公路工程路基CBR指標(biāo)及CBR試驗(yàn)應(yīng)用實(shí)際及試驗(yàn)問(wèn)題

鄧爽 李妍

凱里學(xué)院 貴州省黔東南苗族侗族自治州凱里市 556011

在土木工程項(xiàng)目施工過(guò)程中，CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)在工程質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。CBR主要在道路施工中加以應(yīng)用，主要是檢測(cè)道路的路基部分建筑材料的荷載能力。其中的CBR值，具體指的是當(dāng)試驗(yàn)用的物料達(dá)到2.5mm的貫入量時(shí)，物料在單位面積內(nèi)所受承受壓力的極限以及物料單位面積內(nèi)的荷載強(qiáng)度的比值，通常情況下，CBR值通常使用百分?jǐn)?shù)形式進(jìn)行表示。在我國(guó)的公路工程的施工建設(shè)中，對(duì)于公路路基施工的檢測(cè)都需要使用CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)技術(shù)手段，而本次研究中，就將對(duì)此展開(kāi)深入的研究，發(fā)現(xiàn)我國(guó)公路工程施工過(guò)程中，使用CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)進(jìn)行路基施工質(zhì)量檢測(cè)中存在的具體問(wèn)題。

1 公路路基施工質(zhì)量檢測(cè)中CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用

關(guān)于CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)在公路工程施工建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用，本次研究中以貴州黔東南州劍河至黎平高速路段的施工作為研究實(shí)例，分下研究該路段施工建設(shè)過(guò)程中CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)技術(shù)手段的應(yīng)用。

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

這一路段的總體長(zhǎng)度為73.2km，在這一路段中，共設(shè)置有5處互通式立體交叉路口。這一路段在地理區(qū)位上位于橫斷山區(qū)，是我國(guó)地理一二級(jí)階梯的交匯處，受到多種形式地質(zhì)活動(dòng)的影響，地質(zhì)條件相對(duì)比較復(fù)雜，在我國(guó)高速公路的施工中有一定的代表性。因此，在本次研究中，選取該路段作為具體的試驗(yàn)對(duì)象，展開(kāi)CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)在公路工程施工建設(shè)中實(shí)際應(yīng)用的具體分析[1]。

1.2 具體試驗(yàn)流程

1.2.1 試驗(yàn)樣本的提取

使用四分法從試驗(yàn)路段的路基部分分別企圖質(zhì)量為25kg與30kg兩份試驗(yàn)用路基施工原料。而后再使用擊實(shí)試驗(yàn)方法，對(duì)其中質(zhì)量為30kg的試驗(yàn)用原料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。在檢測(cè)結(jié)果中，該份試驗(yàn)用原料的最大干密度為1.85kg/cm3，而最佳含水量為12.8%。

1.2.2 試驗(yàn)樣本制備

本次試驗(yàn)中共提取試驗(yàn)用原料兩份，兩份試驗(yàn)用原料的質(zhì)量分別為25kg與30kg，在第一部分中，已經(jīng)對(duì)質(zhì)量為30kg的試驗(yàn)用原料進(jìn)行了相關(guān)的處理。在這一部分中，需要對(duì)質(zhì)量為25kg的試驗(yàn)用原料進(jìn)行針對(duì)性的處理[2]。這一份試驗(yàn)用原料的含水量經(jīng)過(guò)檢測(cè)，為w=7.1%。在測(cè)得試驗(yàn)用原料的實(shí)際含水量后，再對(duì)這份樣本進(jìn)行下一步的處理，使用四分法，將試驗(yàn)用原料劃分為等質(zhì)量的3份，每一份原料的質(zhì)量均為7kg。而后，按照試驗(yàn)用原料的最佳含水量向原料中添加適量的水，從而使樣本達(dá)到最佳的水分狀態(tài)。

1.2.3 對(duì)試驗(yàn)用原料進(jìn)行膨脹測(cè)量

取一個(gè)底部有較多孔洞的板材，在這塊板材上將已經(jīng)稱得質(zhì)量的試驗(yàn)用原料放置在上面，而后再使用拉桿裝置將試驗(yàn)用試桶與底部板材拉緊，在上面放置試驗(yàn)中需要的濾紙，并將調(diào)節(jié)桿安裝在底板上。除此之外，還要在試驗(yàn)裝置內(nèi)部加入四塊荷載板與百分?jǐn)?shù)顯示表，用以觀察記錄測(cè)試數(shù)據(jù)使用；在以上幾項(xiàng)工作完成后，在實(shí)驗(yàn)裝置的水槽位置中將事先準(zhǔn)備好的三份質(zhì)量為7kg的試驗(yàn)用原料放入其中，等到試驗(yàn)用原料不再出現(xiàn)晃動(dòng)，形態(tài)保持穩(wěn)定之后，觀察百分?jǐn)?shù)顯示表，讀取表盤中所顯示的示數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，向試驗(yàn)用原料內(nèi)注入一定量的水分，讓試驗(yàn)用原料處于浸泡的狀態(tài)；在水分浸泡的試驗(yàn)程序結(jié)束之后，再次讀取百分?jǐn)?shù)顯示表上所顯示的示數(shù)，將試驗(yàn)用原料從水槽中移除，靜置等待原料內(nèi)容的水分向外排出，這一過(guò)程根據(jù)試驗(yàn)相關(guān)要求，需要維持16分鐘。在試驗(yàn)用原料內(nèi)部水分向外排放16分鐘后，將相關(guān)的試驗(yàn)裝置進(jìn)行拆解，稱取當(dāng)前試驗(yàn)用原料以及試桶的質(zhì)量[3]。

