張劍

（蘇交科集團檢測認證有限公司，江蘇南京 210000）

1 CBR試驗檢測技術(shù)的基本概述

1.1 CBR試驗檢測技術(shù)原理

CBR試驗，即承載力比試驗（CaliforniaBearing RatioTest），是指通過對土壤材料進行模擬荷載試驗，來評估其承載能力和適用性的一種技術(shù)，其既可以用于新建公路工程的設(shè)計中，也可以用于既有公路的改造和維護。

該技術(shù)主要采用CBR承載比試驗儀（見圖1）測量土壤樣本在一定荷載下的變形特性和抗剪強度，以此推斷土壤的承載能力和它對公路工程負載的響應(yīng)。CBR試驗檢測技術(shù)的基本原理是通過將一定尺寸的鋼制圓筒固定在土壤中，施加標(biāo)準(zhǔn)化荷載并測量在固定深度下的變形，然后根據(jù)塑性指數(shù)得出承載比（CBR）的數(shù)值。CBR試驗步驟為：土壤取樣—土壤樣本制備—裝填和壓實—施加荷載并記錄變形數(shù)據(jù)—根據(jù)實際的試驗數(shù)據(jù)計算CBR數(shù)值—結(jié)合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進行結(jié)果評價[1]。

圖1 CBR承載比試驗儀

1.2 CBR試驗檢測技術(shù)的準(zhǔn)備工作

1.2.1 試料準(zhǔn)備

首先，清除土樣表面的雜質(zhì)，保證采集到的樣品為代表性的土壤，然后從同一垂直剖面的上、中、下三個位置等分取樣，以確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

其次，根據(jù)規(guī)范要求使用5mm篩孔對土樣進行篩分，考慮到施工現(xiàn)場采樣有時難以符合標(biāo)準(zhǔn)，因此還需要對試驗樣品進行烘干和碾碎，以順利通過5mm篩孔。同時，還需要去除樣品中超過40mm的土顆粒，并做好相應(yīng)的記錄。

最后，考慮到不同含水量對強度的影響各不相同，因此在試驗前一天需要進行含水量的測定，若測定數(shù)據(jù)偏大，則需要進行風(fēng)干處理，以確保取樣質(zhì)量符合要求。此外，在準(zhǔn)備階段應(yīng)提高重視不同土顆粒的土樣質(zhì)量要求（見表1）。

表1 CBR試驗的試樣質(zhì)量要求

1.2.2 試件制備

試件制備也是CBR試驗中的重要環(huán)節(jié)，工作人員通常需要根據(jù)顆粒粒徑情況合理選擇相應(yīng)的試筒。試筒選擇完畢后需要對其進行合理布置，按順序放入墊塊、濾紙、套環(huán)等部件，并將現(xiàn)場取回的樣品放入金屬盤中，最后根據(jù)事先計算好的用水量進行噴灑，將土樣噴至濕潤狀態(tài)，并確保含水量始終保持在±2%。為避免水分快速蒸發(fā)，往往還需要使用塑料袋對土樣進行密封，以最佳含水量為標(biāo)準(zhǔn)進行試樣制備，以此確保后續(xù)試驗結(jié)果的準(zhǔn)確與可靠[2]。

2 CBR試驗檢測技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用意義

在公路工程中實施CBR試驗檢測技術(shù)具有重要意義。

首先，CBR試驗檢測技術(shù)可以快速準(zhǔn)確地評估路基土的承載能力。工程師通過對不同位置和深度進行CBR試驗，可確定土壤的強度和固結(jié)性能，并合理設(shè)計道路的厚度和結(jié)構(gòu)，避免出現(xiàn)過度設(shè)計或不足的情況，從而提高公路工程的經(jīng)濟性和資源利用效率。

其次，在公路運行過程中，路面承載能力是確保交通安全的重要因素之一，而CBR試驗檢測技術(shù)可以有效評估路基土的強度和變形能力，方便工程師采取針對性的加固措施，確保路面的穩(wěn)定性，提高公路工程的質(zhì)量和使用壽命。

再次，合理的公路設(shè)計往往還需要考慮土壤的自然環(huán)境特征，而CBR試驗檢測技術(shù)可以幫助工程師更好地了解土壤的水分、滲透性和排水性等關(guān)鍵參數(shù)，從而優(yōu)化設(shè)計方案，減少對土地和環(huán)境資源的破壞，實現(xiàn)公路工程的可持續(xù)發(fā)展。

最后，CBR試驗作為一個標(biāo)準(zhǔn)化且應(yīng)用廣泛的試驗方法，在公路工程的質(zhì)量驗收和監(jiān)督中也起著重要作用。尤其是對于公路監(jiān)管部門和工程質(zhì)量監(jiān)督單位來說，通過對CBR試驗結(jié)果的審查和對比，能夠評估施工工程的安全性和可靠性。

