CBR试验检测技术在公路工程路基施工中的应用

摘要：简要叙述了CBR试验检测技术的背景和基本原理，详细阐述了准备土样、试件制作要点、浸水测试膨胀量、贯入试验等方面的CBR试验检测流程。将CBR试验检测技术应用于路基工程施工实例，得出公路工程黄土路基最佳生石灰掺入量，对CBR试验检测常见问题提出了处理方法，并提出了应用时的注意事项。

关键词：公路工程；路基施工；CBR技术；试验检测

0 引言

在公路工程施工阶段，路基质量检测工作十分重要。在公路工程路基质量检测工作中，要采用各种检测技术、使用各种仪器设备，方可取得精准的检测数据。CBR试验检测技术主要用于公路工程路基材料承载力的检测，是一种科学、有效的检测方法。CBR试验检测技术的专业性和实用性较强，对技术人员的要求较高，为确保CBR试验检测的准确性，试验人员不仅要了解和掌握CBR试验检测技术要点，还要以一种严谨的态度对待试验和检测工作，以免试验数据发生误差，给公路工程施工带来不利影响。

1 CBR试验检测技术

1.1 CBR试验检测技术的背景

CBR（California Bearing Ration）即加州承载比，最早由美国加利福尼亚州公路局提出，主要用于评定路面材料和路基土的强度指标和设计参数。CBR试验检测技术指的是借助CBR对公路路基的路面材料和土层强度展开评价，获得路面材料和路基土在质量上是否达标、是否满足公路工程需要。

1.2 基本原理

路基材料使用过程中会受到不良环境的影响，导致其功能产生变化。为了通过试验将路基材料的使用性能模拟出来，需要将路基材料的试件在水中连续浸泡96h后做贯入试验。做贯入试验时，需将荷载板的压力施加到试件顶面。此时试件的承载力越大，贯入一定深度所需的承载力越大。CBR值就是试件贯入量达到一定尺寸时的单位压力，与标准路基材料压入相同贯入量时标准载荷强度的比值。若试件材料的强度越高，其承载力越大，即CBR值越高[1]。

1.3 作用和意义

CBR试验检测技术是公路工程施工的关键技术之一，运用该技术可为路基材料的选择提供依据，可持续提高公路工程质量。发挥CBR试验检测技术的优势，可使检测人员找到公路工程存在的质量问题，做出路基强度的精准判断[2]。

公路路基工程通过运用CBR测试检测技术，可准确了解路基土质、粒径、含水量等指标，提高试验检测的有效性。我国已将CBR检测指标列入《公路路基设计规范》（JTJ 013—1995）和《公路路基施工技术规范》（JTJ 033—1995），成为公路路基材料选择的依据。

2 CBR试验检测流程

2.1 准备土样

土样质量关系到试验结果，在CBR试验开启之前，要按照相关规范完成取样工作。要按照规范使用5mm孔筛，对同一垂直面的3层路基完成取土。根据以往试验经验可知，在施工现场的取样工作无法土样需要，只有把取来的土样烘干后才可捣碎过筛。检测人员要将土样中超出40mm的颗粒清除。

试验开展的前一天，应测定土样的含水量。含水量的不同，会影响强度检测的结果。若含水量过多，应进行风干处置。不同土质的颗粒大小存在差异，对土样的质量要求也各不相同。CBR试验对土样的质量要求如表1所示。

