CBR試驗檢測技術在公路工程路基施工中的應用

摘要：簡要敘述了CBR試驗檢測技術的背景和基本原理，詳細闡述了準備土樣、試件制作要點、浸水測試膨脹量、貫入試驗等方面的CBR試驗檢測流程。將CBR試驗檢測技術應用于路基工程施工實例，得出公路工程黃土路基最佳生石灰摻入量，對CBR試驗檢測常見問題提出了處理方法，并提出了應用時的注意事項。

關鍵詞：公路工程；路基施工；CBR技術；試驗檢測

0 引言

在公路工程施工階段，路基質量檢測工作十分重要。在公路工程路基質量檢測工作中，要采用各種檢測技術、使用各種儀器設備，方可取得精準的檢測數據。CBR試驗檢測技術主要用于公路工程路基材料承載力的檢測，是一種科學、有效的檢測方法。CBR試驗檢測技術的專業性和實用性較強，對技術人員的要求較高，為確保CBR試驗檢測的準確性，試驗人員不僅要了解和掌握CBR試驗檢測技術要點，還要以一種嚴謹的態度對待試驗和檢測工作，以免試驗數據發生誤差，給公路工程施工帶來不利影響。

1 CBR試驗檢測技術

1.1 CBR試驗檢測技術的背景

CBR（California Bearing Ration）即加州承載比，最早由美國加利福尼亞州公路局提出，主要用于評定路面材料和路基土的強度指標和設計參數。CBR試驗檢測技術指的是借助CBR對公路路基的路面材料和土層強度展開評價，獲得路面材料和路基土在質量上是否達標、是否滿足公路工程需要。

1.2 基本原理

路基材料使用過程中會受到不良環境的影響，導致其功能產生變化。為了通過試驗將路基材料的使用性能模擬出來，需要將路基材料的試件在水中連續浸泡96h后做貫入試驗。做貫入試驗時，需將荷載板的壓力施加到試件頂面。此時試件的承載力越大，貫入一定深度所需的承載力越大。CBR值就是試件貫入量達到一定尺寸時的單位壓力，與標準路基材料壓入相同貫入量時標準載荷強度的比值。若試件材料的強度越高，其承載力越大，即CBR值越高[1]。

1.3 作用和意義

CBR試驗檢測技術是公路工程施工的關鍵技術之一，運用該技術可為路基材料的選擇提供依據，可持續提高公路工程質量。發揮CBR試驗檢測技術的優勢，可使檢測人員找到公路工程存在的質量問題，做出路基強度的精準判斷[2]。

公路路基工程通過運用CBR測試檢測技術，可準確了解路基土質、粒徑、含水量等指標，提高試驗檢測的有效性。我國已將CBR檢測指標列入《公路路基設計規范》（JTJ 013—1995）和《公路路基施工技術規范》（JTJ 033—1995），成為公路路基材料選擇的依據。

2 CBR試驗檢測流程

2.1 準備土樣

土樣質量關系到試驗結果，在CBR試驗開啟之前，要按照相關規范完成取樣工作。要按照規范使用5mm孔篩，對同一垂直面的3層路基完成取土。根據以往試驗經驗可知，在施工現場的取樣工作無法土樣需要，只有把取來的土樣烘干后才可搗碎過篩。檢測人員要將土樣中超出40mm的顆粒清除。

試驗開展的前一天，應測定土樣的含水量。含水量的不同，會影響強度檢測的結果。若含水量過多，應進行風干處置。不同土質的顆粒大小存在差異，對土樣的質量要求也各不相同。CBR試驗對土樣的質量要求如表1所示。

