孫 君，楊兆兵，丁云飛

（常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)協(xié)同工作，決定了道路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。我國(guó)路面設(shè)計(jì)方法多基于彈性理論，現(xiàn)行規(guī)范對(duì)路基設(shè)計(jì)回彈模量作出了相應(yīng)規(guī)定，對(duì)路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性提出要求。路基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及路面結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)中，路基土干濕類型的判定，顯得尤為重要。

1 現(xiàn)行規(guī)范判定標(biāo)準(zhǔn)

1.1 《市政工程勘察規(guī)范》(CJJ56-2012)判定標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行《市政工程勘察規(guī)范》(CJJ56-2012)[2]在路基土干濕類型判定標(biāo)準(zhǔn)上沿用《市政工程勘察規(guī)范》(CJJ56-94)[3]的相關(guān)條文：土基的干濕類型，根據(jù)不利季節(jié)路槽底面最低點(diǎn)以下0～80cm深度內(nèi)土的平均液性指數(shù)按表1確定。

表1 土基干濕類型判定標(biāo)準(zhǔn)

1.2 《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)判定標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)行《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)[4]則沿用《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-90)[5]，根據(jù)不利季節(jié)路槽底以下80cm深度內(nèi)土的平均稠度Bm判定土質(zhì)路基的干濕類型，如表2所示。

表2 土基干濕類型判定標(biāo)準(zhǔn)

1.3 規(guī)范判定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

《市政工程勘察規(guī)范》(CJJ56-2012)中判定干濕類型的指標(biāo)為平均液性指數(shù) ，土的液性指數(shù)IL按式(1)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)以平均稠度Bm作為干濕類型判定的指標(biāo)參數(shù)，土的稠度B按式(2)計(jì)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(duì)比《市政工程勘察規(guī)范》(CJJ56-2012)和《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)中土基干濕類型判定標(biāo)準(zhǔn)，同一組數(shù)據(jù)，采用不同規(guī)范進(jìn)行判定時(shí)結(jié)果將存在差異。如平均液性指數(shù)0.40（即平均稠度為0.60）時(shí)，對(duì)照表1判定干濕類型應(yīng)為干燥，而對(duì)照表2判定時(shí)干濕類型為潮濕，結(jié)果差異顯著。

根據(jù)式(3)指標(biāo)參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行換算，不難發(fā)現(xiàn)在干濕類型判定上《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)比《市政工程勘察規(guī)范》（CJJ56-2012）采用的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。從工程安全儲(chǔ)備角度考慮，采用《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37-2012)的土基干濕類型判定標(biāo)準(zhǔn)更加合理。

2 干濕類型判定工程實(shí)踐中的問(wèn)題

2.1 界限含水率的土工試驗(yàn)

目前在不同規(guī)范下對(duì)土的界限含水率的測(cè)定還存在著差異。

《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50123-1999)[6]中，液限標(biāo)準(zhǔn)確定還處于過(guò)渡時(shí)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(yàn)規(guī)程》(JTGE40-2007)[7]則規(guī)定，液、塑限可通過(guò)以下兩種方法測(cè)定：

(1)液塑限聯(lián)合測(cè)定儀100g圓錐下沉20mm為液限含水率ωL；通過(guò)液限含水率ωL與塑限入土深度hP間的關(guān)系曲線，查得塑限入土深度hP，再根據(jù)錐入深度h與含水率ω間的關(guān)系圖，查得塑限入土深度hP求出對(duì)應(yīng)含水率，即為塑限含水率ωP。

(2)液塑限聯(lián)合測(cè)定儀76g圓錐下沉17mm為液限含水率ωL；通過(guò)76g錐入土深度h與含水率ω的關(guān)系曲線，查得錐入土深度為2mm對(duì)應(yīng)的含水率為塑限含水率ωP。