1.2.4 貫入

根據(jù)該項(xiàng)試驗(yàn)具體的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行試驗(yàn)貫入的操作。在讀取相關(guān)示數(shù)的時(shí)候，需要仔細(xì)記錄好測(cè)變形的2個(gè)百分比，2個(gè)示值平均值即為壓力對(duì)應(yīng)的貫入量[4]。

1.3 CBR值的計(jì)算

在以上各項(xiàng)試驗(yàn)流程全部完成后，需要對(duì)樣本的CBR值進(jìn)行計(jì)算，以便獲取該份樣本的CBR指標(biāo)，從而判定該路段路基部分的荷載與材料強(qiáng)度是否符合工程設(shè)計(jì)要求。通過(guò)計(jì)算程序，最終該路段路基施工材料的CBR值具體為;

當(dāng)貫入量設(shè)定為2.5mm時(shí)，該試驗(yàn)樣本的最終的CBR值分別為：CBR1=45.2%、CBR2=47.4%、CBR3=45.4%；

而當(dāng)貫入量被設(shè)定為5mm時(shí)，該試驗(yàn)樣本的最終的CBR值分別為：CBR1=54.2%、CBR2=56.5%、CBR3=60.7%。

2 針對(duì)不同土質(zhì)進(jìn)行的CBR試驗(yàn)

不同公路施工的環(huán)境是有很大差別的，我國(guó)是一個(gè)幅員遼闊的國(guó)家，不同地區(qū)的氣候與土質(zhì)對(duì)于公路施工的實(shí)際工程質(zhì)量有著極大的影響。在本次研究中，提及的CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)項(xiàng)目主要是用于公路路基施工材料所能承受的壓強(qiáng)極限以及極限荷載的檢測(cè)。而在公路路基的施工建設(shè)中，路基的實(shí)際荷載能力也會(huì)受到路基基底不同土質(zhì)的影響。因此，在CBR指標(biāo)以及CBR試驗(yàn)在公路路基施工質(zhì)量檢測(cè)的實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于不同路基基底土質(zhì)的CBR試驗(yàn)也是其中重要的檢測(cè)程序。

2.1 黏土土質(zhì)的CBR試驗(yàn)

正常情況下，黏土土質(zhì)的液限為43.3%，塑性指數(shù)則為19.9%，塑限能夠得到24.8%。黏土土質(zhì)的含水量最佳值為15.5%，而在充分脫水的條件下，黏土土質(zhì)的最大密度通常為1.80g/cm3[5]。

對(duì)于黏土土質(zhì)的CBR試驗(yàn)，在具體的試驗(yàn)方法上不需要做出調(diào)整，試驗(yàn)的具體內(nèi)容也相同。最終的CBR試驗(yàn)結(jié)果為：黏土土質(zhì)的膨脹量能夠達(dá)到3.01%，膨脹到極限狀態(tài)時(shí)，單位面積密度能夠達(dá)到1.81g/cm3，而黏土土質(zhì)的吸水量能夠達(dá)到173ml；貫入試驗(yàn)得到的CBR值則為5.7%。

2.2 粉土土質(zhì)的CBR試驗(yàn)

正常情況下，粉土土質(zhì)的液限為27.9%，塑性指數(shù)則為9.9%，塑限能夠得到19.3%。黏土土質(zhì)的含水量最佳值為13.2%，而在充分脫水的條件下，黏土土質(zhì)的最大密度通常為1.85g/cm3[6]。

對(duì)于粉土土質(zhì)的CBR試驗(yàn)的最終的試驗(yàn)結(jié)果為：粉土土質(zhì)的膨脹量能夠達(dá)到1.13%，膨脹到極限狀態(tài)時(shí)，單位面積密度能夠達(dá)到1.797g/cm3，而粉土土質(zhì)的吸水量能夠達(dá)到121ml；貫入試驗(yàn)得到的CBR值則為43.1%。

2.3 山皮土土質(zhì)的CBR試驗(yàn)

山皮土是一種由多種土壤共同組成的復(fù)合型土壤，在山皮土的組成部分中，絕大部分為風(fēng)化的碎石顆粒，此外還含有少量的黑黏土。由于不同地區(qū)地質(zhì)條件的差異，山皮土中的組成成分的比例也會(huì)存在一定的差異。因此，山皮土土質(zhì)的液限、塑限以及塑性指數(shù)也會(huì)隨著山皮土組成成分比例的變化而變化，無(wú)法做到精確的測(cè)量。而在通常情況下，山皮土土質(zhì)的含水量最佳值為6.9%，而在充分脫水的條件下，山皮土土質(zhì)的最大密度通常為2.32g/cm3[7]。