2.2 試件制作要點

在將取來的土樣制作試件時，要掌握以下要點：

一是根據土的顆粒選用合適的試筒，然后將試筒放到底板，依照順序置入墊塊、濾紙以及套環。

二是采用四分法對已經準備好的土樣進行篩選，然后把土樣放到金屬盤中，對其含水量進行測定，最佳的含水量應為2％。

三是制作3種試件，試件的干密度要滿足最大數值要求。使用夯擊法制作試件，每個試件都要分3層進行夯擊，第1、2、3層分別夯擊30次、50次、98次。

四是在制作水泥穩定土試件時，將最佳含水量作為標準控制其含水量，將水泥穩定土表面鋪上1層濕布，防止其水分蒸發。

五是將土樣倒入試筒，清理、平整試筒內表層土并擊實第1層土，合格后分層擊實第2、3層土。將試件取出，繼續完成其他試件的制作。

2.3 浸水測試膨脹量

按照上述方法完成試件制作后，使用百分表讀取并記錄試件數據[3]。為保障試件頂面壓力的合理性，可設置多孔板，并將多孔板和試筒一同放到空水槽中，把模具拉緊。將水注入到水槽當中，使水能夠達到試件的底部和頂部。一般情況下，水槽的水面與試件頂部的距離最好控制在25mm。完成96h浸水試驗以后，再次讀取并記錄百分表數據，以便掌握試件的膨脹量。將試件表面的積水擦去，等待15min后，測量試件質量。

2.4 試驗檢測儀器設備

在開展CBR試驗檢測工作時，使用到的儀器設備中包括測試裝置、荷載裝置、貫入桿等。其中，荷載裝置為裝有鐵塊或者是集料的載重汽車，車輛后軸載重量應當大于60kN。而測量裝置是由壓力表、千斤頂等構成，壓力表的量程需要大于土基強度。使用的貫入桿為金屬圓柱體，長度為200mm、直徑為50mm。除了上述設備，還有直尺以及天平等。

2.5 貫入試驗流程

目前我國相關標準規定，試件壓入的速率為1.0～

1.25mm/min，對貫入桿施加的壓力不可超過50N。對試件的貫入試驗流程如下：首先，將經泡水試驗滿足標準要求的試件放入路面材料強度測試臺，并在貫入桿四周放置不超過4塊的荷載板；其次，將貫入桿與試件頂面充分接觸并少許加壓，將百分表的指針調整到零位；再次，將45N荷載施加給貫入桿，并以1.00～1.25mm/min的速率壓入試件；最后，讀取百分表數據并記錄試件的貫入量。

3 CBR試驗檢測技術的應用

3.1 工程概況

我國西南地區某公路工程的路基土為黃土，不符合技術要求。經過全方位勘測和分析，決定使用摻加生石灰的方式和采用CBR試驗檢測技術改進路基土質，以保證該工程路基的強度和穩定性[4]。為此，須對路基土摻加生石灰的摻入量、夯擊次數、浸水條件等進行CBR試驗檢測。

3.2 CBR試驗檢測

3.2.1 試驗檢測方法

該工程路基土的生石灰摻入量，分別按照1.2％、2.4％、3.6％、4.8％的比例進行實驗和檢測。采用重型夯擊法，對試件分3層擊實，每層的夯擊次數依次為25次、45次、65次、100次。然后將試件分為浸水與不浸水2種，分別進行CBR試驗和檢測。

3.2.2 試件浸水時間和摻灰量試驗檢測

路基土試件分別摻入0%、1.2％、2.4％、3.6％、4.8％的生石灰，在水中分別浸泡0min、50min、100min、150min、200min，對每個試件夯擊65次后，檢測上述試件的CBR數值并進行記錄。試件浸水時間和摻灰量與CBR值的關系如表2所示。

由表2可知，路基土中沒有摻入生石灰時，CBR值會伴隨著浸水時間的增加而變小；浸水時間為50min時，CBR值降低幅度最大，然后會迅速減少。路基土摻入生石灰以后，CBR值會展現出不同的變化，但是總趨勢是伴隨浸水時間的增加，CBR值不斷提升，其原因是灰土出現了離子交換、固結反應等。

3.2.3 試件夯擊次數和摻灰量試驗檢測

路基土試件分別摻入0%、1.2％、2.4％、3.6％、4.8％生石灰，每個試件在水中浸泡200min，對試件分別夯擊25次、45次、65次、100次后，檢測上述試件的CBR數值并進行記錄。試件夯擊次數和摻灰量與CBR值的關系如表3所示。

