预防道路冻融破坏的措施

周春光

四季分明地区道路出现了不同程度的冻融病害，下面我就个人经验谈谈冻融的机理和预防措施。

一、冻融机理

四季分明地区土中的水随着温度的变化伴发生冻结和融化。随着大气温度的下降，土体温度降到土中孔隙水结晶点时，土体便发生冻结，出现冰晶体，导致土体体积膨胀，引起变形，这就是冻胀现象。随着气温的上升，冻结后的土体从上层开始融化，但冻土层的下层尚未开化，水无法下渗，使土体含水量增大，强度降低。一旦融化的水未能完全排出，就会使上部结构发生沉陷、变形及翻浆等现象。路基产生不均匀冻胀，就会引起路基变形开裂，反射到路面，导致路面裂缝、破碎、拱起（鼓包）、沉陷等病害，影响行车安全，甚至无法通行。

无论是冻胀还是融化，都将造成路面平整度的降低甚至破坏，严重地威胁着道路的安全与稳定，给道路正常运行造成了安全隐患，也额外增大了公路养护费用，给公路工程建设带来巨大危害，给国民经济造成了重大的损失。

二、 处理措施

⑴做好路基排水

良好的路基排水可防止地面水或地下水侵入路基，使土基保持干燥，减少冻结过程中水分聚流的来源。路基范围内的地面水、地下水都应通过顺畅的途径迅速引离路基，以防水分停滞浸湿路基。为此应重视排水沟渠的设计，注意沟渠排水纵坡和出水口的设计，在一个路段内重视排水系统的设计，使排水沟渠与桥涵组成一个完整而通畅的排水系统。

⑵提高路基填土高度

提高路基填土高度是一种简便易行、效果显著且比较经济的常用措施。提高路基填土高度，增大了路基边缘至地下水或地面水位间的距离，从而减小了冻结过程中水向路基上部迁移的数量，使冻胀减弱、翻浆的程度和可能性变小。路线通过农田地区，为了少占农田，应与路面设计综合考虑，以确定合理的填土高度。在潮湿的重冻区内的粉性土地段，不能单靠提高路基填土高度来保证路基路面的稳定性，要和其他措施，如砂垫层、二灰砂基层等配合使用。

⑶设置隔离层

隔离层设在路基中一定深度处，其目的在于防止水分进入路基上部，从而保持土基干燥，起防治冻胀与翻浆的作用。

①透水性隔离层

透水性隔离层用碎石或粗砂等做成，其厚度一般为10～20cm；为防止淤塞，应在隔离层上面和下面设置防淤层，隔离层底部应高出地面水20cm以上，并向路基两侧做成3%的横坡。

②不透水隔离层

不透水隔离层分封闭式和不封闭式两种：第一、封闭式，在地面排水困难或地下水位高的路段，隔离层宜采用封闭式，封闭式隔离层可做成垂直封闭式及外斜封闭式两种；第一、不封闭式，当路基宽度较窄时，隔水层可横穿全路基，称为贯通式，在路基较宽时，隔离层须稍延出路面边缘50～80cm，此种形式称为不贯通式。

⑷换土

采用水稳定性好，冰冻稳定性好，强度高的粗颗粒土换填到路基上部，可以提高土基的强度和稳定性。

①换土层厚度的确定

一般可根据地区情况、公路等级、行车要求以及换填材料等因素确定换土厚度。一些地区的经验认为，在路基上部换填60～80cm厚的粗粒土，路基可以基本稳定。换土厚度也可以根据强度要求，按路面结构层厚度的计算方法确定。

②换土措施的适用条件

a因路基标高限制，不允许提高路基，且附近有粗粒土可用时；

b原有路基土质不良，需铺设高级路面时。

⑸注意路槽排水

在冻胀与翻浆严重地段，应注意做好路槽排水，

通常采用砂垫层和横向盲沟等措施。

①铺设砂垫层

第一，砂垫层的作用有：a融期可起蓄水、排水；b隔断毛细水上升；c融期可防止路基泥浆上挤污染路面结构层；d冬季对路基凍胀可起缓冲作用，从而减轻路面冻胀。

第二，砂垫层的适用范围。砂垫层适用于盛产砂石地区，砂垫层的材料可选用砂砾、粗砂或中砂，要求砂中不含杂质、泥土。砂垫层路段两端，要用不透水的粘性土封闭，以防止翻浆的蔓延。砂垫层要洒适量水后，用履带式拖拉机碾压，效果较好。透水性很差的粘性土路基，一般不宜使用蓄水的砂垫层。

②加设横向盲沟

道路纵坡大于3%的坡腰翻浆路段，当中级路面基层采用透水性材料时，为了及时排出透水层内的纵向水流和春融期土基化冻时的多余水分，可在路槽下设置横向盲沟。横向盲沟可设置成人字形，填以砂砾等透水性良好的材料。

⑹加强路面结构

在冻胀和翻浆地段，常使用整体性好水泥稳定碎石等半刚性结构层，以加强路面结构。

水泥稳定碎石结构层防治冻胀与翻浆作用，强度和水稳定性较高。水泥稳定碎石可用于各级公路路面上的基层和底基层，更多的是用做上基层，水泥剂量应从保证最低强度和减少收缩裂缝考虑，最低不小于2%～3%，最高不大于6%～7%。水泥属快凝材料，从拌和、摊铺至压实的各工序必须在终凝前完成，因此，宜选用终凝时间长、强度等级较低的普通水泥、道路水泥及矿渣水泥。

⑺加设防冻层

在中、重季节冻结区和多年冻土区的高级、次高级路面，在有可能冻胀的路段，为防止不均匀冻结，路面总厚度不应小于路面防冻最小总厚度。

⑻铺设隔温层

在重冻区，有条件时也可采用铺设高效隔温层的方法，减小土基冻结深度或使土基不冻结，以防治冻胀，从而也防治翻浆。隔温层采用导温性能差的材料，铺在土基内、土基顶面或路面结构层内。在林区的临时道路上，隔温层多采用压实的泥炭、树皮、木屑等当地材料，铺在土基内或土基顶面。在高等级的公路上，采用泡沫塑料、苯乙烯海绵塑料混凝土、含有多孔填充料的轻混凝土等高效隔温材料。在土基顶面铺设硬化泡沫隔温层时，为防其受潮，应先摊铺聚乙烯薄膜，然后安放硬化泡沫塑料板或浇注泡沫树脂，最后再用薄膜覆盖并加铺砂层，方可在其上铺筑路面结构层。

总之，四季分明的地区道路冻融一直在困扰着公路建设者和公路的养护单位，对其的控制应在设计、施工和后期养护中进行全方位监测，只要采取适当的措施就可以减少因冻融引起的病害。