公路工程CBR试验检测要点

2023-10-29徐胜洪潘魏

运输经理世界 2023年19期

徐胜洪、潘魏

（景德镇市昌盛公路工程试验检测有限公司，江西景德镇 333000）

0 引言

公路工程是重要的基础设施，必须加强对其质量管理，以更好地满足道路通行需求，为我国现代社会发展作出贡献。在公路工程建设中，应用CBR 试验检测技术可以检测施工质量是否合格，便于及时采取合理有效的应对措施。因此，主要分析CBR 试验检测的意义和应用要点，以更好地发挥公路工程CBR试验检测的作用。

1 CBR 试验检测应用意义

1.1 CBR 试验检测概述

CBR 检测技术主要是一种测试土壤力学性质的方法，可以用于分析路基层与路面结构的强度，进而进一步判定路基与路面材料是否满足工程要求[1]。充分利用CBR 试验检测技术，发挥其优势，及时发现公路工程的质量问题，并采取合理的应对措施，可以提高公路工程施工效果。

1.2 CBR 试验检测应用意义

CBR 试验检测可为路基工程施工提供参考，有助于施工效果的提升。

第一，通过测量路基在标准条件下的压缩变形和抗剪强度，可以得出CBR 值，作为评估指标。这个指标能够反映路基在承受交通荷载时的变形情况和变形能力，从而为路基设计和材料选择提供重要参考。通过对不同路段进行CBR 试验检测，可以识别出强度较低的路段，便于及时采取加固措施，确保公路的安全性和可靠性。

第二，CBR 试验检测可以用于评估路基的工程质量和可行性。公路工程的整体质量受路基质量和承载能力的影响。CBR 试验检测可以用来评价路基的稳定性和变形性能，以确定是否符合设计要求。如果CBR 值低于预期或不符合规范要求，可能需要对路基进行改良或加固，以提高其承载能力和稳定性。

第三，CBR 试验检测还可为路基材料的选择和施工工艺的优化提供参考。不同类型和级别的公路需要使用不同强度和质量的路基材料。通过对不同材料进行CBR 试验检测，可以确定其适用性。在施工阶段，CBR 试验检测结果也可以用于优化施工工艺，确定最佳的路基压实方法和参数，以确保路基的均匀性和稳定性。

2 CBR 试验检测

2.1 基本原理

CBR 试验是一种用来评估土壤承载能力的试验方法。其基本原理是通过测量土壤在一定应力下的变形性能来确定其承载能力。以下是CBR 试验检测的基本步骤：在标准条件下，将一个圆柱形的压盖推入土壤样品中，并施加垂直荷载。测量土壤样品在不同荷载下的变形和应力响应，并通过计算得到CBR 值。

2.2 准备试样

在CBR 试验检测过程中，试样的质量对试验结果有直接影响，因此需要科学选取试样。取样时，应先对试样表面进行清除处理，确保表面无杂质，以免影响试验结果。同时，为了获得更具代表性的试样，应在同一垂直面上进行上、中、下三层的取样。

进行CBR 试验检测时，由于现场取样难度较大，很难满足粒径筛选的规定要求。因此，需要对取样土进行烘干处理，并经过适当的捣碎处理后再通过5mm筛孔进行筛选。筛选过程中需将粒径超过40mm 的颗粒及时剔除，并做好相应的记录工作。

此外，由于试样的含水量差异会直接影响结构的强度特性，因此需要在CBR 试验检测的前一天，进行试样含水量检测，确定试样的含水量。若是试样的含水量较高，需要进行相应的风干处理，以保证试样的含水量符合试验要求。