另外，對(duì)于測(cè)定土的界限含水率時(shí)取樣標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50123-1999)規(guī)定土要過(guò)0.5mm的篩才能進(jìn)行試驗(yàn)。在實(shí)際操作過(guò)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(guò)0.5mm篩后做界限含水率試驗(yàn)，測(cè)出的塑性指數(shù)可能很大，不能反映土的實(shí)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(zhì)、水文等因素的影響

從引起路基濕度變化的來(lái)源看，主要有以下幾個(gè)方面：

(1)大氣降水，通過(guò)路面、路肩和邊坡滲入路基；

(2)邊溝水及排水不良時(shí)的地表積水，以毛細(xì)水的形式滲入路基；

(3)從土性上看，較砂性土而言，細(xì)粒粉性土及粘性土毛細(xì)現(xiàn)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?？障吨辛鲃?dòng)的水汽凝結(jié)成的水分。

(5)人類活動(dòng)如綠化澆水、農(nóng)田灌溉、管道滲漏等。在評(píng)價(jià)路基土干濕類型時(shí)，還要充分考慮由于人類活動(dòng)對(duì)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(duì)路基的影響，視路基所在地的地形、地質(zhì)與水文等具體條件而有所差異，因此勘察時(shí)也應(yīng)合理考慮水文氣象、地形地貌、排水條件、地層特性、人為活動(dòng)對(duì)地基土含水量的影響，綜合評(píng)價(jià)。

2.3 不利季節(jié)與勘察時(shí)間

相關(guān)規(guī)范在判定土基干濕類型時(shí)，均以不利季節(jié)作為判定前提。氣候的變化使土基內(nèi)的溫度和濕度產(chǎn)生坡差，從而引起水分遷移。由于氣候有季節(jié)性變化，土基內(nèi)水分的變迀亦有明顯的季節(jié)性，使土基的濕度、密實(shí)度和強(qiáng)度在一年內(nèi)亦發(fā)生季節(jié)性變化。把土基強(qiáng)度最低的季節(jié)，稱為最不利季節(jié)。我國(guó)南方地區(qū)，一般情況下，其最不利季節(jié)為雨季。北方地區(qū)，由于負(fù)溫差的影響，其最不利季節(jié)一般為春融季節(jié)。

在實(shí)際市政道路勘察時(shí)，由于工期緊張等諸多因素，往往勘察實(shí)施時(shí)間并非不利季節(jié)，如果忽略這個(gè)因素，可能會(huì)引起不良后果。例如枯水期實(shí)施勘察，地下水位較低，此時(shí)取樣、試驗(yàn)、分析，土基干濕類型判定為干燥。豐水期進(jìn)行道路施工時(shí)，地下水位上升，路基土上部含水量過(guò)大[8]，可能導(dǎo)致原先制定的道路路基設(shè)計(jì)方案無(wú)法實(shí)施，進(jìn)而產(chǎn)生路基土處理、設(shè)計(jì)方案調(diào)整、工期延長(zhǎng)、工程造價(jià)增加等一系列問(wèn)題。

因此，市政道路勘察時(shí)，在原始勘察資料分析的基礎(chǔ)上，還需充分考慮不利季節(jié)對(duì)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(yàn)深度

規(guī)范在評(píng)價(jià)路基土干濕類型時(shí)將路基上部0～80cm范圍作為路基工作區(qū)。在考慮行車荷載下的路基豎向影響深度的基礎(chǔ)上，規(guī)定取土試驗(yàn)深度為“在原地面或路面設(shè)計(jì)標(biāo)高以下1.5m和軟土地區(qū)原地面或路面設(shè)計(jì)標(biāo)高以下3m的深度范圍內(nèi)，取土間距宜為0.5m，上述深度以下的取土間距可適當(dāng)放寬”，即規(guī)范認(rèn)為路面下1.5m和軟土地區(qū)路面下3m是行車載荷豎向應(yīng)力影響的主要受力范圍。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前大多數(shù)重型車輛、超重型車輛對(duì)路基豎向影響深度大大增加，路基結(jié)構(gòu)破壞、路面破損等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重[9]。近年來(lái)，對(duì)重載交通條件下路基工作區(qū)深度及影響深度進(jìn)行了大量研究[10～16]，認(rèn)為路槽底面最低點(diǎn)以下0～150cm范圍作為路基工作區(qū)更為合適，而行車載荷豎向應(yīng)力影響的主要受力范圍一般為路面下3m和軟土地區(qū)路面下5m。

