高速公路建设中的承载比CBR试验

刘娟

CBR最早由美国加州公路局提出用于评估公路路基土和路面材料强度的重要指标。国外设计公路时，关于路面材料与路基土设计的都是使用CBR值作为设计参数。CBR值就是试料添加量要达到2.5～5mm范围内，它是单位压力根据标准碎石压力添加的载荷强度比值（7MPa或是10.5MPa）。随着我国在不断扩大的公路规模建设中，逐渐也使用CBR值来规范我国路基填料标准。

一、承载比试验原理

在承载比试验过程中，需要根据相关标准来明确最佳的含水量和最大密度需要的试件。一般都会对使用的材料进行最不利状态分析，比如：饱和状态。所以，在材料的加载前，需要将材料进行泡水处理，而泡水时间一般是4天。浸水后再实施贯入实验。在进行顶面试件上增加载荷板可以模拟路基结构给地基造成的附加应力。在贯入实验中要明确深度，还有材料的承载力。必须注意，CBR试验只适合用在规定的试筒内制作件以后，对不同的土、底基层材料、路面基层展开承载比试验，试样最大粒径通常控制在20mm之内，最大不可大于40mm，且含量不能超过5%。

二、试验仪器的选择

试验仪器根据《公路土工实验规程》的规定来分析。在承载比实验中，使用的仪器有圆筒（高170mm，内径152mm）、金属，筒内垫块（高50mm、直径151mm），套环（高50mm），夯击底板等。在实验前需要检查这些实验仪器，之后才能更好地满足需求。视同内壁不能出现变形，保证光滑无棱角，垫块表面要是光滑平整的。

三、试验技术的要求

1.在实验前，需要对试料进行风干处理，并根据四分法做好材料的准备。实验前一天，要选择典型的试料，测定它的风干含水量。

2.材料准备完成后，要进行击实实验，选择最大干密度和含水量最好的试料，根据标准来制作最佳含水量的材料试件。必须注意，所确定的最佳含水量和最大干密度和CBR试验精度存在密切的联系，这也是开展CBR试验的基础。即使使用均匀的土壤材料，因试验误差的影响，一组试验很难真实地展现试样实际情况。因此，开展击实操作前必须进行平行试验，采用平均最大干密度及含水量当做制备CBR试件的标准。

3.对于顶面加荷载板试件选择4天泡水准备。

4.实施贯入实验时，适当给试件添加荷载。贯入杆添加载荷的速度要保持在1～1.25mm/min范围内。在贯入试验中，要记录不同的贯入量和对应的荷载。整体贯入量需要控制在7mm范围内。

5.在贯入实验中，根据获得的数据，进行单位压力绘制，建立其与贯入量之间的曲线关系。

6.贯入量和单位压力之间的曲线关系，读取值是2.5mm、5.0mm，而单位压力对应的是P2.5、P2.5。

四、试验操作的要点

1.明确试样的最佳含水量和最大干密度

根据最佳的含水量和最大干密度，将精确的直接关系放在CBR实验结果中。进击实验中，为了提高平行实验的精确度，需要明确最佳含水量和最大干密度之间的平均值。

2.路面材料环矫正系数强度仪测力确定

使用强度仪对路面材料进行测力，综合选择不同的土质来确定值。比如表1：

表1 测力环的选择

在使用测力环时，只能读取表中的变形量，之后根据变形量对压力值进行计算。压力值需要根据压力和变形之间建立的回归方程进行计算和确定。

3. 试件制备的分析

给试筒编号之后进行称量，作为质量。再放一张滤纸在垫块上，之后安装套环。将试筒固定在底板上。避免出现试样粘在了垫块上，这样会造成试件顶面出现不平整的情况，从而给CBR值的精度造成影响。为了减少这种情况的出现，这时需要使用两层滤纸来避免这种情况。

在制备试件前，需要测定试料的含水量。之后根据标准进行击实实验，明确最佳的含水量，以及试料的含水量。在制备最佳的含水量时，需要根据需求来处理闷料。闷料的试件需要符合规范。关于闷料的时间可以见表2.最后根据制备的CBR试件压实度。

表2 闷料的时间要求

五、分析实验的数据

1.分析CBR值允许的规范值

根据相关文献分析高速公路承载比实验数据。根据承载比实验可以判断路基填筑使用材料的整体强度和水稳定性。从侧面分析，根据路基规定在其成型之后，施工情况会出现不同程度的沉降。分析相应的实验数据，可以体现出在不同的压实和击实次数中，相同土样得到的CBR值会出现显著偏差。在这个实验和分析基础上可以得到几点结论。

（1）击实次数在30次和50次之间，相同的土样获得的CBR偏差较大。这说明，如果击实次数比较少，在承载比实验中土样会出现不同程度的沉降。

（2）如果击实次数是98次，同样的土样，CBR出现的偏差系数比较小，这说明，击实98次土样的承载力表现比较均匀，所以在实验中，得到的贯入量出现的变形差异比较小。

2.CBR数值的变化

根据击实次数和CBR下降值之间的曲线关系进行分析，相同的土样进行不同的击实次数，不浸水和浸水出现的CBR值也会存在不同程度的差异。如果击实次数比较小，在30次或是50次，浸水和不浸水获得的CBR值在击实次数上下降幅度较小，比如98次。之后根据规定对CBR值进行填图的高度来划分。通常填土的高度越高它的CBR值就会越大，而实际情况，下层路基的填土CBR值因素不仅包括填图高度，还有其他因素，比如：地表水、地下水、将水等因素的影响，所以在选择CBR值来确定填图高度不是很合理，建议区别对待不同的含水量情况。

六、CBR实验规范建议和技术指标使用

根据规定，承载比实验中，需要将试件泡水，之后对其进行膨胀量检测，但是在实际的实验过程中，因为一些土样的膨胀量比较大，而规定中没有明确设定土样的膨胀量，所以，测定膨胀量没有多大作用。

通常情况下，都会使用CBR值来选择路基的填料。如果不能满足CBR值的需求，需要掺石灰来保证材料的稳定性。在进行承载比实验中，需要对试件进行4天的泡水处理，如果在干燥情况，泡水4天后的试件和土基潮湿度含水量会有比较大的差异，这种情况需要根据实际情况来调整泡水方法和四件，保证土基的CBR值与实际施工标准符合。

击实试验不准确导致所做试件无法代表土基真正的承载力，具体表现如下：对含有大颗粒的土、超粒径颗粒并没有筛出来或并未计算超粒径颗粒所占百分比。而对粘性土进行试验时，闷料洒水不均匀或者浸润时间不足，会导致击实试件存在试样数量不足、找不到最佳含水率等情况。针对上述情况，开展击实处理前，先开展筛分和液塑限试验，确定土质分类属于粗粒土、特殊土还是细粒土，各类土是高或者低液限，从而根据规范要求开展作业。

七、结语

在我国公路建设不断发展过程中，想要更好地保证公路的质量，需要加强质量的实验检测。根据相关研究，可以对公路路基使用的填料进行承载比实验，来分析使用的材料承载比，根据承载比实验流程采取相应的技术解决对策。本次研究的实验数据，实际施工情况和CBR值是相吻合的，说明承载比实验可以有效地分析处施工使用材料的承载能力，为实际施工使用的材料质量做好保障。