CBR試驗(yàn)在公路工程檢測中的應(yīng)用分析

黃琳達(dá)

(西安公路研究院有限公司，西安 710065)

1 工程概況

本文以某高速公路為例，該高速公路全長為105 425 km，一共分為11 個合同段，本次試驗(yàn)利用CBR(California Bearing Ratio）技術(shù)對第2 合同段開展試驗(yàn)檢測。并且為了確保該合同段的路基填方材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)人員用CBR 值來對填料進(jìn)行控制，也正因?yàn)槿绱?，CBR 值成為這一合同段的關(guān)鍵試驗(yàn)指標(biāo)。此外，這一合同段公路以黃土路基為主，通過摻加生石灰的方法對其進(jìn)行改性，然后開展不同擊實(shí)次數(shù)、不同生石灰摻加數(shù)量以及不同浸水條件下的CBR 試驗(yàn)，其中生石灰的摻加數(shù)量為0%、1%、2%、3%、4%，浸水時間為1 d、2 d、3 d、4 d。

2 公路工程試驗(yàn)檢測技術(shù)應(yīng)用過程

為了確保試驗(yàn)檢測結(jié)果可以準(zhǔn)確反映出該合同段的實(shí)際情況，試驗(yàn)人員在對公路橋梁進(jìn)行試驗(yàn)檢測時，將試驗(yàn)環(huán)境調(diào)整為最不利的工況，從而來計算該合同段CBR 值。

2.1 準(zhǔn)備試驗(yàn)材料

在試驗(yàn)開始前，試驗(yàn)人員應(yīng)該根據(jù)相關(guān)要求科學(xué)、合理地開展取樣工作，以此來獲取試驗(yàn)材料，為后續(xù)試驗(yàn)檢測的有效性和準(zhǔn)確性打下基礎(chǔ)[1]。但需要注意的是，試驗(yàn)人員在進(jìn)行取樣時，必須選擇具有代表性或者典型的樣品，這樣試驗(yàn)檢測的結(jié)果會更加準(zhǔn)確、可靠。試驗(yàn)人員在進(jìn)行取樣工作時，需要先將表層土壤清除干凈，然后在同一垂面的上、中、下3個層面中分別進(jìn)行取樣，并確保選取的土壤樣本符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能夠通過5 mm 篩孔。

通常情況下，試驗(yàn)人員在施工現(xiàn)場所采取的土壤樣本都無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要試驗(yàn)人員對其進(jìn)行烘干、搗碎以及拆除等一系列工序，才能使其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能從5 mm 篩孔當(dāng)中通過。因?yàn)橥馏w的含水量會對土體強(qiáng)度造成影響，所以試驗(yàn)人員在開展試驗(yàn)前，還要對其含水量進(jìn)行檢測，若是土壤樣品中含水量過大，則試驗(yàn)人員還需要對其進(jìn)行風(fēng)干處理。

2.2 制備試件

當(dāng)收集完試驗(yàn)樣品后，試驗(yàn)人員需要選取25 kg 的試驗(yàn)材料開展含水量測試。在進(jìn)行測試時，試驗(yàn)人員可以通過四分法選擇3 份試驗(yàn)材料，每份試驗(yàn)材料在6 kg 左右，然后根據(jù)最佳含水量標(biāo)準(zhǔn)對其開展制備試件。為此試驗(yàn)人員需要向每份試驗(yàn)材料當(dāng)中添加330 g 的水，并將其攪拌均勻，然后根據(jù)試驗(yàn)要求對其進(jìn)行浸潤，再浸潤完成后試驗(yàn)人員便可以開展試塊制備，從而檢測出試塊含水量。

在試塊制備完成后，試驗(yàn)人員需要把試塊平均分為3 層然后進(jìn)行擊實(shí)，但需要注意的是，在前兩層擊實(shí)完成后，試驗(yàn)人員需要對試塊表層開展拉毛處理，并在第3 層擊實(shí)完成后，借助刮刀順著試塊進(jìn)行修理，并把濾紙、墊塊以及夯擊板取下來，并對試塊進(jìn)行稱量。

2.3 測量膨脹量

將修整平整且稱量好的黃土試塊修平面朝下置于多孔底板上，并通過拉桿將試塊和試筒拉緊[2]。首先，試驗(yàn)人員需要把1 張濾紙平放到試塊頂部的平面上，其次，在濾紙上設(shè)置帶有調(diào)節(jié)桿的多孔板，最后，在多孔板上添加4 塊荷載板。當(dāng)完成這一系列工序后，試驗(yàn)人員需要將3 個試塊放入水槽中，等待其恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，然后便能進(jìn)行百分表讀數(shù)，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。試驗(yàn)人員需要根據(jù)試驗(yàn)要求，將水槽內(nèi)的水放掉，然后再次進(jìn)行百分表讀數(shù)。一切完成后，便可以將試塊從水槽中取出，讓試塊靜置15 min，最后將試塊上的裝置卸除，并再次對試塊進(jìn)行稱量。

