承载比

承载比(CBR)试验在高速公路中的应用探讨

[内容摘要] 随着高速公路建设的发展,我国现行规范已将CBR值作为高等级公路路基填筑选择的依据。本文结合承载比试验中的一些问题及某高速公路上路床用土因承载比不够问题进行探讨,并对路基填土掺电石灰前后的CBR值的变化进行分析,说明电石灰用在路基填筑中的可行性。

关键词：高速公路 电石灰 承载比 试验方法 1.试验原理

试验时,按标准击实试验确定掺4%、6%、8%、10%的电石灰的最大干密度和最佳含水量并制备所需的试件,为了模拟电石灰土在使用过程中的最不利状态,加载前先泡水四昼夜后进行贯入试验,在试件顶面施加荷载板以模拟路面结构对土基的附加应力,贯入试验中,材料的承载能力越高,对其压力一定贯入深度所需施加的荷载越大。

2.试验技术要求 2.1 试验准备

在预定做击实试验的前一天取代表土样测风干含水量；选择合适的设备，并检查其形状尺寸是否符合要求。

2.2 试验过程

2.2.1求素土和掺4%、6%、8%、10%的电石灰土的最大干密度和最佳含水量。按最佳含水量制备CBR试验所需试件。在试件顶面加荷载板并泡水四昼夜。

2.2.2 贯入试验时,加荷使贯入杆以1～1.25mm/min的速度压入试件,记录不同贯入量。总贯入量一般应超过7mm。

2.2.3 绘制P-τ关系曲线,必要时进行原点修正，从曲线上读取贯入量分别为2.5mm和5.0mm所对应的单位压力P2.5(Mpa)、P5.0(Mpa)，一般采用CBR2.5的值,如CBR5.0>CBR2.5,则试验要重做。如果结果仍然如此,则采用CBR5.0的值。

3.试验操作注意要点

3.1 确定试样的最大干密度和最佳含水量

按照《公路工程土工试验规程》T0313-93规定进行标准击实试验以确定试样的最大干密度和最佳含水量,同时要注意,由于最大干密度和最佳含水量的确定与CBR试验的精度直接相关,也是做好CBR试验的关键与基础,即使是均匀的土壤材料,由于试验误差的原因,一组试验很难如实反映试样的实际。因此,标准击实必须做平行试验,以平均最大干密度和平均最佳含水量作为制备CBR试件的标准。

3.2 确定路强仪的测力环校正系数

在选择路强仪的测力环时应根据不同的材料进行选择:对于粘性土、砂土应选用7.5KN、30KN的测力环。测力环只能读出百分表的变形量,然后再根据变形量算出压力值,计算时不能简单地采用标定的变形与压力的对应数据进行内插,而应当先将测力环的标定数据进行回归分析,得出测力环的变形量与压力之间的回归方程式,再将变形量乘以回归系数得出压力值。

3.3 制取试件过程中的注意事项

3.3.1制件前,首先取样测定试料的含水量,按标准击实试验确定的最佳含水量计算每份试料应加的水量,制料时所加水量和掺灰量一定要精确,试样要充分拌和均匀,并且要按规范规定的时间进行闷料。

3.3.2制取试件过程中,有时会发生试样粘在垫块上,从而造成试件顶面凹凸不平的现象,这样的试件将影响CBR的真实值,只能作废。为防止这种现象发生,可以在垫块上放二层滤纸,从而减少试样被粘的可能。

试验规程中CBR值在试样压实度为100%时进行试验,仅在需要时制备三种干密度试件,而《公路路基施工技术规范》(JTJ 033-95)中对不同填土深度的填方材料CBR值要求有所不同,相应的填土深度所要求的压实度实际也不一样。现以我合同段设计文件为例,见表3.1

路基施工压实度与填料最小强度 表3.1

高速公路、一级公路

路基深度范围(cm)

准

上路床(0～30) 下路床(30～80) 上路堤(80～150) 下路堤(>150)

零填及路堑路床(0～30)

≥96 ≥96 ≥95 ≥93 ≥96

路基压实度(%)标

填料最小强度(CBR)(%)

8.0 5.0 4.0 3.0 8.0

注：路基竣工验收弯沉值266.2(0.01mm)

规范中没有明确表明对于不同填土深度的CBR值是在试样压实度为相应值时进行试验,但笔者认为CBR试验应该得出压实度为90%、95%、100%时相应的CBR值,才能与实际施工中的情况进行对应,在实

际施工时,压实度的按填土深度分区与CBR值按填土深度分区是一致的。

试验方法:1.按照每层击数分别为30、50和98次进行制取试件；2.测出不同击数条件下的干密度及相应的CBR值；3.以CBR值为X轴,干密度为Y轴画出干密度与CBR值之间的关系曲线,从曲线上可以得到对应于所需压实度的CBR求取方法。见图3.1。3.4 试验规程与方法

4.试验数据分析 4.1 CBR值规范允许值合理性探讨 我合同段某土场掺电石灰前后的CBR值试验数据统计见表4.1。承载比(CBR)试验数据反映路基填筑材料的水稳定性和整体强度的大小,也反映了材料的承载能力。因此也从侧面反映路基按规定的压实度成型后的施工不均匀沉降情况。通过表4.1的数据分析,可以看出同种土掺电石灰前后,不同的击实次数对应的CBR值的情况,可以得出如下结论： (1) 在击实次数相同时,同一土样掺电石灰前后的CBR值差值明显增加，但随着掺灰量的增加，CBR值增长速度逐渐减小；而膨胀量则减小。 (2) 对上路床CBR达不到要求的路段，通过电石灰的性质,掺加电石灰来进行改善是完全可行的。 CBR试验数据对照表 表4.1(略) 4.2 CBR值的变化 图4.1中的数据反映同一土样在击实次数不同(也就是压实度不同)的情况下,浸水时CBR值变化幅度的不同,击实次数30次与50次的CBR值下降幅度明显大于击实次数为98次的下降幅度。而规范规定的CBR值是以填土高度来划分的,填土越高,CBR值要求就越大。但实际上路基下层的填土受地下水、地表水、降水的影响大于路基上层的填土,所以CBR允许值以层高来划分并不科学,建议对于不同的干湿状态的CBR值要求是否应该不同。

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