更新时间:2024-03-12 19:10
公路自然区划【climatic zoning for highway】指的是根据全国各地气候、水文、地质、地形等条件对公路工程的影响而划分的地理区域。
根据公路工程的地理,气候差异特点,自然区的划分,按其重要性和规模的大小分为三个等级。一级区划是按自然气候,全国轮廓性地理,地貌划分的,全国共划分七个一级区;二级区划是在一级区划内,考虑水温状况不同,以潮湿系数为主导标志,按公路工程的相似性及地表气候的差异,进一步划分二级区以及与二级区划相当的副区,全国共分为33个二级区和19个副区。三级区划是二级区的进一步划分。由于各地区的特点和掌握的调查研究资料不充分,还不具备划分条件,再则,三级区不一定要列入全国性的范围,由个省,自治区自行划分,以便更切合当地的实际情况。
我国地域辽阔,各地气候、地形、地貌、工程地质和水文地质等自然条件差异很大,而这些自然条件与公路建设密切相关。为反映不同地区公路设计与施工的特点,交通部制定了《公路自然区划标准》(JTJ003-86),将具有相同自然条件的地区归类。
(1)道路工程特征相似的原则
在同一区划内,在同样的自然因素下筑路具有相似性。例如,北方不利季节主要是春融时期,有翻浆病害;南方不利季节在雨季,有冲刷、水毁等病害。
(2)地表气候区划差异性的原则
地表气候是地带性差异与非地带性差异的综合结果。通常,地表气候随着当地纬度而变,如北半球,北方寒冷,南方温暖,这称为地带性差异。除此之外,还与高程的变化有关,即沿垂直方向的变化,如青藏高原,由于海拔高,与纬度相同的其他地区相比,气候更加寒冷,即称为非地带性差异。
(3)自然气候因素既有综合又有主导作用的原则
即自然气候的变化是各种因素综合作用的结果,但其中又有某种因素起着主导作用。例如,道路冻害是水和热综合作用的结果,但是在南方,只有水而没有寒冷气候的影响,不会有冻害,说明温度起主导作用;西北干旱区与东北潮湿区,同样都有负温度,但前者冻害轻于后者,说明水起主导作用。
为使自然区划便于在实践中应用,结合我国地理、气候特点,将全国的公路自然区划分为3个等级。
一级区划首先将全国划分为多年冻土、季节冻土和全年不冻三大地带,再根据水热平衡和地理位置,划分为冻土、湿润、干湿过渡、湿热、潮暖、干旱和高寒7个大区。
Ⅰ区:北部多年冻土区;
Ⅱ区:东部温润季冻区;
Ⅲ区:黄土高原干湿过渡区;
Ⅳ区:东南湿热区;
Ⅴ区:西南潮暖区;
Ⅵ区:西北干旱区;
Ⅶ区:青藏高寒区。
二级区划是在每个一级区内,再以潮湿系数为依据,分为6个等级。
二级区划是在一级区划的基础上以潮湿系数为主进一步划分。潮湿系数K为年降雨量R与年蒸发量Z之比,即K=R/Z,按全年的大小分为6个等级。
过湿区:K>2.00;
中湿区:1.50 湿润区:1.00 润干区:0.50 中干区:0.25 过干区:K≤0.25。 除了这6个潮湿等级外,还结合各个大区的地理、气候特征(如雨季、冰冻深度)、地貌类型和自然病害等因素,将全国分为33个二级区和19个二级副区(亚区),共有52个二级自然区。 三级区划是二级区划的进一步划分,由各省、自治区自行划定。划分的方法有两种:一种是以水热、地理和地貌为依据;另一种是以地表的地貌、水文和土质为依据。 我国7个一级公路自然区划的路基路面设计注重的特点各有不同,根据各地区经验,可大致归纳如下。 (1)Ⅰ区:北部多年冻土区 该区北部为连续分布多年冻土,南部为岛状分布多年冻土。路面设计的重要原则是维持其冻稳性,保护冻土上限不至于下降,以防路基热融沉陷,导致路面破坏。在路基设计中是宁填勿挖。原地面植被不应破坏,路基填土应为冻稳性良好的土或砂砾,必须采用路堑时,应有保证边坡和基层稳定的措施。沥青面层因导热系数高,应相应抬高路基。结构组合中如设砂砾垫层,只能按蓄水不能按排水设计。 (2)Ⅱ区:东部温润季冻区 该区路面结构突出的问题是防止翻浆和冻胀。路基路面结构组合设计中,应使路基填土高度符合要求,结合当地自然条件,应采取隔温、排水和阻断毛细水上升等措施,以防止冻胀和翻浆。利崩水稳性、冻稳性好的材料修筑路面的基层,在水文土质不良的路段,可设置排水垫层,促进水排出,提高路基路面结构的整体强度。 (3)Ⅲ区:黄土高原干湿过渡区 该区特点是黄土对水分的敏感性,干燥土基强度高、稳定性好。路面结构组合的特点是必须选择不透水的面层或上封闭层,以防止雨水下渗造成黄土湿陷。潮湿地段应注意排水以保护路基。路肩横坡的设计应使水迅速排出。 (4)Ⅳ区:东南湿热区 该区雨量充沛、集中,雨型季节性强,台风暴雨多,水毁、冲刷和滑坡是道路的主要病害,路面结构应结合排水系统进行设计。该区水稻田多。土基湿软,强度低,必须认真处理。由于气温高、热季长,要注意黑色面层材料的热稳定性和防透水性; (5)Ⅴ区:西南潮暖区 该区山多,土质多系碳酸盐类岩石风化形成,结构稳定。强度较好,石料丰富,有利于在设计中就地取材。对于水文不良路段,必须采取措施,稳定路基。岩溶地区应在详细地质勘测基础上进行设计,以保证路基路面的整体稳定性。 (6)Ⅵ区:西北干旱区 该区大部分地下水位很低,虽然冻深多在100~150 cm以上,但一般道路冻害较轻。个别地区,如河套灌区、内蒙古草原洼地,地下水位高,翻浆严重。丘陵区1.5 m以上的深路堑冬季积雪厚,雪水浸入路面造成危害,因此沥青面层材料应具有良好的防透水性,路肩也应作防水处理。由于气候干燥,因此砂石路面经常出现松散、搓板和波浪现象。 (7)Ⅶ区:青藏高寒区 该区局部路段有多年冻土,须按保温原则设计。结构设计应针对自然条件和工程病害,采取措施保证路基的整体稳定性。由于地处高原,气候寒冷,昼夜气温相差很大,紫外线照射强,因此沥青老化很快。又由于年平均气温相对偏低。因此路面易遭受冬季雪水渗入而破坏。