3 CBR試驗檢測技術(shù)在公路工程中的具體應(yīng)用

3.1 在公路工程設(shè)計中的應(yīng)用

3.1.1 CBR試驗在確定設(shè)計厚度和材料選擇方面的應(yīng)用

不同的土壤類型和材料具有不同的承載能力，而CBR試驗可以通過評估不同材料的適用性來指導(dǎo)設(shè)計厚度和材料選擇。

首先，設(shè)計人員通過CBR試驗分析得到CBR數(shù)值，能夠獲取不同材料的抗剪強度和變形特性，并根據(jù)此參數(shù)來評估材料在公路工程中的適用性，從而幫助施工單位選擇適合的工程材料，提升道路的承載能力和穩(wěn)定性。

其次，根據(jù)公路工程的功能需求和設(shè)計要求，不同層次的路面結(jié)構(gòu)所要求的承載能力也會有所不同，而通過對不同材料的CBR數(shù)值進行比較和分析，可以根據(jù)需要選取具有合適承載能力和穩(wěn)定性的材料。例如，高CBR值的材料可能更適合作為基層材料，而中等CBR值的材料則可以作為中間層材料或表層材料。

3.1.2 CBR試驗在評估道路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性方面的應(yīng)用

在公路工程中，CBR試驗檢測技術(shù)還可用于評估道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。由于不同層次土壤的特點和組成可能存在差異，通過測量不同深度處的CBR值，可以獲得土壤承載能力的垂直分布情況，有助于設(shè)計人員判斷路基層、基底層和表層土壤的強度特征以及其相互作用，較高的CBR值表明土壤的承載能力較好，有利于道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；反之，則意味著土壤的承載能力較差，可能導(dǎo)致路基沉降、塌陷或失穩(wěn)等問題。

因此，根據(jù)CBR試驗的結(jié)果，設(shè)計人員可以結(jié)合安全系數(shù)和要求的穩(wěn)定性指標(biāo)，調(diào)整路基層厚度、選擇適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)層材料，采取加固措施，以提高道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

此外，隨著道路使用和交通荷載的增加，土壤的性質(zhì)和承載能力也可能發(fā)生變化，而通過定期對CBR值進行監(jiān)測和比較，可以了解道路結(jié)構(gòu)伴隨時間的變化情況，并預(yù)測道路的壽命和維護周期，從而提前采取必要的維護和保養(yǎng)措施，以增強道路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，確保其安全、可靠和持久。

3.2 在公路工程建設(shè)中的應(yīng)用

3.2.1 CBR試驗在土壤加固和加筋方案設(shè)計中的應(yīng)用

在公路工程建設(shè)中，CBR試驗的結(jié)果可以為土壤加固和加筋方案的設(shè)計提供重要的依據(jù)和指導(dǎo)。

首先，通過對不同地段進行CBR試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果進行分析和比較，工程師可以了解土壤的強度特性、壓實性能以及變形特性等信息，從而確定不同地段的加固需求以及最適合的加固方式。

其次，土壤含水量是影響土壤強度和穩(wěn)定性的重要因素，通過對不同含水量條件下的土壤進行CBR試驗，設(shè)計人員可以了解土壤水分對其承載能力的影響程度，并根據(jù)CBR試驗結(jié)果，調(diào)整土壤含水量，同時采取有效的土壤加固措施，以提高土壤的承載能力和穩(wěn)定性。

最后，在加固材料和施工方法選擇方面，CBR試驗檢測技術(shù)也起到關(guān)鍵作用。工程師可以根據(jù)CBR試驗分析結(jié)果進行合理選擇。比如，對于CBR值較低的土壤，設(shè)計人員可以選擇土工合成材料、石子等加固材料，來增加土壤的強度和穩(wěn)定性。此外，通過評估不同加筋方案下的CBR值，工程師可確定最適合的加筋方式和布置方案，以提高道路的承載能力。

3.2.2 CBR試驗在路面修補和維護中的應(yīng)用

CBR試驗在公路工程中還有一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域，即路面修補和維護。在公路使用過程中，路面往往會遭受車輛交通、氣候變化和自然磨損等多種因素的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫、坑洼和損壞等情況，影響行車的舒適度和安全性，因此需要進行定期的維護和修補工作。通過對不同路段的CBR值進行測試，工程師可以更好地采取相應(yīng)的修補和維護措施，從而確保道路的安全和耐久性[3]。

首先，道路表層材料的質(zhì)量和力學(xué)性能對道路的使用壽命和安全性有著重要影響，通過對路面表層材料進行CBR試驗，可以得到相應(yīng)的CBR值，從而判斷材料的承載能力。較高的CBR值意味著材料的強度和穩(wěn)定性較好，適合長期受到交通荷載的路段；而較低的CBR值則意味著材料承載能力較差，可能需要盡快進行修補和維護。

