１. ５ 路基干湿类型与公路自然区划 

１. ５. １ 公路自然区划 

我国幅员辽阔ꎬ各地气候、地形、地貌、水文地质等相差很大ꎬ而自然条件与公路建设密 切相关ꎬ各种自然因素对公路构造物产生的影响和造成的病害也各不相同ꎬ在不同地区修筑 路基ꎬ考虑的问题有不同侧重ꎮ

现行区划标准«公路自然区划标准»(ＪＴＪ ００３—８６)是根据道路工程特征相似的原则、地 表气候区划差异性的原则以及自然气候因素等原则制定的ꎮ 公路自然区划分为三级ꎮ

一级区划是以不同地理、气候、构造、地貌界限的交错和叠合情况作为控制指标ꎬ共划分 为 ７ 个区ꎬ其代号与名称为:

Ⅰ———北部多年冻土区ꎻ 

Ⅱ———东部温润季冻区ꎻ 

Ⅲ———黄土高原干湿过渡区ꎻ 

Ⅳ———东南湿热区ꎻ 

Ⅴ———西南潮暖区ꎻ 

Ⅵ———西北干旱区ꎻ 

Ⅶ———青藏高寒区ꎮ

二级区划是在各一级区划内ꎬ考虑水温状况不同ꎬ以年蒸发量与年降雨量之比的潮湿系 数为主要控制指标ꎬ按公路工程的相似性及地表气候的差异ꎬ进一步划分二级区划以及与二 级区划相当的副区ꎮ 全国共划分 ３３ 个二级区和 １９ 个二级副区ꎮ

三级区划是二级区划的具体划分ꎬ划分的方法有两种:一种以水热、地理和地貌为依据ꎬ 分为若干个具有相似性的区域ꎻ另一种是以地表的地貌、水文和土质为依据ꎬ分为若干个类 型单元ꎮ 三级区划未列入全国性的区划中ꎬ由各地区结合当地情况自行划分ꎮ

全国公路自然区划图见图 １. １８ꎮ

１. ５. ２ 路基的干湿类型 

(１)路基湿度变化的水源

路基在使用过程中ꎬ受到各种外界因素的影响ꎬ使湿度发生变化ꎮ 路基湿度的水源可分 为以下几方面(见图 １. １９):

(１)大气降水ꎮ 大气降水通过路面、路肩边坡和边沟渗入路基ꎮ 

(２)地面水ꎮ 边沟水以及排水不良时ꎬ地表水渗入路基ꎮ 

(３)地下水ꎮ 路基下面一定范围内的地下水浸入路基ꎮ 

(４)毛细水ꎮ 路基下的地下水ꎬ通过毛细作用上升到路基内部ꎮ 

(５)水蒸气凝结水ꎮ 在土的空隙中流动的水蒸气ꎬ遇冷凝结成水ꎮ 

(６)薄膜移动水ꎮ 在土的结构中ꎬ水以薄膜的形式从含水率较高处向较低处流动ꎬ或由 温度较高处向冻结中心周围流动ꎮ

上述各种导致路基湿度变化的水源ꎬ其影响程度随当地自然条件、气候特点以及所采取 的工程措施等而不同ꎮ

２)路基的干湿类型及其划分方法 

路基的强度和稳定性与路基的干湿状态有密切的关系ꎮ

路基的干湿状态可分为干燥、中湿、潮湿和过湿四类ꎮ 为了保证路基路面结构的稳定 性ꎬ一般要求路基处于干燥或中湿状态ꎮ 潮湿、过湿状态的路基必须经处理后方可铺筑 路面ꎮ

(１) 路基的干湿类型划分方法有: 

平均稠度法 

①稠度:土的稠度较准确地表示了土的各种形态与湿度的关系ꎬ稠度指标综合了土的塑 性特性ꎬ包含了液限与塑限ꎬ全面直观地反应了土的硬软程度ꎬ物理概念明确ꎮ 因此ꎬ对于已 建路基ꎬ采用土的稠度作为划分土质路基干湿类型的指标ꎬ其计算公式为ｗｃ ＝ (ｗＬ － ｗ) / (ｗＬ － ｗＰ )

式中: ｗｃ ———土的稠度ꎻ 

ｗＬ ———土的液限ꎻ 

ｗ ———土的含水率ꎻ 

ｗＰ ———土的塑限ꎮ

以稠度作为路基干湿类型的划分标准是合理的ꎬ但是不同的自然区划、不同的土组其分 界稠度是不同的ꎬ详见表 １. ７ꎮ

②平均稠度:在公路勘测设计中ꎬ确定路基的干湿类型需要在现场进行勘查ꎬ对于原有 公路ꎬ按不利季节路槽底面以下 ８０(ｃｍ 深度内土的平均稠度确定ꎮ 于路槽底面以下 ８０(ｃｍ 范围内ꎬ每 １０(ｃｍ 取土样测定其含水率、塑限含水率和液限含水率ꎬ按式(１. ２)、式(１. ３) 计算:

ｗｃｉ ＝ (ｗＬｉ － ｗｉ) / (ｗＬｉ － ｗＰｉ) (１. ２)

ｗｃ ＝ ∑ ８ ｉ ＝ １ ｗｃｉ ８ (１. ３)

式中: ｗｉ ———路槽底面以下 ８０(ｃｍ 范围内ꎬ每 １０(ｃｍ 为一层ꎬ第 ｉ 层土的天然含水率ꎻ

 ｗＬｉ ———同一层土的液限含水率ꎻ

 ｗＰｉ ———同一层土的塑限含水率ꎻ 

ｗｃｉ ———第 ｉ 层土的稠度ꎻ 

ｗｃ ———路槽以下 ８０ｃｍ 内土的算术平均稠度ꎮ

③判断干湿类型:根据 ｗｃ 判断路基干湿类型ꎬ要按照道路所在的自然区划和路基土的 类别查表(１. ７ꎬ与分界稠度作比较ꎬ并按表 １. ８ 确定道路所属的路基干湿类型ꎮ

(２)临界高度判断法 对于新建道路ꎬ路基尚未建成ꎬ无法按照上述方法现场勘查路基的湿度状况ꎬ可以用临 界高度作为判别标准ꎮ 路基临界高度 Ｈ 是指在最不利季节ꎬ当路基分别处于干燥、中湿或潮 湿状态时ꎬ路槽底距地下水位或长期地表积水水位的最小高度ꎮ

当路基的高度 Ｈ 变化时ꎬ平均含水率将变化ꎬ土的平均稠度亦随之改变ꎬ路基的干湿状 态相应地变化ꎮ 在路基的地下水位或地表长期积水水位一定的情况下ꎬ路基的湿度由下而 上逐渐减小ꎬ如图 １. ２０ 所示ꎮ

Ｈ１ 对应于 ｗｃ１ ꎬ为干燥和中湿状态的分界标准ꎮ 

Ｈ２ 对应于 ｗｃ２ ꎬ为中湿和潮湿状态的分界标准ꎮ 

Ｈ３ 对应于 ｗｃ３ ꎬ为潮湿和过湿状态的分界标准ꎮ

为了保证路基的强度和稳定性不受地下水及地表长期积水的影响ꎬ在设计路基时ꎬ要求 路基保持干燥或中湿状态ꎬ路槽底距地下水或地表积水的距离要大于或等于干燥、中湿状态 所对应的临界高度ꎮ 不同土质和自然区划的路基临界高度见表 １. ９ꎮ

 在确定新建公路土基干湿类型时ꎬ通常要根据路基土的平均稠度、路基高度、有无地下 水、地表积水影响等因素ꎬ综合论证来确定ꎮ