材料直接鋪撒在金屬盤表面，并檢測其含水量參數(shù)，確保在3%左右。

第四，試件制備環(huán)節(jié)，應(yīng)該對試驗土壤先進行浸潤處理，然后將其倒入試筒內(nèi)部，并充分攪拌。在攪拌環(huán)節(jié)，應(yīng)保證其含水量處于最佳范圍內(nèi)。經(jīng)過充分的攪拌處理后，將濕布直接鋪設(shè)到試筒結(jié)構(gòu)表面，保持試驗土壤的濕潤度，避免水分流失過快而影響質(zhì)量。

第五，將試筒平放，再放置試樣材料，確保表面平整度達到要求，進行第一層擊實處理。在試驗過程中，擊錘從45cm 高度垂直落下，進行第一層夯實作業(yè)之后，對該層厚度進行檢查，確保高度適宜，這對后續(xù)兩層的處理有重要影響。擊實工作全部結(jié)束后，應(yīng)對表面進行拉毛處理，重復(fù)進行上述步驟，對剩余層進行擊實處理，直至完成整個試驗過程。

第六，取下套杯，將試筒內(nèi)部試件取出，最后根據(jù)上述方式制作其他兩種試件，選擇不同的擊實次數(shù)，以滿足試驗要求。在其他兩種試塊的擊實環(huán)節(jié)，通過不同的擊實次數(shù)進行處理[2-3]。

2.4 泡水測膨脹量

第一，養(yǎng)護處理后，將頂部濾紙去除，并使用新的濾紙放在上部，然后鋪設(shè)多孔板，施加足夠的荷載，使頂部壓力和結(jié)構(gòu)層的壓力保持一致。

第二，在放水的水槽內(nèi)放置試筒、多孔底板，同時安裝百分表，讀取初始參數(shù)。

第三，開啟水龍頭，進行加水處理，確保水流進入試件的頂部和底部。浸水操作中，水槽中的水平面應(yīng)該超過試件頂面25mm 以上。通常來說，浸水的時間應(yīng)超過95h。

第四，經(jīng)過浸水處理后，讀取百分表的數(shù)據(jù)，然后計算膨脹量參數(shù)，試件高度為120mm。

第五，將試件取出，并將頂部積水清理干凈，放置15min，確保積水全部排出，卸除濾紙和多孔板，進行稱量作業(yè)，計算密度、濕度是否有變化。

3 CBR 試驗檢測在公路工程中的具體應(yīng)用

3.1 工程概況

該公路項目位于我國南方地區(qū)，為提高公路工程的強度和穩(wěn)定性，需要對不良地基結(jié)構(gòu)進行改性處理。技術(shù)人員對現(xiàn)場進行全面總結(jié)和分析后，選擇加入生石灰的方法對地基結(jié)構(gòu)進行處理。并通過CBR試驗檢測來評估公路項目的質(zhì)量和性能。在試驗操作的階段，采用重型夯擊法施工，根據(jù)試驗要求，生石灰加入比例分別為1.3%、2.5%、3.7%、4.9%，并且根據(jù)試驗的要求確定夯擊次數(shù)以及浸水時間，進而確定CBR 試驗檢測參數(shù)，了解公路工程施工材料的性能。

3.2 浸水時長對CBR 值的影響

通過對試驗結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)夯擊次數(shù)為66 次時CBR 值達到最佳狀態(tài)。此外，浸水時長對試樣性能也有影響。

如果未加入生石灰材料，黃土的性能無法滿足公路工程的需求，而且隨著時間的延長，CBR 值逐漸下降。浸水50min 后，CBR 值急劇下降，且下降速度加快。

而加入生石灰后，黃土的CBR 值發(fā)生了很大的變化。浸水50min 后，CBR 值下降幅度較大，但隨著時間的延長，CBR 值開始上升。這種變化趨勢可以解釋為灰土之間存在離子交換反應(yīng)，內(nèi)部形成碳酸結(jié)晶與水膠連接的作用，同時也存在固結(jié)反應(yīng)，進而形成性能穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，提高性能[4-5]。

3.3 摻灰量對CBR 值影響

為了全面了解摻灰量對CBR 值的影響，在浸水試驗環(huán)節(jié)，將浸水時間設(shè)定為200min，摻灰量分別為0%、1.3%、2.5%、3.7%、4.9%，然后進行試樣的CBR 值檢測。隨著摻灰量的不斷增大，CBR 值不斷升高，在摻灰量為3.7% 時，CBR 值最大，再進行摻灰處理，CBR 值也不再升高，反而會出現(xiàn)降低的情況。這是因為加入較少的石灰材料，可以有效促進黃土性能的提高，但隨著加入量的不斷增大，石灰膨脹率及塑性參數(shù)會有所降低，導(dǎo)致石灰的密度增大。與此同時，隨著石灰加入量的增多，黃土的石灰分散均勻性也會變差，從而使得部分石灰在黃土材料內(nèi)可以自由分布，降低結(jié)構(gòu)強度。因此，在該工程施工中，石灰加入比例確定為3.7%。

