1、道路凍脹的破壞與防治    在寒冷地區，鋪筑高級路面的道路或砂石路面及其附屬構造物、隧道、擋土墻、人行道和坡面等。由于土或巖石中產生的凍脹作用，常常使這些構造遭受較大的破壞。土所產生的凍脹引起道路的凍害。造成道路破損，因而影響車輛的通行，降低道路的使用壽命。所謂的道路凍脹，主要是冬季在路基土中沿著溫度的降低方向生成了冰晶體形狀的霜柱，使路面產生隆起的一種現象。隧道側墻的破壞主要由于土中霜柱的作用使土體沿冷卻方向的橫向產生凍脹，從而使隧道的側壁，向冷空氣侵入的隧道中心軸方向推移，因而沿著側墻部分的水平方向產生了作用力。坡面上的凍脹作用是沿著垂直方向發生的。

2、凍脹作用使道路產生的破壞狀態在中央部分凍脹量最大，因而沿路面中心線的縱斷方向上產生縱向裂縫。這種凍脹破壞與冬季期間道路除雪情況以及路面施工接縫情況有密切關系。施工時在路面中心如果有接縫，則接縫處水平方向的抗拉強度比路面其他部分要小。凍脹現象已經成為道路產生破壞的一種形式。在春融期，由于路基土中冰晶體的融解，又成為土基或墊層承載力降低的原因。對砂石路，春融期間在荷載的作用下產生的翻漿現象，將會使道路出現嚴重病害。為了防止上述的凍脹現象所引起的道路破壞，首先需要了解凍脹發生的機理，因此對引起道路凍害的一些因素，如土質、氣溫、土中水等要詳細進行調查，特別是對防止道路等土木構造物產生凍脹作用采用的措施

3、研究中，應注意易引起地基凍脹的土是否發生了凍結，因而確定土的凍結深度是非常必要的。另外，對道路附屬構造物上部的填土是否會產生凍脹，也有必要進行確定。在那些寒冷地區，對凍結深度的確定及其深度范圍土的凍脹可能性的判斷都成為凍脹調查的要點。道路的凍害防止措施，當前主要采用置換法、隔溫法及穩定土的處治方法等。一般情況下，所采取的措施從經濟性、施工方便及可靠性方面考慮，主要采取非凍脹敏感的粒狀材料置換冬季期間最大凍結深度約70%范圍的置換法。但是，由于材質良好的置換材料造價較高，因而采用了隔溫法等一些特殊的防止措施。在寒冷地區的道路路面設計與施工中，對已有路面的凍害破壞情況及影響因素詳細調查的同時，對確

4、定道路路面厚度有直接關系的當地凍深的確定和置換材料質量的評定都是不可缺少的一項工作。路面凍脹，是由于凍脹作用造成的路面破壞，主要由于路面產生了凍脹變形，而這種變形在道路橫斷面方向上是不均勻的。在路面中央凍脹變形量最大，因而在道路中線上出現較大裂縫。道路橫斷面方向出現不均勻凍脹的原因，主要是由于路肩附近路面有積雪堆積，使這部分路面結構在寒冷時期有隔溫作用，而在路面中央部分，由于行駛汽車積雪需要清除，因而這部分路面上失去隔溫作用。所以，這部分的凍結深度和凍脹量都要比路肩部分大，使路面產生彎曲拉應力，造成路面的破壞。在瀝青混凝土路面中的這種破壞現象，由于和路面中央部分施工接縫一致，所以表現出在道路的

5、縱斷方向產生較大裂縫的特征。另外，對土覆蓋較淺的橫向涵渠和管道，當回填材料為易引起凍脹的土時，由于涵管內壁受冷空氣的作用，因而產生的凍脹變形比外側的要大。由于涵管的凍脹在道路的橫斷面上路面出現了凸起產生了裂縫。這種現象，使冬季高速行駛的汽車產生了一定的危險性。道路凍脹現象已成為路面的一種破壞形式，而到了春融期間，路基土中的霜柱融解而導致土基、墊層承載能力的下降。春融期，路基土中由霜柱構成的冰層從上部向下開始融化，其附近的土層處于飽和狀態。特別是融解的水被未解凍的土層阻擋停留在保持凍結的土層上，很難向下滲透，尤其是當土中一次形成大量凍層時，土融解后，土的密實度減小，因而這部分土基的承載能力明顯降

