王雪玲
（天津市地质工程勘察院）
Application on bearing ratio test and the roadbed in Tianjin city
Wang Xue ling
Geological Engineering Investigation Institute of Tianjin city
【摘 要】承载比试验目的是用于评价路基土和路面材料的强度指标，是柔性路面设计的主要参数之一。承载比试验在世界各地得到广泛应用,已成为公路和机场跑道的路面设计及路基填土的质量控制指标。为了确保路基填筑施工质量,提高路基的整体稳定性,应加强对CBR试验在天津的应用推广。
【关键词】承载比试验；路基土；CBR；应用推广
【Abstract】 bearing ratio test objective is used to evaluate the strength index of soil roadbed and pavement materials, is one of the main parameters of flexible pavement design. Ratio test to get around the world widely used bearing, has become a quality control index of pavement design and subgrade of highways and airport runways of backfill. In order to ensure the quality of subgrade filling construction, improve the stability of the embankment, should strengthen the popularization and application of CBR test in Tianjin.
【Keywords】bearing ratio test Subgrade soil CBR application
一、概述
承载比试验是由美国加利福尼亚州公路局首先提出的, 简称CBR(California Bear-ing Ratio)试验。CBR是路基土和路面材料的强度指标，是柔性路面设计的主要参数之一。所谓CBR值 ,是指采用标准尺寸的贯入杆贯入试样中2 .5mm时，所需的荷载强度与相同贯入量时标准荷载强度的比值。本试验方法是与击实试验结合起来进行的，只适用于室内扰动土的CBR试验。
CBR试验在我国低等级公路工程中常被忽视，随着近年来天津市高等级公路的大规模兴建公路工程材料的检测也逐渐在程序上和技术上不断完善,给工程质量的控制提供了有效的技术保障。CBR试验在天津地区工程实践中越来越引起重视。
二、CBR试验原理
1．试验原理及目的
CBR试验目的：(a)根据路基土的设计CBR值,确定道路结构层的厚度；(b)根据目标设计CBR值，确定路基土处理方案（换填土或稳定处理）；(c)对路基回填土性质的判定,以确定是否采用。CBR试验是用于评价路基土和路面材料的强度指标。CBR值的大小是反映在进行贯入试验之后,试件中部分土体与整体之间产生相对位移时的剪力,反映到公路路基上则是指路基的抗局部剪切力的能力。
交通部现行的《公路路基设计规范》(JTJ013—95)和《公路路基施工技术规范》 (JTJ033—95)对路基的压实度和路基填料的强度均提出了全新的要求,特别是第一次明确提出了路基填料最小强度(CBR)的要求,见表1。《公路土工试验规程》(JTJ051—93)中也规定了进行CBR试验的程序。
表1 路基填料最小强度(CBR)和最大粒径要求
试验原理：试验时，按路基施工的最佳含水量与压实度，要求在试筒内制备试件，为了模拟材料在使用过程中的最不利状态，加荷载饱水4昼夜；在浸水过程中及贯入试验时，在试验顶面施加荷载板以模拟路面结构对土基的附加压力；贯入试验中，材料的承载能力越高，对其压入一定贯入深度所需的值越大，CBR值也就越大。
2．CBR试验方法及注意事项
（1）试样制备
按照最佳含水量制备试样 ，取代表性试样测定风干含水率，按需要制备数份试样每份试样质量约6㎏，应按重型击实试验步骤进行备样。在击实试验和试样制备过程中,均采用重型击实方法进行。 《公路土工试验规程》(JTJ051—93)中规定:击锤质量为4.5 kg，落高为45.0mm，击实筒内径152.0mm，击实层数为3，每层击实次数为98次，平均单位击实功为2735 (N.cm/cm3)，贯入杆直径为50.0mm，容许最大粒径为38.0cm。
对试料进行重型击实试验,以确定其最大干密度和最佳含水量。击实时放垫块，若需要制备3种干密度试样，应制备9个试样，试样的干密度可控制在最大干密度的95%~100%。击实完成后超高应小于6mm。卸下护筒，用修土刀修平试样，表面不平整处应细心用细料填补，取出垫块，称量。
（2）贯入试验
加荷使贯入杆以一定的速度压入试件,记录不同的贯入量及相应的荷载。贯入杆的贯入速率各国都有不同的规定标准:美国ASTMD1883—99规定为1.27mm/min,英国BS1377—4规定为1.2mm/min,日本JISA1211—1980规定为1.0mm/min,我国JTJ051—93采 用了1.0～1.25mm/min的标准。在浸水和贯入试验中都要在试样顶部进行荷载板加重,其目的是使施加于试样表面的压力等于该材料层路面的压力,从而使试样在受到一定约束力的条件下进行试验,但一般很难实现此目的,特别是在路面较厚的情况下,因此,各国均统一采用施加50N荷载的标准方法。
（3）试样浸水四昼夜
试样浸水96h的目的是预测路基土或基层填料在使用期间经历气象变化和长年运行过程中的含水量变化以及在最恶劣情况下来推算CBR值。浸泡96h的试样饱和度一般可达75%～95%。注水后水槽内水面应保持高出试样顶面25mm,通常浸泡四昼夜。由于我国幅员辽阔,为了使CBR试验更能符合各地实际情况,根据地区、地形、排水、路面排水构造和路面结构的因素,依据土基潮湿程度和试样浸水前后含水量的变化,可适当改变浸水时间。
（4）CBR值计算
绘制单位压力p与贯入量L的关系曲线,读取贯 入量2.5mm和5.0mm所对应的单位压力p2.5(kPa)和p5.0(kPa),按下式计算
ⅰ. 贯入量为2.5㎜时
CBR2.5=（P/7000）×100
CBR2.5-贯入量为2.5㎜时承载比（%）
P-单位压力（kpa）
7000－贯入量为2.5㎜时所对应的压力（kpa）
ⅱ. 贯入量为5.0㎜时
CBR5.0=（P/10500）×100
CBR5.0-贯入量为5.0㎜时承载比（%）
10500－贯入量为5.0㎜时所对应的压力（kpa）
美国、日本及我国标准要求材料的承载比一般采用CBR2.5,若CBR5.0>CBR2.5,试验重
做。重做后若试验结果仍然如此,则采用5.0时㎜的承载比。英国标准以CBR2.55和CBR5.0较大值作为其最终结果。
（5）试验结果：
利用所得之贯入量及贯入阻抗关系绘出其对应关系曲线，并经原点修正後求得2.5mm、5.0mm、7.5mm、10.0mm及12.5mm贯入量时贯入杆阻抗和贯入标准碎石阻抗之比值(载重比)，再以其最大载重比与该对应土样之干密度绘出CBR值~土壤干密度关系曲线。经由曲线内插法即可求得设计土壤干密度所对应之设计载重比.