2.4 CBR值計算

試驗(yàn)人員需要根據(jù)試驗(yàn)所規(guī)定的速度開展試塊貫入試驗(yàn)，然后對測力環(huán)中的百分表讀數(shù)進(jìn)行讀取與記錄。并把兩個變形百分表的均值當(dāng)作實(shí)際貫入量值[3]。在計算CBR 值的過程中，需基于貫入試驗(yàn)明確荷載等級，進(jìn)而取其與貫入斷面積的比值，得到各級壓強(qiáng)，貫入量與壓強(qiáng)曲線可基于相關(guān)數(shù)據(jù)繪制，如曲線起點(diǎn)位置的凹凸現(xiàn)象較為明顯，需有針對性地進(jìn)行修正，一般采用切線延長的方式?；谇€，可對2.5 mm、5.0 mm 貫入量對應(yīng)的荷載壓強(qiáng)進(jìn)行讀取，進(jìn)而開展現(xiàn)場土體CBR 值的針對性計算，確定對應(yīng)CBR 值。一般情況下，各類工程以2.5 mm 貫入量對應(yīng)的CBR 值為準(zhǔn)，但如果5.0 mm 貫入量對應(yīng)的CBR 值相較于2.5 mm 更大，則需要重新開始試驗(yàn)，如試驗(yàn)后結(jié)果未變，則以5.0 mm 貫入量計算結(jié)果為最終結(jié)果。

3 公路工程試驗(yàn)檢測結(jié)果分析

3.1 浸水時間對CBR的影響

在對試塊擊實(shí)70 次后，試驗(yàn)人員把摻加了生石灰的黃土塊放入水槽當(dāng)中進(jìn)行浸水，并且為了更好地分析出浸水時間對CBR 值的影響，4 個試塊的浸水時間分別為1 d、2 d、3 d、4 d，然后對其進(jìn)行檢測，以此來獲取CBR 值。如表1所示。

表1 不同浸水時間和摻灰量下的CBR值

通過表1不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)生石灰摻加量為0 時，試塊的水穩(wěn)效果不佳，并且會隨著浸水時間的增加，出現(xiàn)CBR 值下降的情況，其中浸水時間為1 d 時，CBR 值最大。而摻加了生石灰的試塊，在進(jìn)去1 d 以后CBR 值最小，并隨著浸水時間的延長而增大。這是因?yàn)樵谠噳K中摻加了生石灰后，生石灰和黃土出現(xiàn)了固結(jié)、離子交換等反應(yīng)。

3.2 摻灰量對壓實(shí)度的影響

試驗(yàn)人員為了更好地研究摻灰量對壓實(shí)度的影響，根據(jù)CBR 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)開展壓實(shí)度檢測工作，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同摻灰量下的壓實(shí)度%

通過表2不難發(fā)現(xiàn)，在擊實(shí)次數(shù)一致的情況下，摻灰量越大，壓實(shí)度越小。而在摻灰量相同的情況下，擊實(shí)次數(shù)越多，壓實(shí)度越大。

3.3 摻灰量對CBR的影響

當(dāng)浸水時間是最不利工況時，試驗(yàn)人員為了了解摻灰量對CBR 影響，開展相關(guān)試驗(yàn)。如表3所示。

通過表3不難發(fā)現(xiàn)，隨著摻灰量越大，CBR 值也就越大，但是到3%后CBR 值便會減小，因此，對于本文高速公路橋梁工程來說，需要把生石灰摻加量控制在3%。

表3 摻灰量對CBR的影響

4 公路工程檢測中CBR值的優(yōu)化路徑

4.1 完善材料檢測機(jī)制

施工材料的性能將直接對工程質(zhì)量造成影響，因此，要想保證高速公路橋梁工程質(zhì)量，就必須要做好施工材料的檢測工作，確保施工材料符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證CBR 檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。但因?yàn)楦咚俟窐蛄汗こ痰墓ば蛳鄬^多，并且整個工藝流程十分復(fù)雜，要想讓施工材料符合相關(guān)要求，擁有很大難度。所以企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身實(shí)際情況制定一個完善的材料檢測機(jī)制，并加強(qiáng)對CBR 技術(shù)的使用，以此來加強(qiáng)對施工材料的檢測，提高材料試驗(yàn)檢測質(zhì)量與水平，保障高速公路橋梁工程施工質(zhì)量。

