浅谈公路路基承载比试验方法

杨璐 文成海

摘 要：针对现行《公路路基施工技术规范》对路基填料强度的要求以及《土工试验规程》规定的承载比试验方法，在实际操作中，在精度上较难达到要求、在试验劳动强度上较大的实际情况，对击实法、静压法两种试验方法，从试验结果精度、试验机理、可操作性等方面加以了对比，提出了承载比试验可采用静压法的观点。

关键词：承载比；击实；静压

1 概述

随着我国国民经济的发展，公路建设事业也取得了大的飞跃，大量高速公路在不断涌现，公路等级在不断提高。为适应这种变化，我国在《公路路基施工技术规范》中首次对路基填料的强度提出了要求，使路基填料的选取更加规范，规范要求在路基施工中，高速及一级公路、二级及二级以下的公路其路基填方材料，均应经野外取土试验，分别符合下表的规定时，方可使用。

表1 路基填方材料最小强度标准表

从上表可以看出，各级指标比较接近，这就要求承载比的试验必须要具有较高的精度。但我们在实际操作中发现，在试验中如果采用击实法进行操作，那么在满足精度要求上存在一定的难度，因此我认为有必要采取一定的措施。

2 承载比（CBR）试验方法的探讨

2.1 承载比（CBR）的基本概念

承载比（CBR）全称又叫加州承载比，最先是由美国加州公路局提出的，CBR值是路基土和路面材料的强度指标，是柔性路面设计的主要参数之一。其试验目的就是为了通过室内试验，推定出被测土基或基层粒料在最不利的情况下所具有的相对强度，从而判定材料的材质。其试验方法是：把原材料制作成规定的试件，浸水4天后进行试验，采用面积为19.63 cm2、直径5cm的标准贯入柱，以1mm/min的速度贯入试样中心，记录测力计内百分表某些整读数，直至12.7mm为止。将每一级的加载值与标准值对比，以百分率表示，即为CBR值。一般以贯入2.5mm时的CBR值为准，但如果贯入量为5.0mm时CBR值确实较前者为大时，则取后者值为测定值。其标准值是采用高质量机轧碎石材料作以上的同样试验，经过大量试验，取其平均值而确定的。选定高质量机轧碎石材料是由于碎石材料强度既不受湿度影响，也与温度、龄期无关，故被选作标准。

2.2 承载比（CBR）与回弹模量的关系

根据大量的试验、计算可知：En=7.2{CBR]0.9

En-土基回弹模量。

依据实际测定，当CBR<2时，En为15，是属于应处理的土基；当CBR=3时，En为20，是正常土基应有的最低要求；当CBR=3～7时，En约为20～40，是规定施工土基可能出现的强度；当CBR=20时，En约为110左右，是作为底基层砂砾料的最低要求；当CBR=30时，En约为150～160左右，是正常底基层材料；与计算相符。

2.3 承载比（CBR）的两种试验方法

承载比（CBR）试验，其中一个关键步骤就是要制作3种不同的、预定密度的试件，每种试件做三个，共制9个。在实际操作中，我们根据其制试件方法的不同，分为击实法和静压法两种。

（1）击实法，它是规范采用的方法。是把风干的土样依据击实试验成果，配成含最佳含水量的材料，其加水量可用Qw={Qn/（1+0.01Wn）+ Qc/（1+0.01Wc）}×0.01W-{Qn×0.01 Wn /（1+0.01Wa）+ Qc×0.01 Wc/（1+0.01Wc）}计算，式中Qw为混合料中应加的水量（g）； Qn为混合料中素土（或集料）的重量（g），其含水量为Wn，即风干含水量（%）；Qc为混合料中水泥或石灰的重量（g），其原始含水量为Wc（%）。然后采用同击实试验相同的方法对土样进行击实，制成三种干密度的试件，三种试件每层的击实次数分别为30、50和98次，即干密度从低于95%到等于100%变化，在通过贯入试验得出材料在不同压实度时的强度值。

