路基土干濕類型判定的若干問題淺析

孫 君，楊兆兵，丁云飛

（常州市規劃設計院，江蘇常州 213000）

路基承受道路自身恒載以及車輛荷載，是道路不可或缺的組成部分，與路面結構協同工作，決定了道路的強度和穩定性。我國路面設計方法多基于彈性理論，現行規范對路基設計回彈模量作出了相應規定，對路基的強度和穩定性提出要求。路基的強度、穩定性及路面結構選型和厚度取決于土性、路基土的濕度[1]及重度、水文及氣象狀況等。在市政道路勘察、設計中，路基土干濕類型的判定，顯得尤為重要。

1 現行規范判定標準

1.1 《市政工程勘察規范》(CJJ56-2012)判定標準

現行《市政工程勘察規范》(CJJ56-2012)[2]在路基土干濕類型判定標準上沿用《市政工程勘察規范》(CJJ56-94)[3]的相關條文：土基的干濕類型，根據不利季節路槽底面最低點以下0～80cm深度內土的平均液性指數按表1確定。

表1 土基干濕類型判定標準

1.2 《城市道路設計規范》(CJJ37-2012)判定標準

現行《城市道路設計規范》(CJJ37-2012)[4]則沿用《城市道路設計規范》(CJJ37-90)[5]，根據不利季節路槽底以下80cm深度內土的平均稠度Bm判定土質路基的干濕類型，如表2所示。

表2 土基干濕類型判定標準

1.3 規范判定標準對比分析

《市政工程勘察規范》(CJJ56-2012)中判定干濕類型的指標為平均液性指數 ，土的液性指數IL按式(1)計算：

式中：ω為土的天然含水率(%)；

ωP為土的塑限含水率(%)；

ωL為土的液限含水率(%)。

《城市道路設計規范》(CJJ37-2012)以平均稠度Bm作為干濕類型判定的指標參數，土的稠度B按式(2)計算：

式中：ω為土的天然含水率(%)；

ωP為土的塑限含水率(%)；

ωL為土的液限含水率(%)。

將式(1)、式(2)相加，得：

基于式(3)，對比《市政工程勘察規范》(CJJ56-2012)和《城市道路設計規范》(CJJ37-2012)中土基干濕類型判定標準，同一組數據，采用不同規范進行判定時結果將存在差異。如平均液性指數0.40（即平均稠度為0.60）時，對照表1判定干濕類型應為干燥，而對照表2判定時干濕類型為潮濕，結果差異顯著。

根據式(3)指標參數的關系進行換算，不難發現在干濕類型判定上《城市道路設計規范》(CJJ37-2012)比《市政工程勘察規范》（CJJ56-2012）采用的標準更為嚴格。從工程安全儲備角度考慮，采用《城市道路設計規范》(CJJ37-2012)的土基干濕類型判定標準更加合理。

2 干濕類型判定工程實踐中的問題

2.1 界限含水率的土工試驗

目前在不同規范下對土的界限含水率的測定還存在著差異。

《土工試驗方法標準》(GBT50123-1999)[6]中，液限標準確定還處于過渡時期，即76g圓錐下沉10mm和17mm為液限含水率ωL，下沉2mm為塑限含水率ωP。

《公路土工試驗規程》(JTGE40-2007)[7]則規定，液、塑限可通過以下兩種方法測定：

(1)液塑限聯合測定儀100g圓錐下沉20mm為液限含水率ωL；通過液限含水率ωL與塑限入土深度hP間的關系曲線，查得塑限入土深度hP，再根據錐入深度h與含水率ω間的關系圖，查得塑限入土深度hP求出對應含水率，即為塑限含水率ωP。

(2)液塑限聯合測定儀76g圓錐下沉17mm為液限含水率ωL；通過76g錐入土深度h與含水率ω的關系曲線，查得錐入土深度為2mm對應的含水率為塑限含水率ωP。

另外，對于測定土的界限含水率時取樣標準問題，《土工試驗方法標準》(GBT50123-1999)規定土要過0.5mm的篩才能進行試驗。在實際操作過程中，某些土（如殘積土）用眼睛觀察含有較多的砂粒、礫石、巖屑、巖塊等，一旦過0.5mm篩后做界限含水率試驗，測出的塑性指數可能很大，不能反映土的實際情況。因此這種土最好能采用篩分法確定砂粒含量。

2.2 地形、地質、水文等因素的影響

從引起路基濕度變化的來源看，主要有以下幾個方面：

(1)大氣降水，通過路面、路肩和邊坡滲入路基；

(2)邊溝水及排水不良時的地表積水，以毛細水的形式滲入路基；

(3)從土性上看，較砂性土而言，細粒粉性土及粘性土毛細現象更為明顯，受水位升降的影響更大，地層吸水及失水疏干較慢；

(4)在土粒空隙中流動的水汽凝結成的水分。

(5)人類活動如綠化澆水、農田灌溉、管道滲漏等。在評價路基土干濕類型時，還要充分考慮由于人類活動對道路路基土層含水量的影響，綜合判定路基土干濕類型。

各種水源對路基的影響，視路基所在地的地形、地質與水文等具體條件而有所差異，因此勘察時也應合理考慮水文氣象、地形地貌、排水條件、地層特性、人為活動對地基土含水量的影響，綜合評價。