2.3 试件制备

第一，试筒应结合颗粒尺寸选择，以保证现场试验顺利进行。使用试筒前，应将其放置在底板上，然后按照顺序放置垫块、滤纸和套杯。

第二，试件的干密度应满足最大干密度要求，并通过夯实的方式进行制作。

第三，制作完成的试件应通过四分法进行筛选处理，筛选完成后，将试验材料直接铺撒在金属盘表面，并检测其含水量参数，确保在3%左右。

第四，试件制备环节，应该对试验土壤先进行浸润处理，然后将其倒入试筒内部，并充分搅拌。在搅拌环节，应保证其含水量处于最佳范围内。经过充分的搅拌处理后，将湿布直接铺设到试筒结构表面，保持试验土壤的湿润度，避免水分流失过快而影响质量。

第五，将试筒平放，再放置试样材料，确保表面平整度达到要求，进行第一层击实处理。在试验过程中，击锤从45cm 高度垂直落下，进行第一层夯实作业之后，对该层厚度进行检查，确保高度适宜，这对后续两层的处理有重要影响。击实工作全部结束后，应对表面进行拉毛处理，重复进行上述步骤，对剩余层进行击实处理，直至完成整个试验过程。

第六，取下套杯，将试筒内部试件取出，最后根据上述方式制作其他两种试件，选择不同的击实次数，以满足试验要求。在其他两种试块的击实环节，通过不同的击实次数进行处理[2-3]。

2.4 泡水测膨胀量

第一，养护处理后，将顶部滤纸去除，并使用新的滤纸放在上部，然后铺设多孔板，施加足够的荷载，使顶部压力和结构层的压力保持一致。

第二，在放水的水槽内放置试筒、多孔底板，同时安装百分表，读取初始参数。

第三，开启水龙头，进行加水处理，确保水流进入试件的顶部和底部。浸水操作中，水槽中的水平面应该超过试件顶面25mm 以上。通常来说，浸水的时间应超过95h。

第四，经过浸水处理后，读取百分表的数据，然后计算膨胀量参数，试件高度为120mm。

第五，将试件取出，并将顶部积水清理干净，放置15min，确保积水全部排出，卸除滤纸和多孔板，进行称量作业，计算密度、湿度是否有变化。

3 CBR 试验检测在公路工程中的具体应用

3.1 工程概况

该公路项目位于我国南方地区，为提高公路工程的强度和稳定性，需要对不良地基结构进行改性处理。技术人员对现场进行全面总结和分析后，选择加入生石灰的方法对地基结构进行处理。并通过CBR试验检测来评估公路项目的质量和性能。在试验操作的阶段，采用重型夯击法施工，根据试验要求，生石灰加入比例分别为1.3%、2.5%、3.7%、4.9%，并且根据试验的要求确定夯击次数以及浸水时间，进而确定CBR 试验检测参数，了解公路工程施工材料的性能。

3.2 浸水时长对CBR 值的影响

通过对试验结果的分析，发现夯击次数为66 次时CBR 值达到最佳状态。此外，浸水时长对试样性能也有影响。

如果未加入生石灰材料，黄土的性能无法满足公路工程的需求，而且随着时间的延长，CBR 值逐渐下降。浸水50min 后，CBR 值急剧下降，且下降速度加快。

而加入生石灰后，黄土的CBR 值发生了很大的变化。浸水50min 后，CBR 值下降幅度较大，但随着时间的延长，CBR 值开始上升。这种变化趋势可以解释为灰土之间存在离子交换反应，内部形成碳酸结晶与水胶连接的作用，同时也存在固结反应，进而形成性能稳定的整体结构，提高性能[4-5]。

3.3 掺灰量对CBR 值影响

为了全面了解掺灰量对CBR 值的影响，在浸水试验环节，将浸水时间设定为200min，掺灰量分别为0%、1.3%、2.5%、3.7%、4.9%，然后进行试样的CBR 值检测。随着掺灰量的不断增大，CBR 值不断升高，在掺灰量为3.7% 时，CBR 值最大，再进行掺灰处理，CBR 值也不再升高，反而会出现降低的情况。这是因为加入较少的石灰材料，可以有效促进黄土性能的提高，但随着加入量的不断增大，石灰膨胀率及塑性参数会有所降低，导致石灰的密度增大。与此同时，随着石灰加入量的增多，黄土的石灰分散均匀性也会变差，从而使得部分石灰在黄土材料内可以自由分布，降低结构强度。因此，在该工程施工中，石灰加入比例确定为3.7%。