（2）静压法，它是我在实践中总结出的试验方法。它的配料同上，是把材料配成含最佳含水量的材料后，按式m=2177×ρd×（1+0.01W0）×R计算每个试件所需的材料用量，式中W0为混合料的含水量，ρd为试件的最大干密度，由击实试验所得。R为压实度，即试件成型后，要求达到的密度，对路基我们一般分别取90%、93%、95%。按计算值称量试料后，将已称量的试料，全部倒入试筒中，同时用一钢棒不断地插击，插击后，将一张滤纸放在试料面上，接着放一块厚50mm的压柱，将整套试筒搬到压力机上，加压直到压柱与套环顶面齐平，保持压力作用1分钟，然后解除荷载，如发现材料有反弹现象，则应再次加压。压实后，除去套环、压柱，即可进行后面的试验。

2.4 两种试验方法及结果的分析比较

（1）承载比试验从操作方面上说，采用静压法比击实法更方便、快捷。采用击实法时，是将备好的试样分3～5次倒入筒内，每倒入一次均需整平表面，并稍加压紧，然后按规定的击数进行击实，击实完后，将试样表面“拉毛”，直到最后一层击实完后，用直刮刀沿试筒顶修平击实的试件，表面不平整处需用细料修补。这样做一组试件需击实1600～2670次，3～4小时才能完成。而采用静压法只需将试料一次性装入试筒，稍加整平后即可放入压力机上加压，压到试块与套环齐平后，稳压一分钟，卸载即可，做一组试件只需1小时。

（2）从试验精度的控制上比较，采用静压法比击实法更容易、精度更高。土工试验规范对承载比试验精度要求为：如根据3个平行试验结果计算得的承载比变异系数Cv大于12%，则去掉一个偏大的值，取其余2个结果的平均值。如Cv小于12%，且3个平行试验结果计算的干密度偏差小于0.03g/cm3时，则取3个结果的平均值。如3个平行试验结果计算的干密度偏差超过0.03g/cm3，则去掉一个偏大的值，取其余2个结果的平均值。根据此规定，由公式G=ρ×V可知，试件成型后，相同含水量的两试件的质量偏差不能大于G=ρ×V=0.03g/cm3×2177cm3=65g。即在单位面积上两试件的质量差不能超过p=（65g×4）/（3.14×15×15）cm2=0.36g/cm2，这对于非最佳压实度的试件，在操作中较难掌握。

表2的数据为不同施工单位分别用静压法与击实法进行承载比试验的结果，从这些数据也能较好地说明以上的观点。

表2

（3）从试验的机理上来分析评价，采用静压法比击实法更切合施工现场。承载比试验实际上是模仿路基从施工成型到受到水的最不利侵害后，所具有的强度。在施工现场，压路机碾压路基是静压，这与采用静压法成型试件很接近，而击实法试验有较大的冲击力，与实际情况不符。从表2试验结果的比较来看，静压法与击实法的试验结果对于粘性土偏差不太大，但对于含一定骨料的砾石土来说，有较大的差别。分析原因就是在试验过程中，采用击实法后，使一定数量的骨料被打碎，在一定程度上改变了原材料的结构，从而引起了两种试验结果的偏差。从施工的结果来看，采用静压法的试验结果较符合实际情况。

2.5 结论及建议

2.5.1 通过上面的分析可知，在承载比的试验中，采用静压法比使用击实法具有更多的优点，因此，我认为在承载比的试验中应优先选择静压法。

2.5.2 试验后在进行材料含水量的测定时，由于试件经过了四天的浸水，其上、中、下部的含水量相差很大，且呈非线形变化，为保证含水量测定的准确性，建议对试件的上、中、下部分别取材料进行测定，然后取其平均值作为该土样的含水量测值。

2.5.3 在试验中测定了试件浸水后的膨胀量、密度损失量，但此膨胀量与土质的自由膨胀率未建立相应的关系，在规范中也未明确规定膨胀量、密度损失量的极限值，如果规范能对此作出相应的规定，则在路基填料的选择上将更加有据可查，对保证工程质量将起到积极的作用。