高速公路建設中的承載比CBR試驗

劉娟

CBR最早由美國加州公路局提出用于評估公路路基土和路面材料強度的重要指標。國外設計公路時，關于路面材料與路基土設計的都是使用CBR值作為設計參數。CBR值就是試料添加量要達到2.5～5mm范圍內，它是單位壓力根據標準碎石壓力添加的載荷強度比值（7MPa或是10.5MPa）。隨著我國在不斷擴大的公路規模建設中，逐漸也使用CBR值來規范我國路基填料標準。

一、承載比試驗原理

在承載比試驗過程中，需要根據相關標準來明確最佳的含水量和最大密度需要的試件。一般都會對使用的材料進行最不利狀態分析，比如：飽和狀態。所以，在材料的加載前，需要將材料進行泡水處理，而泡水時間一般是4天。浸水后再實施貫入實驗。在進行頂面試件上增加載荷板可以模擬路基結構給地基造成的附加應力。在貫入實驗中要明確深度，還有材料的承載力。必須注意，CBR試驗只適合用在規定的試筒內制作件以后，對不同的土、底基層材料、路面基層展開承載比試驗，試樣最大粒徑通常控制在20mm之內，最大不可大于40mm，且含量不能超過5%。

二、試驗儀器的選擇

試驗儀器根據《公路土工實驗規程》的規定來分析。在承載比實驗中，使用的儀器有圓筒（高170mm，內徑152mm）、金屬，筒內墊塊（高50mm、直徑151mm），套環（高50mm），夯擊底板等。在實驗前需要檢查這些實驗儀器，之后才能更好地滿足需求。視同內壁不能出現變形，保證光滑無棱角，墊塊表面要是光滑平整的。

三、試驗技術的要求

1.在實驗前，需要對試料進行風干處理，并根據四分法做好材料的準備。實驗前一天，要選擇典型的試料，測定它的風干含水量。

2.材料準備完成后，要進行擊實實驗，選擇最大干密度和含水量最好的試料，根據標準來制作最佳含水量的材料試件。必須注意，所確定的最佳含水量和最大干密度和CBR試驗精度存在密切的聯系，這也是開展CBR試驗的基礎。即使使用均勻的土壤材料，因試驗誤差的影響，一組試驗很難真實地展現試樣實際情況。因此，開展擊實操作前必須進行平行試驗，采用平均最大干密度及含水量當做制備CBR試件的標準。

3.對于頂面加荷載板試件選擇4天泡水準備。

4.實施貫入實驗時，適當給試件添加荷載。貫入桿添加載荷的速度要保持在1～1.25mm/min范圍內。在貫入試驗中，要記錄不同的貫入量和對應的荷載。整體貫入量需要控制在7mm范圍內。

5.在貫入實驗中，根據獲得的數據，進行單位壓力繪制，建立其與貫入量之間的曲線關系。

6.貫入量和單位壓力之間的曲線關系，讀取值是2.5mm、5.0mm，而單位壓力對應的是P2.5、P2.5。

四、試驗操作的要點

1.明確試樣的最佳含水量和最大干密度

根據最佳的含水量和最大干密度，將精確的直接關系放在CBR實驗結果中。進擊實驗中，為了提高平行實驗的精確度，需要明確最佳含水量和最大干密度之間的平均值。

2.路面材料環矯正系數強度儀測力確定

使用強度儀對路面材料進行測力，綜合選擇不同的土質來確定值。比如表1：

表1 測力環的選擇

在使用測力環時，只能讀取表中的變形量，之后根據變形量對壓力值進行計算。壓力值需要根據壓力和變形之間建立的回歸方程進行計算和確定。

3. 試件制備的分析

給試筒編號之后進行稱量，作為質量。再放一張濾紙在墊塊上，之后安裝套環。將試筒固定在底板上。避免出現試樣粘在了墊塊上，這樣會造成試件頂面出現不平整的情況，從而給CBR值的精度造成影響。為了減少這種情況的出現，這時需要使用兩層濾紙來避免這種情況。

在制備試件前，需要測定試料的含水量。之后根據標準進行擊實實驗，明確最佳的含水量，以及試料的含水量。在制備最佳的含水量時，需要根據需求來處理悶料。悶料的試件需要符合規范。關于悶料的時間可以見表2.最后根據制備的CBR試件壓實度。

表2 悶料的時間要求

五、分析實驗的數據

1.分析CBR值允許的規范值

根據相關文獻分析高速公路承載比實驗數據。根據承載比實驗可以判斷路基填筑使用材料的整體強度和水穩定性。從側面分析，根據路基規定在其成型之后，施工情況會出現不同程度的沉降。分析相應的實驗數據，可以體現出在不同的壓實和擊實次數中，相同土樣得到的CBR值會出現顯著偏差。在這個實驗和分析基礎上可以得到幾點結論。

（1）擊實次數在30次和50次之間，相同的土樣獲得的CBR偏差較大。這說明，如果擊實次數比較少，在承載比實驗中土樣會出現不同程度的沉降。

（2）如果擊實次數是98次，同樣的土樣，CBR出現的偏差系數比較小，這說明，擊實98次土樣的承載力表現比較均勻，所以在實驗中，得到的貫入量出現的變形差異比較小。

2.CBR數值的變化

根據擊實次數和CBR下降值之間的曲線關系進行分析，相同的土樣進行不同的擊實次數，不浸水和浸水出現的CBR值也會存在不同程度的差異。如果擊實次數比較小，在30次或是50次，浸水和不浸水獲得的CBR值在擊實次數上下降幅度較小，比如98次。之后根據規定對CBR值進行填圖的高度來劃分。通常填土的高度越高它的CBR值就會越大，而實際情況，下層路基的填土CBR值因素不僅包括填圖高度，還有其他因素，比如：地表水、地下水、將水等因素的影響，所以在選擇CBR值來確定填圖高度不是很合理，建議區別對待不同的含水量情況。

六、CBR實驗規范建議和技術指標使用

根據規定，承載比實驗中，需要將試件泡水，之后對其進行膨脹量檢測，但是在實際的實驗過程中，因為一些土樣的膨脹量比較大，而規定中沒有明確設定土樣的膨脹量，所以，測定膨脹量沒有多大作用。

通常情況下，都會使用CBR值來選擇路基的填料。如果不能滿足CBR值的需求，需要摻石灰來保證材料的穩定性。在進行承載比實驗中，需要對試件進行4天的泡水處理，如果在干燥情況，泡水4天后的試件和土基潮濕度含水量會有比較大的差異，這種情況需要根據實際情況來調整泡水方法和四件，保證土基的CBR值與實際施工標準符合。

擊實試驗不準確導致所做試件無法代表土基真正的承載力，具體表現如下：對含有大顆粒的土、超粒徑顆粒并沒有篩出來或并未計算超粒徑顆粒所占百分比。而對粘性土進行試驗時，悶料灑水不均勻或者浸潤時間不足，會導致擊實試件存在試樣數量不足、找不到最佳含水率等情況。針對上述情況，開展擊實處理前，先開展篩分和液塑限試驗，確定土質分類屬于粗粒土、特殊土還是細粒土，各類土是高或者低液限，從而根據規范要求開展作業。

七、結語

在我國公路建設不斷發展過程中，想要更好地保證公路的質量，需要加強質量的實驗檢測。根據相關研究，可以對公路路基使用的填料進行承載比實驗，來分析使用的材料承載比，根據承載比實驗流程采取相應的技術解決對策。本次研究的實驗數據，實際施工情況和CBR值是相吻合的，說明承載比實驗可以有效地分析處施工使用材料的承載能力，為實際施工使用的材料質量做好保障。