因此，市政道路工程勘察取樣時(shí)，在重視規(guī)范要求的路面以下1.5m范圍內(nèi)土層的物理力學(xué)性質(zhì)的前提下，同時(shí)也應(yīng)重視下部土層(1.5～5.0m)的物理力學(xué)性質(zhì)。進(jìn)行干濕類型判定時(shí)，在規(guī)范要求的不利季節(jié)路槽底面最低點(diǎn)以下0～80cm深度土層指標(biāo)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，可適當(dāng)結(jié)合路槽底面最低點(diǎn)以下80～150cm土層的含水量情況，綜合判定。為市政道路設(shè)計(jì)人員提供更為合理的參數(shù)指標(biāo)。

2.5 新建道路的干濕類型判定

對(duì)于新建道路，路基尚未建成，無(wú)法得到路槽底以下80cm范圍內(nèi)土基的平均含水量時(shí)，土基的干濕類型可用路基臨界高度為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。路基臨界高度是指在最不利季節(jié)，當(dāng)路基分別處于干燥、中濕或潮濕狀態(tài)時(shí)，路槽底距地下水位或長(zhǎng)期地表積水水位的最小高度。路基臨界高度與當(dāng)?shù)貧夂?溫度、濕度、日照等）、土質(zhì)及對(duì)土基狀態(tài)的要求密切相關(guān)。缺乏實(shí)際資料時(shí)，可根據(jù)《公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ003-86)[17]查得所在地區(qū)的自然區(qū)劃類型，再進(jìn)一步查得路基臨界高度參考值（H1、H2、H3)來(lái)確定土基干濕類型。

由于地區(qū)差異，上述規(guī)范確定的臨界高度參考值，其地區(qū)適宜性有待進(jìn)一步驗(yàn)證。而臨界高度經(jīng)驗(yàn)數(shù)值、區(qū)域地下水位或長(zhǎng)期地表積水水位數(shù)據(jù)的積累對(duì)土基干濕類型的判定至關(guān)重要。因此就地方經(jīng)驗(yàn)的形成而言，市政道路勘察實(shí)踐中，需重視地區(qū)臨界高度的總結(jié)、地下水位或長(zhǎng)期地表積水水位的收集、分析和復(fù)核工作，從而為新建道路干濕類型的判定提供更加準(zhǔn)確的數(shù)值。

3 結(jié)語(yǔ)

路基土干濕類型判定直接影響路面設(shè)計(jì)方案及道路工程的使用安全和功能延續(xù)。因此，判定時(shí)應(yīng)綜合考慮規(guī)范判定標(biāo)準(zhǔn)、不利季節(jié)、地形地質(zhì)、取土試驗(yàn)深度、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)等各方面因素，同時(shí)也應(yīng)注意干濕類型判定涉及的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的積累與分析，從而為道路設(shè)計(jì)和施工提供更為合理的參數(shù)。

[1]古蕓琳，何相呈，楊倩榮.路基干濕狀態(tài)對(duì)瀝青路面力學(xué)響應(yīng)的影響[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，32(1)：32～36.

[2]CJJ56-2012，市政工程勘察規(guī)范[S].

[3]CJJ56-94，市政工程勘察規(guī)范[S].

[4]CJJ37-2012，城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]CJJ37-90，城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6]GBT50123-1999，土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7]JTGE40-2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

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[17]JTJ003-86，公路自然區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)[S].