預防道路凍融破壞的措施

周春光

四季分明地區道路出現了不同程度的凍融病害，下面我就個人經驗談談凍融的機理和預防措施。

一、凍融機理

四季分明地區土中的水隨著溫度的變化伴發生凍結和融化。隨著大氣溫度的下降，土體溫度降到土中孔隙水結晶點時，土體便發生凍結，出現冰晶體，導致土體體積膨脹，引起變形，這就是凍脹現象。隨著氣溫的上升，凍結后的土體從上層開始融化，但凍土層的下層尚未開化，水無法下滲，使土體含水量增大，強度降低。一旦融化的水未能完全排出，就會使上部結構發生沉陷、變形及翻漿等現象。路基產生不均勻凍脹，就會引起路基變形開裂，反射到路面，導致路面裂縫、破碎、拱起（鼓包）、沉陷等病害，影響行車安全，甚至無法通行。

無論是凍脹還是融化，都將造成路面平整度的降低甚至破壞，嚴重地威脅著道路的安全與穩定，給道路正常運行造成了安全隱患，也額外增大了公路養護費用，給公路工程建設帶來巨大危害，給國民經濟造成了重大的損失。

二、 處理措施

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，減少凍結過程中水分聚流的來源。路基范圍內的地面水、地下水都應通過順暢的途徑迅速引離路基，以防水分停滯浸濕路基。為此應重視排水溝渠的設計，注意溝渠排水縱坡和出水口的設計，在一個路段內重視排水系統的設計，使排水溝渠與橋涵組成一個完整而通暢的排水系統。

⑵提高路基填土高度

提高路基填土高度是一種簡便易行、效果顯著且比較經濟的常用措施。提高路基填土高度，增大了路基邊緣至地下水或地面水位間的距離，從而減小了凍結過程中水向路基上部遷移的數量，使凍脹減弱、翻漿的程度和可能性變小。路線通過農田地區，為了少占農田，應與路面設計綜合考慮，以確定合理的填土高度。在潮濕的重凍區內的粉性土地段，不能單靠提高路基填土高度來保證路基路面的穩定性，要和其他措施，如砂墊層、二灰砂基層等配合使用。

⑶設置隔離層

隔離層設在路基中一定深度處，其目的在于防止水分進入路基上部，從而保持土基干燥，起防治凍脹與翻漿的作用。

①透水性隔離層

透水性隔離層用碎石或粗砂等做成，其厚度一般為10～20cm；為防止淤塞，應在隔離層上面和下面設置防淤層，隔離層底部應高出地面水20cm以上，并向路基兩側做成3%的橫坡。

②不透水隔離層

不透水隔離層分封閉式和不封閉式兩種：第一、封閉式，在地面排水困難或地下水位高的路段，隔離層宜采用封閉式，封閉式隔離層可做成垂直封閉式及外斜封閉式兩種；第一、不封閉式，當路基寬度較窄時，隔水層可橫穿全路基，稱為貫通式，在路基較寬時，隔離層須稍延出路面邊緣50～80cm，此種形式稱為不貫通式。

⑷換土

采用水穩定性好，冰凍穩定性好，強度高的粗顆粒土換填到路基上部，可以提高土基的強度和穩定性。

①換土層厚度的確定

一般可根據地區情況、公路等級、行車要求以及換填材料等因素確定換土厚度。一些地區的經驗認為，在路基上部換填60～80cm厚的粗粒土，路基可以基本穩定。換土厚度也可以根據強度要求，按路面結構層厚度的計算方法確定。

②換土措施的適用條件

a因路基標高限制，不允許提高路基，且附近有粗粒土可用時；

b原有路基土質不良，需鋪設高級路面時。

⑸注意路槽排水

在凍脹與翻漿嚴重地段，應注意做好路槽排水，

通常采用砂墊層和橫向盲溝等措施。

①鋪設砂墊層

第一，砂墊層的作用有：a融期可起蓄水、排水；b隔斷毛細水上升；c融期可防止路基泥漿上擠污染路面結構層；d冬季對路基凍脹可起緩沖作用，從而減輕路面凍脹。

第二，砂墊層的適用范圍。砂墊層適用于盛產砂石地區，砂墊層的材料可選用砂礫、粗砂或中砂，要求砂中不含雜質、泥土。砂墊層路段兩端，要用不透水的粘性土封閉，以防止翻漿的蔓延。砂墊層要灑適量水后，用履帶式拖拉機碾壓，效果較好。透水性很差的粘性土路基，一般不宜使用蓄水的砂墊層。

②加設橫向盲溝

道路縱坡大于3%的坡腰翻漿路段，當中級路面基層采用透水性材料時，為了及時排出透水層內的縱向水流和春融期土基化凍時的多余水分，可在路槽下設置橫向盲溝。橫向盲溝可設置成人字形，填以砂礫等透水性良好的材料。

⑹加強路面結構

在凍脹和翻漿地段，常使用整體性好水泥穩定碎石等半剛性結構層，以加強路面結構。

水泥穩定碎石結構層防治凍脹與翻漿作用，強度和水穩定性較高。水泥穩定碎石可用于各級公路路面上的基層和底基層，更多的是用做上基層，水泥劑量應從保證最低強度和減少收縮裂縫考慮，最低不小于2%～3%，最高不大于6%～7%。水泥屬快凝材料，從拌和、攤鋪至壓實的各工序必須在終凝前完成，因此，宜選用終凝時間長、強度等級較低的普通水泥、道路水泥及礦渣水泥。

⑺加設防凍層

在中、重季節凍結區和多年凍土區的高級、次高級路面，在有可能凍脹的路段，為防止不均勻凍結，路面總厚度不應小于路面防凍最小總厚度。

⑻鋪設隔溫層

在重凍區，有條件時也可采用鋪設高效隔溫層的方法，減小土基凍結深度或使土基不凍結，以防治凍脹，從而也防治翻漿。隔溫層采用導溫性能差的材料，鋪在土基內、土基頂面或路面結構層內。在林區的臨時道路上，隔溫層多采用壓實的泥炭、樹皮、木屑等當地材料，鋪在土基內或土基頂面。在高等級的公路上，采用泡沫塑料、苯乙烯海綿塑料混凝土、含有多孔填充料的輕混凝土等高效隔溫材料。在土基頂面鋪設硬化泡沫隔溫層時，為防其受潮，應先攤鋪聚乙烯薄膜，然后安放硬化泡沫塑料板或澆注泡沫樹脂，最后再用薄膜覆蓋并加鋪砂層，方可在其上鋪筑路面結構層。

總之，四季分明的地區道路凍融一直在困擾著公路建設者和公路的養護單位，對其的控制應在設計、施工和后期養護中進行全方位監測，只要采取適當的措施就可以減少因凍融引起的病害。