2.2 试件制作要点

在将取来的土样制作试件时，要掌握以下要点：

一是根据土的颗粒选用合适的试筒，然后将试筒放到底板，依照顺序置入垫块、滤纸以及套环。

二是采用四分法对已经准备好的土样进行筛选，然后把土样放到金属盘中，对其含水量进行测定，最佳的含水量应为2％。

三是制作3种试件，试件的干密度要满足最大数值要求。使用夯击法制作试件，每个试件都要分3层进行夯击，第1、2、3层分别夯击30次、50次、98次。

四是在制作水泥稳定土试件时，将最佳含水量作为标准控制其含水量，将水泥稳定土表面铺上1层湿布，防止其水分蒸发。

五是将土样倒入试筒，清理、平整试筒内表层土并击实第1层土，合格后分层击实第2、3层土。将试件取出，继续完成其他试件的制作。

2.3 浸水测试膨胀量

按照上述方法完成试件制作后，使用百分表读取并记录试件数据[3]。为保障试件顶面压力的合理性，可设置多孔板，并将多孔板和试筒一同放到空水槽中，把模具拉紧。将水注入到水槽当中，使水能够达到试件的底部和顶部。一般情况下，水槽的水面与试件顶部的距离最好控制在25mm。完成96h浸水试验以后，再次读取并记录百分表数据，以便掌握试件的膨胀量。将试件表面的积水擦去，等待15min后，测量试件质量。

2.4 试验检测仪器设备

在开展CBR试验检测工作时，使用到的仪器设备中包括测试装置、荷载装置、贯入杆等。其中，荷载装置为装有铁块或者是集料的载重汽车，车辆后轴载重量应当大于60kN。而测量装置是由压力表、千斤顶等构成，压力表的量程需要大于土基强度。使用的贯入杆为金属圆柱体，长度为200mm、直径为50mm。除了上述设备，还有直尺以及天平等。

2.5 贯入试验流程

目前我国相关标准规定，试件压入的速率为1.0～

1.25mm/min，对贯入杆施加的压力不可超过50N。对试件的贯入试验流程如下：首先，将经泡水试验满足标准要求的试件放入路面材料强度测试台，并在贯入杆四周放置不超过4块的荷载板；其次，将贯入杆与试件顶面充分接触并少许加压，将百分表的指针调整到零位；再次，将45N荷载施加给贯入杆，并以1.00～1.25mm/min的速率压入试件；最后，读取百分表数据并记录试件的贯入量。

3 CBR试验检测技术的应用

3.1 工程概况

我国西南地区某公路工程的路基土为黄土，不符合技术要求。经过全方位勘测和分析，决定使用掺加生石灰的方式和采用CBR试验检测技术改进路基土质，以保证该工程路基的强度和稳定性[4]。为此，须对路基土掺加生石灰的掺入量、夯击次数、浸水条件等进行CBR试验检测。

3.2 CBR试验检测

3.2.1 试验检测方法

该工程路基土的生石灰掺入量，分别按照1.2％、2.4％、3.6％、4.8％的比例进行实验和检测。采用重型夯击法，对试件分3层击实，每层的夯击次数依次为25次、45次、65次、100次。然后将试件分为浸水与不浸水2种，分别进行CBR试验和检测。

3.2.2 试件浸水时间和掺灰量试验检测

路基土试件分别掺入0%、1.2％、2.4％、3.6％、4.8％的生石灰，在水中分别浸泡0min、50min、100min、150min、200min，对每个试件夯击65次后，检测上述试件的CBR数值并进行记录。试件浸水时间和掺灰量与CBR值的关系如表2所示。

由表2可知，路基土中没有掺入生石灰时，CBR值会伴随着浸水时间的增加而变小；浸水时间为50min时，CBR值降低幅度最大，然后会迅速减少。路基土掺入生石灰以后，CBR值会展现出不同的变化，但是总趋势是伴随浸水时间的增加，CBR值不断提升，其原因是灰土出现了离子交换、固结反应等。

3.2.3 试件夯击次数和掺灰量试验检测

路基土试件分别掺入0%、1.2％、2.4％、3.6％、4.8％生石灰，每个试件在水中浸泡200min，对试件分别夯击25次、45次、65次、100次后，检测上述试件的CBR数值并进行记录。试件夯击次数和掺灰量与CBR值的关系如表3所示。

