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1、道路冻胀的破坏与防治时间：2006-3-31 16:40:47来自：中国公路养护网 编辑：彭鹏作者：沈艳东在寒冷地区，铺筑高级路面的道路或砂石路面及其附属构造物、隧道、挡十墙、人 行道和坡面等。由于土或岩石中产生的冻胀作用，常常使这些构造遭受较大的破坏。土所 产生的冻胀引起道路的冻害。造成道路破损，因何彫响年辆的通行，降低道路的使用寿命。所谓的道路冻胀，主耍是冬季在路基土中沿着温度的降低方向生成了冰晶体形状的 霜柱，使路而产生隆起的一种现象。隧道侧墙的破坏主要由于土中霜柱的作用使土体沿冷 却方向的横向产生冻胀，从而使隧道的侧壁，向冷空气侵入的隧道中心轴方向推移，因而 沿着侧墙部分的水平方向产生
2、了作用力。坡面上的冻胀作用是沿着垂直方向发生的。冻胀 作用使道路产生的破坏状态在中央部分冻胀最最人，因而沿路面中心线的纵断方向上产生 纵向裂缝。这种冻胀破坏与冬季期间道路除雪情况以及路血施工接缝情况有密切关系。施 工时在路面中心如果有接缝，则接缝处水平方向的抗拉强度比路面具他部分要小。冻胀现象已经成为道路产牛破坏的一种形式。在春融期，由于路基土中冰品体的融 解，乂成为土基或垫层承载力降低的原因。对砂石路，春融期间在荷载的作用卞产生的翻 浆现象，将会使道路出现严重病害。为了防止上述的冻胀现象所引起的道路破坏，首先需要了解冻胀发生的机理，因此 对引起道路冻害的一些因索，如土质、气温、土中水等要详细
3、进行调查，特别是对防止道 路等十木构造物产生冻胀作用采用的措施研究中，应注意易引起地基冻胀的土是否发生了 冻结，因而确定土的冻结深度是非常必要的。另外，对道路附属构造物上部的填土是否会 产生冻胀，也冇必要进行确定。在那些寒冷地区，对冻结深度的确定及其深度范围土的冻胀对能性的判断都成为冻胀调查的要点。道路的冻害防止措施，当前主要采用置换法、隔温法及稳定土的处治方法等。i般 情况下，所采収的措施从经济性、施工方便及可靠性方而考虑，主要采取非冻胀敏感的粒 状材料置换冬季期间最人冻结深度约70%范围的査换法。但是，由于材质良好的置换材 料造价较高，因而采用了隔温法等一些特殊的防止措施。在寒冷地区的道路
4、路面设计打施工中，对已有路面的冻害破坏情况及影响因素详细 调查的同时，刈确定道路路血厚度有直接关系的当地冻深的确定和置换材料质量的评定都 是不可缺少的一项工作。路面冻胀，是由于冻胀作用造成的路面破坏，主要由于路面产生了冻胀变形，而这 种变形在道路横断面方向上是不均匀的。在路面中央冻胀变形虽故大，因而在道路中线上 出现较大裂缝。道路横断面方向出现不均匀冻胀的原因，主要是由于路肩附近路面有积雪 堆积，使这部分路面结构在寒冷时期有隔温作用，而在路面中央部分，由丁行驶汽千积雪 需要清除，因而这部分路血上失去隔温作用。所以，这部分的冻结深度和冻胀量都要比路 肩部分人，使路面产牛弯Illi拉应力，造成路面
5、的破坏。在沥青混凝土路面中的这种破坏现 象，由于和路而中央部分施匸接缝一致，所以表现岀在道路的纵断方向产生较人裂缝的特 征。另外，对土覆盖较浅的横向涵渠和管道，当回填材料为易引起冻胀的土时，由于涵 管内壁受冷空气的作用，因而产生的冻胀变形比外侧的要大。由于涵管的冻胀在道路的横 断面上路面出现了凸起产生了裂缝。这种现彖，使冬季高速行驶的汽车产生了一定的危险 性。道路冻胀现象成为路面的一种破坏形式，而到了春融期间，路基土中的紺柱融解 而导致土基、垫层承载能力的下降。春融期，路基十中由霜柱构成的冰层从上部向下开始 融化，其附近的土层处于饱和状态。特别是融解的水被耒解冻的土层阻挡停留在保持冻结 的土层