4 試驗常見問題

第一，應(yīng)用標(biāo)準擊實法展開最大干密度、最佳含水量計算，難以達到準確性要求，所以在試件的制作環(huán)節(jié)，并不能準確掌握其承載力性能。原因如下：其一，沒有篩出含有大顆粒的土以及超粒徑顆粒，也可能沒有準確計算大粒徑材料的百分比含量；其二，擊實試件含水量間隔未達到均勻性標(biāo)準，或者是試樣數(shù)量不足，導(dǎo)致含水量難以滿足標(biāo)準。

可采取如下處理措施：在擊實試驗工作開始前，對所有選擇的試件進行CBR 試驗及液塑限試驗，以確定內(nèi)部的土體顆粒性質(zhì)，同時確定液限的高度。在試驗環(huán)節(jié)要嚴格執(zhí)行規(guī)范化操作要求，提高試驗檢測水平[6-8]。

第二，在開展貫入試驗的環(huán)節(jié)，貫入量的兩個百分表讀數(shù)存在一定的差異，使參數(shù)的選取存在一定的難度。

可采取以下應(yīng)對措施：在安裝儀器、試驗臺環(huán)節(jié)，應(yīng)使其保持水平狀態(tài)，并且在每一次開展試驗之前都要進行試驗儀器調(diào)平處理，并使用鐵片墊起，確保達到水平狀態(tài)。同時，在升降臺上準備好試樣，并調(diào)整偏球座，使貫入桿和試件頂部完全接觸。此外，在讀數(shù)前應(yīng)先施加46N 荷載到貫入桿上，以防止試件移動，最后進行測力與測量變形百分表的指針調(diào)零。

第三，CBR 試驗數(shù)值的計算準確性對工程設(shè)計和施工至關(guān)重要。選擇合適的計算方式是關(guān)鍵。目前，在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，校正系數(shù)法和最小二乘法是主要的計算方式。通過這兩種方式進行數(shù)據(jù)檢測，可以確定數(shù)據(jù)是否符合精確性要求，并得出結(jié)論[9]。

5 注意事項

第一，試樣選取是CBR 試驗檢測中的重要環(huán)節(jié)。為保證試驗的準確性和可靠性，應(yīng)選擇具有代表性且符合規(guī)范要求的試樣。代表性意味著試樣能真實反映整個試驗區(qū)域的特性和性能。為此，應(yīng)在試驗區(qū)域內(nèi)選擇多個位置進行取樣，覆蓋不同地理條件和材料特性。考慮到不同深度的材料特性和變化，應(yīng)在同一垂直面上采集上、中、下三層試樣。取樣前需先清除試樣表面的雜質(zhì)和污染物，確保表面干凈，保證試驗結(jié)果的準確性[10]。

第二，試樣制備在CBR 試驗檢測中起關(guān)鍵作用，需嚴格遵循規(guī)范要求[11]。首先，試樣應(yīng)經(jīng)適當(dāng)烘干處理，以去除多余水分，確保試樣的含水量符合要求。高含水量會影響試樣的密實性和強度，進而影響試驗結(jié)果。烘干時需注意控制溫度和時間，防止過度干燥或時間不足。其次，應(yīng)根據(jù)試驗要求和顆粒大小范圍，在篩選過程中選擇合適的篩孔尺寸（常用為5mm）。如果現(xiàn)場取樣不滿足篩孔要求，可適當(dāng)搗碎，但須注意不能影響試樣結(jié)構(gòu)特性和成分。最后，制備的試樣應(yīng)能夠代表原料特性和工程實際應(yīng)用條件，確保試驗結(jié)果能夠準確反映實際情況。

第三，由于試樣的含水量對試驗結(jié)果有重要影響（高含水量會導(dǎo)致試驗結(jié)果偏低），因此試驗前需檢測試樣含水量。通過準確測定含水量，可合理評估試樣的物理性質(zhì)和工程性能。若是試樣的含水量較高，需對其進行風(fēng)干處理，以確保試件符合試驗要求，確保試驗結(jié)果的準確性和可靠性。此外，需使用準確的檢測方法和儀器，提高檢測結(jié)果的精度和可重復(fù)性，直觀反映試件的力學(xué)響應(yīng)情況。

第四，試驗過程中，需要準確記錄試驗條件、試樣尺寸、負荷與沉降值等數(shù)據(jù)，這對后續(xù)分析和比較至關(guān)重要；需詳細記錄試驗日期、溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，以及試驗設(shè)備規(guī)格和狀態(tài)；試樣尺寸參數(shù)（如直徑、高度等）同樣須記錄，以確保后續(xù)計算和分析準確，為結(jié)果解釋和性能評估提供可靠依據(jù)[12-14]。

6 結(jié)語

綜上所述，在CBR 試驗檢測環(huán)節(jié)，要加強對每個細節(jié)的管理和控制。在不確定試驗結(jié)論的情況下不能開展后續(xù)的試驗檢測工作，且要排除人為因素影響，從而提高試驗準確率，獲取準確的試驗檢測數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)施工起指導(dǎo)性作用，保證公路工程施工質(zhì)量，以更好地滿足道路交通需求。