由表3可知，相同的击实次数，CBR值会伴随着掺灰量的增加而增加，但是掺灰量的数值达到3.6％时，CBR值最大，然后随着掺灰量提高，CBR值会降低。分析认为，较少的灰掺量可发挥石灰的塑性和膨胀效应，由此提高路基土的密度，起到稳固路基土的作用；随着掺灰量的增加，路基土中生石灰分散的均匀性降低，使得路基土的强度降低。综上所述，公路工程黄土路基最佳的生石灰掺入量为3.6％。

4 CBR试验检测常见问题

4.1 试件无法反映路基土真正承载力

在进行夯击试验时，通常会使用标准夯击法。但是该方法计算出的含水量不准确，制作的试件无法反映路基土的真正承载力。其原因是未能筛出大颗粒土，或者没有计算出超粒径颗粒的百分含量。处理措施：在进行击实试验之前，根据试验要求筛出大颗粒土，并确定土样的类型和性质。

4.2 计量贯入量百分表读数出现偏差

在实施CBR贯入试验时，计量贯入量的百分表读数常出现偏差，造成取值的准确性受到影响。其原因是试验设备未能处于水平状态，受到重力的影响，使得底座与贯入杆珠未紧密接触。处理措施：安装试验设备时，要保证其处于水平状态。可在试验之前使用水平尺，将试验设备调平后使用[5]。

4.3 计算方法不合理

CBR试验过程中，有的试验检测人员使用的计算方法不合理。处理措施：注重相关计算方法的学习和合理使用，常用的计算方法有校正系数法、最小二乘法等，以此保障获得精准的使用检测数据。

5 &nbs41Cu2ZemfH40QiDy7qUT7A==p;应用CBR技术的注意事项

CBR试验检测技术对操作时间的要求比较严格，且操作过程中作业强度大，容易受到多种因素的影响，可造成检测阶段出现技术或者是方法上的失误，降低检测的成功率。根据有关的数据得知，一次性成功的CBR试验几乎无法达到35％，即便进行二次试验，成功率也难以达到65％。反复的试验操作会延长了CBR试验的周期，影响施工进度，因此在CBR试验检测期间，应注意以下事项：

一是参加CBR试验检测的技术人员，应当具备多年的工作经验，要依照ASTM D1883（实验室压实土壤的加州承载比标准测试方法）的规定和ASTM D3740（工程设计及建筑中使用的土壤和岩石在试验和/或检查中所用试剂最低要求的标准实施规程）的条款，完成CBR试验检测工作。

二是得到CBR试验检测数据以后，要设计出科学的数值，然后使用统计分析方法以及先进的概念，确定好强度值，但是设计时不可采用取平均值的方式。

三是对于相关的工作人员要了解，当路基的土壤CBR值未能达成3％之后，应判定为不良土壤材料。

四是为了满足施工规范和设计图纸要求，在开展CBR试验检测的夯实试验过程中，所使用的夯打机具应保持一致性。

6 结束语

综上所述，CBR试验检测工作有复杂、系统化的特点，其中包含的技术要点众多。如果某一试验检测环节出现问题，都会影响试验检测结果的准确性。为防止上述情况的出现，检测人员要了解和掌握CBR试验检测技术及其要点，合理使用相关技术和设备，以此保障试验检测结果的准确性，为公路工程提供可靠、精准的试验检测数据。

参考文献

[1] 陈燕，吴伟.公路工程CBR试验检测技术的应用[J].运输经理世界，2021（32）：34-36.

[2] 马翔.公路工程中CBR试验检测技术的应用研究[J].安徽建筑，2021，28（6）：172，186.

[3] 史小勇. CBR试验检测技术在公路工程中的应用[J].交通世界（下旬刊），2022（6）：156-157.

[4] 唐龙全.水泥改良粉黏土路基施工技术在公路工程中的应用[J].交通世界（下旬刊），2022（6）：161-163.

[5] 古扎拉衣.CBR试验检测技术在公路工程中的应用分析[J].华东公路，2020（2）：123-124.