其次，根據(jù)CBR試驗結(jié)果，還可以確定適當(dāng)?shù)男扪a材料和施工方法，以及為路面維護計劃提供參考數(shù)據(jù)，幫助工程師制定維護周期和策略，確定維護優(yōu)先級。例如，對于CBR值較低的路段，可能需要進行補充材料的加固或更換，以提高路面的承載能力和穩(wěn)定性[4]。

3.2.3 CBR試驗在工地施工質(zhì)量控制和驗收中的應(yīng)用

在公路工程建設(shè)中，CBR試驗還可用于工地施工質(zhì)量控制和驗收工作。CBR值反映了土壤的承載能力和穩(wěn)定性，如果CBR值低于設(shè)計要求，可能導(dǎo)致后續(xù)施工過程中出現(xiàn)沉降、變形和失穩(wěn)等問題。而通過CBR試驗的檢測，施工人員可以檢測到層與層之間的差異和異常情況，并及時采取措施進行調(diào)整和修復(fù)，以確保施工質(zhì)量達到設(shè)計要求。

在質(zhì)量驗收方面，CBR試驗可以作為一個客觀、可量化的指標(biāo)來進行質(zhì)量的驗收和評估，設(shè)計人員和監(jiān)理人員通過對每個基礎(chǔ)層的CBR值進行分析，可以判斷施工質(zhì)量是否達到相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。如果CBR值符合或超過設(shè)計要求，則表明基礎(chǔ)層的承載能力滿足要求，驗收通過；反之，若CBR值低于要求，則需要進一步調(diào)查和采取措施來糾正和改進，確保施工質(zhì)量得到驗證和認可[5]。

此外，在公路工程建設(shè)中，通過及時監(jiān)測和比較基礎(chǔ)層的CBR值，還有助于發(fā)現(xiàn)并解決施工過程中的各種問題，避免出現(xiàn)嚴(yán)重的施工缺陷和質(zhì)量隱患，提高道路的使用壽命和安全性。

4 CBR試驗檢測技術(shù)的優(yōu)勢和局限性

通過分析得知，相較于其他試驗方法，CBR試驗檢測技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，不僅能夠直接反映路基土壤的承載能力，還適用于各種土壤類型和路基層結(jié)構(gòu)的檢測，操作也相對簡單，所需設(shè)備和材料也比較少，因此特別適合應(yīng)用于大規(guī)模的公路工程項目中。但不可忽視的是，CBR試驗檢測技術(shù)也存在一定的局限性。

第一，CBR試驗只能提供土壤的抗剪強度和壓實性能，對其他土壤特性如滲透性、膨脹性等無法評估。

第二，CBR試驗只能針對某一特定的試驗條件進行驗證，不能完全代表所有實際使用情況下的路基材料性能。

第三，CBR試驗結(jié)果受到試驗條件、設(shè)備和操作者技術(shù)水平的影響，存在一定的主觀性和誤差。

第四，CBR試驗難以適用于檢測某些特殊的路基材料，如軟土、淤泥等，需要結(jié)合其他試驗方法進行綜合分析，以全面評估土壤的承載能力和工程性能。

隨著科技的發(fā)展，CBR試驗檢測技術(shù)還有進一步改進和優(yōu)化空間，需要持續(xù)加強研究，以便更好地應(yīng)用于公路工程中并發(fā)揮作用。

5 結(jié)語

總而言之，CBR試驗檢測技術(shù)在公路工程中具有廣泛的應(yīng)用價值。通過CBR試驗，設(shè)計人員可以評估路基土壤的承載能力和穩(wěn)定性，確定最佳的材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時，CBR試驗還可以用于施工質(zhì)量控制、路面修補和維護等方面，為公路工程的安全性和耐久性提供重要支持。

另外，也要清楚地認識到CBR試驗檢測技術(shù)的局限性，借鑒工程實踐經(jīng)驗，并綜合應(yīng)用其他試驗方法，提高公路工程的設(shè)計和施工水平。

未來，相關(guān)技術(shù)人員還需要進一步加強對CBR試驗的研究和應(yīng)用，尤其需要重視在特殊土壤類型和復(fù)雜工況下的適用性研究，通過積極探索和發(fā)展更加準(zhǔn)確、快速的試驗方法，滿足公路工程中快節(jié)奏的建設(shè)要求，并加強信息化技術(shù)在CBR試驗數(shù)據(jù)處理和分析中的應(yīng)用，以期更好地確保公路工程的安全、可靠和經(jīng)濟，并推動我國公路事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。