6、低。如果道路處于這種狀態，當大量的重車通過時，瀝青混凝土面層或者水泥混凝土板下表面的拉應力增大，土基表面的垂直變形也要增加，當超過其極限值時，在輪跡處產生網狀裂縫，隨之路面下沉，遭到破壞。在寒冷地區的道路，為了防治凍脹破壞的產生，對影響凍脹現象的主要因素，如土質、氣溫、地下水、荷載等要進行調研，提出相應的防止措施。同時，根據凍脹調查，推算出地基的凍結深度，求出凍脹量。1、土質在防止凍脹的措施方面，對土質的調查極其重要。進行土質調查時，在道路路線的適當間隔進行鉆探，達到預想的凍深處。土質調查項目要包括各層土的粒度組成、密實度、含水量及比重情況等內容。如果在所修建道路的兩側，已修建了道路和鐵路的情

7、況，應了解在修建時的土質狀況以及這些道路在使用中有無凍害情況。對有代表性的土質進行凍脹試驗。影響凍脹的主要因素是土質，目前對土的含水量、土顆粒的大小給予凍脹的影響作用也被重視起來了。凍脹破壞的程度大小與顆粒組成中的粉土，粘土含量有一定關系。含粉土、粘土成分少的砂礫、砂、碎石等，通過試驗基本上不產生凍脹現象。2、氣溫氣溫的調查，對確定道路凍脹現象有否可能發生，是很重要的。特別是計算地基的凍結深度更為必要。影響地基凍結深度的最重要因素是當地的地表溫度。但在實際應用中，可以利用附近氣象觀測站的資料。3、地下水地下水位的調查，大部分是與土質調查工作同時進行。在凍脹現象中，地下水對水分的補給起著重要的作

8、用。初期含水量大的土比含水量小的土，一般來說，凍脹量也大。地下水位對地基產生的凍脹量有很大的影響。對顆粒較大的透水性較高的土，如果荷載作用力小到可以忽略不計時，凍脹量與距地下水位距離的平方成反比。同時，當地下水位在大于2米時，凍脹現象很小，或基本不發生凍脹現象。另外，接近地下水位的土質條件，對是否產生凍脹也有很大的影響。4、荷載壓力路基土中所生成的霜柱，在不斷發展的過程中，路面被抬高，產生了較大的凍脹力。當凍脹力超過了路面結構的抗拉強度，路面就會出現裂縫。5、凍結深度和凍脹量路基凍結深度，隨著土質、土中形成的霜柱情況、日照、積雪量等的不同，而有很大的差異。 除此之外，路面顏色、路面類型、地形及

9、覆蓋情況對凍深的大小也有很大的影響。柱情況、日照、積雪量等的不同，而有很大的差異。 除此之外，路面顏色、路面類型、地形及覆蓋情況對凍深的大小也有很大的影響。凍脹量是指凍結前后的地基表面的高低差值，大致等于地基產生霜柱的冰晶體厚度總和。道路的凍脹量的測定，根據在凍結前埋設的水準點作為標準，在路面上標出測定點，測定路面標記點的標高變化。凍脹現象的產生要同時具備土質、溫度、地下水三個因素的作用。因此，為了防止道路凍脹破壞作用的產生，只要消除這三個因素中的一個，就能達到防治的目的。防治道路凍脹的措施可以歸納為以下幾類：采用非凍脹材料換填凍脹土的“置換法”；在路基中設置隔溫層，提高凍脹土的溫度，減少凍脹

10、量的“隔溫法”；在凍脹土中摻入石灰和水泥，改變其凍脹性質；降低凍結溫度的“穩定處理法”。上述的這些措施中，目前主要采用置換法和隔溫法，或者二者配合使用。1）、置換法作為防治道路凍脹的置換法是采用非凍脹材料，換填部分凍脹性土，應用時主要確定采用何種粗顆粒材料，置換到何種深度的問題。采用置換法，根據實踐和經濟方面考慮，可以采用廉價的粗顆粒材料，置換深度約為最大凍深的70%左右。對置換法所采用的粗顆粒材料，要符合質量和規格方面的要求，同時，要求這種材料本身不能產生凍脹，這是必須保證的條件，什么樣的材料是非凍脹性的材料？主要是根據室內凍脹試驗來判斷。一般來說，包括砂、砂礫、碎石等材料。2）、隔溫法為了防止道路的凍脹破壞，在采用隔溫材料時，要選擇傳導率小的材料，才能有好的隔溫性能。材料的隔溫性能要持久，承載能力要高，耐水性好，并且應該經濟廉價。比如聚苯乙烯薄板。在道路路面中采用的隔溫法，目的主要是控制凍結