（6）试验注意事项
①. CBR试验是结合击实试验进行的，试验费时、程序复杂、成果比较分散，所以在试验全过程均应认真严格执行操作规程，以确保结果的正确。
②. CBR试验若按3层击样，可采用过40mm筛的扰动土试样进行试验。
③. CBR试验对砂土给出的强度指标偏低，相对黏土和淤泥质土给出的结果则偏高，必要时在报告中应给与说明。
④.预压45N荷载不能忽视:《公路工程土工试验规程》规定贯入试验前必须预压45N的初始压力。因为预压45N是初始压力,这样做一方面是为了是贯入杆紧密地与试件顶面接触,另一方面也模拟了路面自重荷载对路基的作用。
3．CBR与回弹模量的关系
根据大量的试验、计算可知：En=7.2{CBR]0.9
En-土基回弹模量。
依据实际测定，当CBR<2时，En为15，是属于应处理的土基；当CBR=3时，En为20，是正常土基应有的最低要求；当CBR=3～7时，En约为20～40，是规定施工土基可能出现的强度；当CBR=20时，En约为110左右，是作为底基层砂砾料的最低要求；当CBR=30时，En约为150～160左右，是正常底基层材料；与计算相符。
4．设计CBR值与路基设计的关系
在构筑路基之前,首先应确定路基的目标承载力,确定路基土是否需要改良,采取何种改良方法。同时，为了保证路基在设计使用年限内的承载力不降低，必须事先做好排水、防冻结、融胀方面的设计。在确定软弱路基处理方法（换填法或改良稳定处理法等）后，必须再次进行CBR试验，并根据新的CBR试验得出的新CBR值来确定道路结构层厚度。
三、加强对CBR试验的应用推广
随着我国国民经济的发展，公路建设事业也取得了大的飞跃，大量高速公路在不断涌现，公路等级在不断提高。为适应这种变化，我国在《公路路基施工技术规范》中首次对路基填料的强度提出了要求，使路基填料的选取更加规范，规范要求在路基施工中，高速及一级公路、二级及二级以下的公路其路基填方材料，均应经野外取土试验，分别符合表1 （路基填料最小强度(CBR)和最大粒径要求）的规定时，方可使用。目前，许多国家均采用CBR值作为道路结构材料选用及厚度确定的设计依据，取得了良好的经济效果和使用效果。我市的快速路、地下铁道工程发展很快，经过CBR试验确定天津地区所设计的路面、路面基层，底基层，路基材料层的承载能力经验值。以方便承载比试验在天津市及全国公路、铁路、地下铁路的路基中的应用推广。
承载比试验由于在我国列入规程的时间不长，没有得到应有的重视，所以，为保证路基填筑的施工质量，提高路基的稳定性，强化实施规程标准规定的承载比试验是十分必要的，该试验方法的推广应用，将对我国城市道路建设的提高产生积极的推动作用。在我国的柔性路面设计中,虽然以路基土和路面材料的回弹模量值作为设计参数,但在路基路面施工中承载比试验将其作为一项重要的力学指标。它是为了确保路基施工质量和提高水稳性及路基整体稳定性的指标,所以CBR试验是一项重要的试验项目,承载比试验目的是用于评价路基土和路面材料的强度指标，是柔性路面设计的主要参数之一。
四、结语
为什么许多发达国家所修的道路经久耐用，而我们国家许多地区的道路就是不耐用呢？承载比试验在世界各地得到广泛应用,已成为公路和机场跑道的路面设计及路基填土的质量控制指标。
因此,为推广CBR试验在天津地区的应用和理解承载比试验的内在机理,分析其试验操作技术具有十分重要的意义。
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作者简介：
王雪玲(1971)，女，汉族，籍贯：天津市武清区，工程师，研究方向：实验测试
论文作者:王雪玲
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年7月供稿
论文发表时间:2015/11/9
标签：路基论文; 试样论文; 路面论文; 荷载论文; 公路论文; 强度论文; 填料论文; 《工程建设标准化》2015年7月供稿论文;