2.3 不利季節與勘察時間

相關規范在判定土基干濕類型時，均以不利季節作為判定前提。氣候的變化使土基內的溫度和濕度產生坡差，從而引起水分遷移。由于氣候有季節性變化，土基內水分的變迀亦有明顯的季節性，使土基的濕度、密實度和強度在一年內亦發生季節性變化。把土基強度最低的季節，稱為最不利季節。我國南方地區，一般情況下，其最不利季節為雨季。北方地區，由于負溫差的影響，其最不利季節一般為春融季節。

在實際市政道路勘察時，由于工期緊張等諸多因素，往往勘察實施時間并非不利季節，如果忽略這個因素，可能會引起不良后果。例如枯水期實施勘察，地下水位較低，此時取樣、試驗、分析，土基干濕類型判定為干燥。豐水期進行道路施工時，地下水位上升，路基土上部含水量過大[8]，可能導致原先制定的道路路基設計方案無法實施，進而產生路基土處理、設計方案調整、工期延長、工程造價增加等一系列問題。

因此，市政道路勘察時，在原始勘察資料分析的基礎上，還需充分考慮不利季節對路基土含水量的影響，綜合判定路基土干濕類型。

2.4 取樣試驗深度

規范在評價路基土干濕類型時將路基上部0～80cm范圍作為路基工作區。在考慮行車荷載下的路基豎向影響深度的基礎上，規定取土試驗深度為“在原地面或路面設計標高以下1.5m和軟土地區原地面或路面設計標高以下3m的深度范圍內，取土間距宜為0.5m，上述深度以下的取土間距可適當放寬”，即規范認為路面下1.5m和軟土地區路面下3m是行車載荷豎向應力影響的主要受力范圍。

隨著社會經濟的快速發展，目前大多數重型車輛、超重型車輛對路基豎向影響深度大大增加，路基結構破壞、路面破損等現象日趨嚴重[9]。近年來，對重載交通條件下路基工作區深度及影響深度進行了大量研究[10～16]，認為路槽底面最低點以下0～150cm范圍作為路基工作區更為合適，而行車載荷豎向應力影響的主要受力范圍一般為路面下3m和軟土地區路面下5m。

因此，市政道路工程勘察取樣時，在重視規范要求的路面以下1.5m范圍內土層的物理力學性質的前提下，同時也應重視下部土層(1.5～5.0m)的物理力學性質。進行干濕類型判定時，在規范要求的不利季節路槽底面最低點以下0～80cm深度土層指標數據的基礎上，可適當結合路槽底面最低點以下80～150cm土層的含水量情況，綜合判定。為市政道路設計人員提供更為合理的參數指標。

2.5 新建道路的干濕類型判定

對于新建道路，路基尚未建成，無法得到路槽底以下80cm范圍內土基的平均含水量時，土基的干濕類型可用路基臨界高度為標準來確定。路基臨界高度是指在最不利季節，當路基分別處于干燥、中濕或潮濕狀態時，路槽底距地下水位或長期地表積水水位的最小高度。路基臨界高度與當地氣候(溫度、濕度、日照等）、土質及對土基狀態的要求密切相關。缺乏實際資料時，可根據《公路自然區劃標準》(JTJ003-86)[17]查得所在地區的自然區劃類型，再進一步查得路基臨界高度參考值（H1、H2、H3)來確定土基干濕類型。

由于地區差異，上述規范確定的臨界高度參考值，其地區適宜性有待進一步驗證。而臨界高度經驗數值、區域地下水位或長期地表積水水位數據的積累對土基干濕類型的判定至關重要。因此就地方經驗的形成而言，市政道路勘察實踐中，需重視地區臨界高度的總結、地下水位或長期地表積水水位的收集、分析和復核工作，從而為新建道路干濕類型的判定提供更加準確的數值。

3 結語

路基土干濕類型判定直接影響路面設計方案及道路工程的使用安全和功能延續。因此，判定時應綜合考慮規范判定標準、不利季節、地形地質、取土試驗深度、地區經驗等各方面因素，同時也應注意干濕類型判定涉及的地區經驗參數的積累與分析，從而為道路設計和施工提供更為合理的參數。

[1]古蕓琳，何相呈，楊倩榮.路基干濕狀態對瀝青路面力學響應的影響[J].重慶交通大學學報(自然科學版)，2013，32(1)：32～36.

[2]CJJ56-2012，市政工程勘察規范[S].

[3]CJJ56-94，市政工程勘察規范[S].

[4]CJJ37-2012，城市道路設計規范[S].

[5]CJJ37-90，城市道路設計規范[S].

[6]GBT50123-1999，土工試驗方法標準[S].

[7]JTGE40-2007，公路土工試驗規程[S].

[8]闕 云，楊龍清，胡昌斌等.多雨地區路基濕度季節變化特征的現場監測[J].公路，2010(12)：83～90.

[9]于忠濤.水網地區路面彎沉問題研究[J].遼寧省交通高等?？茖W校學報，2011，13(2)：5～9.

[10]盧 正，王長柏，付建軍等.交通荷載作用下公路路基工作區深度研究[J].巖土力學，2013，34(2)：316～321.

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[14]閻毅志.重載交通下的黃土路基工作區深度研究[J].道路工程，2011(11)：124～126.

[15]童申家，蔡佳佳，辛 強.考慮鋪面結構下的路基工作區深度研究[J].公路，2012(10)：24～27.

[16]胡洪龍.水泥混凝土路面下路基工作區深度確定方法的探討[J].上海公路，2012(1)：16～19.

[17]JTJ003-86，公路自然區劃標準[S].