由表3可知，相同的擊實次數，CBR值會伴隨著摻灰量的增加而增加，但是摻灰量的數值達到3.6％時，CBR值最大，然后隨著摻灰量提高，CBR值會降低。分析認為，較少的灰摻量可發揮石灰的塑性和膨脹效應，由此提高路基土的密度，起到穩固路基土的作用；隨著摻灰量的增加，路基土中生石灰分散的均勻性降低，使得路基土的強度降低。綜上所述，公路工程黃土路基最佳的生石灰摻入量為3.6％。

4 CBR試驗檢測常見問題

4.1 試件無法反映路基土真正承載力

在進行夯擊試驗時，通常會使用標準夯擊法。但是該方法計算出的含水量不準確，制作的試件無法反映路基土的真正承載力。其原因是未能篩出大顆粒土，或者沒有計算出超粒徑顆粒的百分含量。處理措施：在進行擊實試驗之前，根據試驗要求篩出大顆粒土，并確定土樣的類型和性質。

4.2 計量貫入量百分表讀數出現偏差

在實施CBR貫入試驗時，計量貫入量的百分表讀數常出現偏差，造成取值的準確性受到影響。其原因是試驗設備未能處于水平狀態，受到重力的影響，使得底座與貫入桿珠未緊密接觸。處理措施：安裝試驗設備時，要保證其處于水平狀態。可在試驗之前使用水平尺，將試驗設備調平后使用[5]。

4.3 計算方法不合理

CBR試驗過程中，有的試驗檢測人員使用的計算方法不合理。處理措施：注重相關計算方法的學習和合理使用，常用的計算方法有校正系數法、最小二乘法等，以此保障獲得精準的使用檢測數據。

5 &nbs41Cu2ZemfH40QiDy7qUT7A==p;應用CBR技術的注意事項

CBR試驗檢測技術對操作時間的要求比較嚴格，且操作過程中作業強度大，容易受到多種因素的影響，可造成檢測階段出現技術或者是方法上的失誤，降低檢測的成功率。根據有關的數據得知，一次性成功的CBR試驗幾乎無法達到35％，即便進行二次試驗，成功率也難以達到65％。反復的試驗操作會延長了CBR試驗的周期，影響施工進度，因此在CBR試驗檢測期間，應注意以下事項：

一是參加CBR試驗檢測的技術人員，應當具備多年的工作經驗，要依照ASTM D1883（實驗室壓實土壤的加州承載比標準測試方法）的規定和ASTM D3740（工程設計及建筑中使用的土壤和巖石在試驗和/或檢查中所用試劑最低要求的標準實施規程）的條款，完成CBR試驗檢測工作。

二是得到CBR試驗檢測數據以后，要設計出科學的數值，然后使用統計分析方法以及先進的概念，確定好強度值，但是設計時不可采用取平均值的方式。

三是對于相關的工作人員要了解，當路基的土壤CBR值未能達成3％之后，應判定為不良土壤材料。

四是為了滿足施工規范和設計圖紙要求，在開展CBR試驗檢測的夯實試驗過程中，所使用的夯打機具應保持一致性。

6 結束語

綜上所述，CBR試驗檢測工作有復雜、系統化的特點，其中包含的技術要點眾多。如果某一試驗檢測環節出現問題，都會影響試驗檢測結果的準確性。為防止上述情況的出現，檢測人員要了解和掌握CBR試驗檢測技術及其要點，合理使用相關技術和設備，以此保障試驗檢測結果的準確性，為公路工程提供可靠、精準的試驗檢測數據。

參考文獻

[1] 陳燕，吳偉.公路工程CBR試驗檢測技術的應用[J].運輸經理世界，2021（32）：34-36.

[2] 馬翔.公路工程中CBR試驗檢測技術的應用研究[J].安徽建筑，2021，28（6）：172，186.

[3] 史小勇. CBR試驗檢測技術在公路工程中的應用[J].交通世界（下旬刊），2022（6）：156-157.

[4] 唐龍全.水泥改良粉黏土路基施工技術在公路工程中的應用[J].交通世界（下旬刊），2022（6）：161-163.

[5] 古扎拉衣.CBR試驗檢測技術在公路工程中的應用分析[J].華東公路，2020（2）：123-124.