4.2 科學(xué)控制原材料來源

原材料的質(zhì)量檢測對于高速公路橋梁工程來說極為重要，直接關(guān)系到橋梁工程質(zhì)量，因此必須要加強(qiáng)原材料檢測，為此采購人員在進(jìn)行原材料采購時，需要對市場進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，了解各原材料的市場行情，然后將各供應(yīng)單位進(jìn)行對比，并從中選出最適合的供應(yīng)單位，如此便可以從源頭控制住原材料質(zhì)量，確保原材料質(zhì)量符合高速公路橋梁工程施工標(biāo)準(zhǔn)。同時施工單位在進(jìn)行原材料采購時，可以結(jié)合工程CBR 值標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)原材料，通過這種方式可以有效提高施工質(zhì)量，確保CBR 值符合相關(guān)要求。

與此同時，在原材料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，檢測人員還要做好原材料管理工作，并結(jié)合施工現(xiàn)場的實(shí)際情況制定一個科學(xué)、合理的檢測方案，定期對原材料進(jìn)行檢測，避免原材料在放置過程中出現(xiàn)損害，從而對工程質(zhì)量造成影響。

4.3 完善應(yīng)用流程

在進(jìn)行高速公路橋梁工程施工時，各部門之間應(yīng)相互合作，結(jié)合各設(shè)備的實(shí)際情況，科學(xué)、合理地開展檢測工作，確保整個檢測環(huán)節(jié)不存在任何紕漏，還要對高速公路橋梁工程的檢測流程進(jìn)行完善，確保檢測工作能夠有序進(jìn)行，保證試驗(yàn)檢測結(jié)果的可靠性與有效性，以此來保證工程質(zhì)量，使工程總效益得到提升。

4.4 打造高水平檢測團(tuán)隊(duì)

因?yàn)闄z測人員是施工材料試驗(yàn)檢測的實(shí)施者，所以檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)與操作能力將直接對檢測結(jié)果造成影響。因此，為了保證材料試驗(yàn)檢測工作的準(zhǔn)確性，保障原材料質(zhì)量，施工方應(yīng)該加強(qiáng)對檢測人員的培訓(xùn)，提高檢測人員的專業(yè)水平，強(qiáng)化檢測人員對CBR 技術(shù)的熟練度，使其能夠靈活運(yùn)用CBR 技術(shù)開展工程檢測工作，滿足材料試驗(yàn)檢測工作對于能力的需求，從而使材料試驗(yàn)檢測水平和質(zhì)量得到提升，保證高速公路橋梁工程質(zhì)量，防止安全事故的發(fā)生。

5 結(jié)語

對試驗(yàn)檢測技術(shù)進(jìn)行分析，并依托某高速公路橋梁項(xiàng)目，利用摻灰量以及浸水時間開展試驗(yàn)，從而得出以下結(jié)論。

1）通過浸水時間對摻灰量下CBR 值試驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，如果試塊中沒有加入生石灰，那么試塊的水穩(wěn)效果差，并且會隨著浸水時間的增加，出現(xiàn)CBR 值下降的情況。而在試塊中摻加了生石灰，則CBR 值會隨著浸水時間的延長而增大。

2）通過摻灰量對壓實(shí)度的試驗(yàn)，能夠發(fā)現(xiàn)，在擊實(shí)次數(shù)一致的情況下，摻灰量越多，壓實(shí)度越小。而在摻灰量相同的情況下，擊實(shí)次數(shù)越多，壓實(shí)度越大。

3）通過摻灰量對CBR 值試驗(yàn)，能夠發(fā)現(xiàn)，隨著摻灰量越大，CBR 值也就越大，但是到了一定程度后CBR 值便會減小，因此對于本文高速公路橋梁工程來說，需要把生石灰摻加量把控在合理范圍內(nèi)。

總而言之，要想加強(qiáng)公路工程試驗(yàn)技術(shù)的分析與應(yīng)用，還需要綜合考慮各種分析應(yīng)用方法和具體情況，從而進(jìn)行有利方案選擇。在此基礎(chǔ)上，才能將各種分析應(yīng)用方法整合在一起，進(jìn)而加強(qiáng)公路工程試驗(yàn)技術(shù)的分析與應(yīng)用，為后續(xù)開展公路設(shè)計與加強(qiáng)質(zhì)量控制提供數(shù)據(jù)支持。