4 试验常见问题

第一，应用标准击实法展开最大干密度、最佳含水量计算，难以达到准确性要求，所以在试件的制作环节，并不能准确掌握其承载力性能。原因如下：其一，没有筛出含有大颗粒的土以及超粒径颗粒，也可能没有准确计算大粒径材料的百分比含量；其二，击实试件含水量间隔未达到均匀性标准，或者是试样数量不足，导致含水量难以满足标准。

可采取如下处理措施：在击实试验工作开始前，对所有选择的试件进行CBR 试验及液塑限试验，以确定内部的土体颗粒性质，同时确定液限的高度。在试验环节要严格执行规范化操作要求，提高试验检测水平[6-8]。

第二，在开展贯入试验的环节，贯入量的两个百分表读数存在一定的差异，使参数的选取存在一定的难度。

可采取以下应对措施：在安装仪器、试验台环节，应使其保持水平状态，并且在每一次开展试验之前都要进行试验仪器调平处理，并使用铁片垫起，确保达到水平状态。同时，在升降台上准备好试样，并调整偏球座，使贯入杆和试件顶部完全接触。此外，在读数前应先施加46N 荷载到贯入杆上，以防止试件移动，最后进行测力与测量变形百分表的指针调零。

第三，CBR 试验数值的计算准确性对工程设计和施工至关重要。选择合适的计算方式是关键。目前，在数据处理环节，校正系数法和最小二乘法是主要的计算方式。通过这两种方式进行数据检测，可以确定数据是否符合精确性要求，并得出结论[9]。

5 注意事项

第一，试样选取是CBR 试验检测中的重要环节。为保证试验的准确性和可靠性，应选择具有代表性且符合规范要求的试样。代表性意味着试样能真实反映整个试验区域的特性和性能。为此，应在试验区域内选择多个位置进行取样，覆盖不同地理条件和材料特性。考虑到不同深度的材料特性和变化，应在同一垂直面上采集上、中、下三层试样。取样前需先清除试样表面的杂质和污染物，确保表面干净，保证试验结果的准确性[10]。

第二，试样制备在CBR 试验检测中起关键作用，需严格遵循规范要求[11]。首先，试样应经适当烘干处理，以去除多余水分，确保试样的含水量符合要求。高含水量会影响试样的密实性和强度，进而影响试验结果。烘干时需注意控制温度和时间，防止过度干燥或时间不足。其次，应根据试验要求和颗粒大小范围，在筛选过程中选择合适的筛孔尺寸（常用为5mm）。如果现场取样不满足筛孔要求，可适当捣碎，但须注意不能影响试样结构特性和成分。最后，制备的试样应能够代表原料特性和工程实际应用条件，确保试验结果能够准确反映实际情况。

第三，由于试样的含水量对试验结果有重要影响（高含水量会导致试验结果偏低），因此试验前需检测试样含水量。通过准确测定含水量，可合理评估试样的物理性质和工程性能。若是试样的含水量较高，需对其进行风干处理，以确保试件符合试验要求，确保试验结果的准确性和可靠性。此外，需使用准确的检测方法和仪器，提高检测结果的精度和可重复性，直观反映试件的力学响应情况。

第四，试验过程中，需要准确记录试验条件、试样尺寸、负荷与沉降值等数据，这对后续分析和比较至关重要；需详细记录试验日期、温度、湿度等环境参数，以及试验设备规格和状态；试样尺寸参数（如直径、高度等）同样须记录，以确保后续计算和分析准确，为结果解释和性能评估提供可靠依据[12-14]。