6、上，很难向下渗透，尤其是当土中一次形成大量冻层吋，土融解后，土的密实度减 小，因而这部分土基的承载能力明显降低。如果道路处于这种状态，当人量的重车通过时, 沥青混凝土面层或者水泥混凝土板下表面的拉应力增人，土基表面的垂直变形也要增加， 当超过其极限值时，在轮迹处产牛网状裂缝，随Z路面下沉，遭到破坏。在寒冷地区的道路，为了防治冻胀破坏的产生，对影响冻胀现象的主要因素，如土 质、气温、地卜水、荷载等要进行调研，提出相应的防止措施。同时，根据冻胀调查，推 算出地基的冻结深度，求出冻胀量。1 土质在防止冻胀的措施方而，对土质的调查极其重要。进行土质调査吋，在道路路线的适 当间隔进行钻探，达到预想的冻深
7、处。土质调查项H要包括各层土的粒度组成、密实度、 含水量及比重情况等内容。如果在所修建道路的两侧，已修建了道路和铁路的情况，应了 解在修建时的十质状况以及这些道路在使用中有无冻害情况。对有代表性的土质进行冻胀 试验。影响冻胀的上要因素是十质，目前对十的含水量、土颗粒的人小给予冻胀的影响作 用也被重视起来了。冻胀破坏的程度大小与颗粒组成中的粉土，粘土含量有一定关系。含 粉土、粘土成分少的砂砾、砂、碎石等，通过试验基木上不产生冻胀现象。2、气温气温的调查，对确定道路冻胀现彖冇否可能发生，是很重要的。特别是计算地基的冻 结深度更为必要。影响地基冻结深度的最重耍因素是当地的地表温度。但在实际应用中，
8、可以利用附近气彖观测站的资料。3、地下水地下水位的调查，大部分是与土质调查工作同时进行。在冻胀现彖中，地下水对水分 的补给起着重要的作用。初期含水量大的土比含水量小的土，一般來说，冻胀量也大。地下水位对地基产牛的冻胀量有很大的影响。对颗粒较人的透水性较髙的土，如果 荷载作用力小到可以忽略不计时，冻胀量与距地下水位距离的平方成反比。同时，当地下 水位在大于2米吋，冻胀现彖很小，或棊本不发生冻胀现彖。另外，接近地下水位的土质 条件，对是否产牛冻胀也有很大的影响。4、荷载压力路基土中所生成的霜柱，在不断发展的过程中，路面被抬高，产生了较大的冻胀力。 当冻胀力超过了路而结构的抗拉强度，路面就会出现裂缝
9、。5、冻结深度和冻胀量路基冻结深度，随着土质、土小形成的霜林情况、H照、积雪量等的不同，而有很大 的差界。除此Z外，路面颜色、路面类型、地形及覆盖情况对冻深的大小也有很大的影 响。冻胀量是指冻结前后的地基表面的高低差值，大致等于地基产生霜柱的冰晶体厚度 总和。道路的冻胀量的测定，根据在冻结询埋设的水准点作为标准，在路而上标岀测定点, 测定路面标记点的标高变化。冻胀现象的产生要同时具备土质、温度、地下水三个因索的作用。因此，为了防止 道路冻胀破坏作用的产生，只要消除这三个因素中的一个，就能达到防治的冃的。防治道 路冻胀的措丿施可以归纳为以下几类：采用非冻胀材料换填冻胀土的“置换法”；在路 基中设
10、置隔温层，提高冻胀土的温度，减少冻胀量的“隔温法”；在冻胀土中掺入石灰 和水泥，改变具冻胀性质；降低冻结温度的“稳定处理法”。上述的这些措施中，口前主要采用置换法和隔温法，或者一者配合使用。1）、置换法作为防治道路冻胀的置换法是采用非冻胀材料，换填部分冻胀性土，应用时主要确定 采用何种粗颗粒材料，宜换到何种深度的问题。采用置换法，根据实践和经济方面考虑，可以采用廉价的粗颗粒材料，置换深度约 为最大冻深的70%左右。对置换法所采川的粗颗粒材料，要符合质量和规格方面的要求，同时，要求这种材 料本身不能产牛冻胀，这是必须保证的条件，什么样的材料是非冻胀性的材料？主要是根 据室内冻胀试验来判断。一般来说，包括砂、砂砾、碎石等材料。2）、隔温法为了防止道路的冻胀破坏，在采用隔温材料时，婆选择传导率小的材料，才能有好的 隔温性能。材料的隔温性能要持久，承载能力要高，耐水性好，并且应该经济廉价。比如 聚苯乙烯薄板。在道路路面中采用的隔温法，n的主要是控制冻结作川侵入到冻胀性路棊土的深度。 采川这种方法，耍非常注意在隔温层上垫层的施工工艺问题。避免垫层材料和在机械压实 过程中，对隔温材料造成破坏。关于寒冷地区，对道路路面防冻的调查研究，在此仅提出一点浅见，道路冻胀对我 国北方的公路己经造成了一定的影响。因此，我们应该对道路冻胀进行深入的研究，提高 其抗冻胀性能，延长公路的使用寿命和年限。