對(duì)于山皮土土質(zhì)的CBR試驗(yàn)的最終的試驗(yàn)結(jié)果為：山皮土土質(zhì)的膨脹量能夠達(dá)到0.08%，膨脹到極限狀態(tài)時(shí)，單位面積密度能夠達(dá)到2.313g/cm3，而山皮土土質(zhì)的吸水量相對(duì)較小，僅能達(dá)到31ml；貫入試驗(yàn)得到的CBR值則為54.4%。

3 針對(duì)同一種土質(zhì)在不同干密度條件下進(jìn)行的CBR試驗(yàn)

我國(guó)是一個(gè)多山地的國(guó)家，在公路施工的過(guò)程中，最常遇到的就是山皮土土質(zhì)[8]。因此，本次研究中選擇山皮土進(jìn)行同一土質(zhì)在不同干密度條件下的CBR試驗(yàn)。首先，將提取的山皮土樣本進(jìn)行脫水處理，保證樣本內(nèi)部不含有任何的水分；而后，再將脫水處理后的山皮土樣本均分為3份，在這3份樣本中根據(jù)試驗(yàn)要求向其中添加水量的水分，使這3份樣本的含水量分別為4%、5%與6%。之后，在分別對(duì)這3分樣本進(jìn)行CBR試驗(yàn)，具體的試驗(yàn)結(jié)果為：

當(dāng)樣本含水量為4%時(shí)，樣本密度為2.213g/cm3，膨脹量為0.33%，吸水量能夠達(dá)到225ml；貫入試驗(yàn)得到的CBR值則為42.4%；

當(dāng)樣本含水量為5%時(shí)，樣本密度為2.242g/cm3，膨脹量為0.19%，吸水量能夠達(dá)到126ml；貫入試驗(yàn)得到的CBR值則為48.6%；

當(dāng)樣本含水量為6%時(shí)，樣本密度為2.248g/cm3，膨脹量為0.09%，吸水量能夠達(dá)到33ml；貫入試驗(yàn)得到的CBR值則為54.4%。

4 CBR試驗(yàn)有可能出現(xiàn)的問(wèn)題與解決對(duì)策

4.1 試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題

由于CBR檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一個(gè)較長(zhǎng)的發(fā)展階段，通過(guò)不斷地應(yīng)用實(shí)踐，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)不存在具體技術(shù)層面的問(wèn)題，能夠在實(shí)際的工程施工中進(jìn)行應(yīng)用推廣。而在CBR試驗(yàn)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，還是會(huì)出現(xiàn)一定的問(wèn)題。目前我國(guó)在CBR試驗(yàn)在公路路基施工質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用的主要問(wèn)題在于，我國(guó)是一個(gè)多山地的國(guó)家，很多地區(qū)在公路施工中，都需要面對(duì)山皮土的土質(zhì)。山皮土中由于含有大量的碎石，當(dāng)碎石顆粒過(guò)大時(shí)，會(huì)使得對(duì)于樣本的初始判斷出現(xiàn)失誤，進(jìn)而影響最終的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)正常工程施工造成影響[9]。

4.2 問(wèn)題處理措施

針對(duì)樣本采樣中出現(xiàn)的問(wèn)題，在樣本的處理環(huán)節(jié)要更為精細(xì)。首先，試驗(yàn)用的樣本在提取的過(guò)程中，工作人員要對(duì)樣本進(jìn)行過(guò)篩，從中篩選出不符合試驗(yàn)要求的大直徑顆粒；而在試驗(yàn)用原料的進(jìn)一步處理過(guò)程中，要控制好每一層的加料量，確保試驗(yàn)用原料在試驗(yàn)過(guò)程中都能受到等同的力。最后一層原料處理完成后，原料在試筒中最高點(diǎn)要低于試筒口9mm；在對(duì)原料進(jìn)行浸泡處理時(shí)，水面高度要確保高于試驗(yàn)用原料月25mm，以使原料足量的吸收水分。以上操作程序完成后，試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性能夠有充分的提升，保證CBR試驗(yàn)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的應(yīng)用效果[10]。

結(jié)束語(yǔ)：CBR技術(shù)在工程質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域體現(xiàn)出極大的先進(jìn)性，對(duì)于工程質(zhì)量檢測(cè)的發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。這一技術(shù)在公路路基質(zhì)量的檢測(cè)中應(yīng)用相對(duì)較晚，而我國(guó)引入此項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)的時(shí)間則要更短一些。但是，由于有充分的技術(shù)支撐，該項(xiàng)技術(shù)在公路路基施工質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用極為順利。鑒于此項(xiàng)技術(shù)在公路路基施工質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用的時(shí)間較晚，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)該更為注意。在應(yīng)用過(guò)程中，要充分結(jié)合當(dāng)?shù)赝临|(zhì)情況，為公路路基施工提供更切近實(shí)際的路基基底土質(zhì)的參考依據(jù)，切實(shí)保證公路路基施工的質(zhì)量。