預(yù)防道路凍融破壞的措施

周春光

四季分明地區(qū)道路出現(xiàn)了不同程度的凍融病害，下面我就個(gè)人經(jīng)驗(yàn)談?wù)剝鋈诘臋C(jī)理和預(yù)防措施。

一、凍融機(jī)理

四季分明地區(qū)土中的水隨著溫度的變化伴發(fā)生凍結(jié)和融化。隨著大氣溫度的下降，土體溫度降到土中孔隙水結(jié)晶點(diǎn)時(shí)，土體便發(fā)生凍結(jié)，出現(xiàn)冰晶體，導(dǎo)致土體體積膨脹，引起變形，這就是凍脹現(xiàn)象。隨著氣溫的上升，凍結(jié)后的土體從上層開(kāi)始融化，但凍土層的下層尚未開(kāi)化，水無(wú)法下滲，使土體含水量增大，強(qiáng)度降低。一旦融化的水未能完全排出，就會(huì)使上部結(jié)構(gòu)發(fā)生沉陷、變形及翻漿等現(xiàn)象。路基產(chǎn)生不均勻凍脹，就會(huì)引起路基變形開(kāi)裂，反射到路面，導(dǎo)致路面裂縫、破碎、拱起（鼓包）、沉陷等病害，影響行車(chē)安全，甚至無(wú)法通行。

無(wú)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(yán)重地威脅著道路的安全與穩(wěn)定，給道路正常運(yùn)行造成了安全隱患，也額外增大了公路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，給公路工程建設(shè)帶來(lái)巨大危害，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(jié)過(guò)程中水分聚流的來(lái)源。路基范圍內(nèi)的地面水、地下水都應(yīng)通過(guò)順暢的途徑迅速引離路基，以防水分停滯浸濕路基。為此應(yīng)重視排水溝渠的設(shè)計(jì)，注意溝渠排水縱坡和出水口的設(shè)計(jì)，在一個(gè)路段內(nèi)重視排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使排水溝渠與橋涵組成一個(gè)完整而通暢的排水系統(tǒng)。

⑵提高路基填土高度

提高路基填土高度是一種簡(jiǎn)便易行、效果顯著且比較經(jīng)濟(jì)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(jié)過(guò)程中水向路基上部遷移的數(shù)量，使凍脹減弱、翻漿的程度和可能性變小。路線通過(guò)農(nóng)田地區(qū)，為了少占農(nóng)田，應(yīng)與路面設(shè)計(jì)綜合考慮，以確定合理的填土高度。在潮濕的重凍區(qū)內(nèi)的粉性土地段，不能單靠提高路基填土高度來(lái)保證路基路面的穩(wěn)定性，要和其他措施，如砂墊層、二灰砂基層等配合使用。

⑶設(shè)置隔離層

隔離層設(shè)在路基中一定深度處，其目的在于防止水分進(jìn)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(yīng)在隔離層上面和下面設(shè)置防淤層，隔離層底部應(yīng)高出地面水20cm以上，并向路基兩側(cè)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(dāng)路基寬度較窄時(shí)，隔水層可橫穿全路基，稱(chēng)為貫通式，在路基較寬時(shí)，隔離層須稍延出路面邊緣50～80cm，此種形式稱(chēng)為不貫通式。

⑷換土

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

①換土層厚度的確定

一般可根據(jù)地區(qū)情況、公路等級(jí)、行車(chē)要求以及換填材料等因素確定換土厚度。一些地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，在路基上部換填60～80cm厚的粗粒土，路基可以基本穩(wěn)定。換土厚度也可以根據(jù)強(qiáng)度要求，按路面結(jié)構(gòu)層厚度的計(jì)算方法確定。

②換土措施的適用條件

a因路基標(biāo)高限制，不允許提高路基，且附近有粗粒土可用時(shí)；

b原有路基土質(zhì)不良，需鋪設(shè)高級(jí)路面時(shí)。

⑸注意路槽排水

在凍脹與翻漿嚴(yán)重地段，應(yīng)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(shè)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(xì)水上升；c融期可防止路基泥漿上擠污染路面結(jié)構(gòu)層；d冬季對(duì)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(chǎn)砂石地區(qū)，砂墊層的材料可選用砂礫、粗砂或中砂，要求砂中不含雜質(zhì)、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(jī)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(shè)橫向盲溝

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

⑹加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)

在凍脹和翻漿地段，常使用整體性好水泥穩(wěn)定碎石等半剛性結(jié)構(gòu)層，以加強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)。

水泥穩(wěn)定碎石結(jié)構(gòu)層防治凍脹與翻漿作用，強(qiáng)度和水穩(wěn)定性較高。水泥穩(wěn)定碎石可用于各級(jí)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(yīng)從保證最低強(qiáng)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(shí)的各工序必須在終凝前完成，因此，宜選用終凝時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度等級(jí)較低的普通水泥、道路水泥及礦渣水泥。

⑺加設(shè)防凍層

在中、重季節(jié)凍結(jié)區(qū)和多年凍土區(qū)的高級(jí)、次高級(jí)路面，在有可能凍脹的路段，為防止不均勻凍結(jié)，路面總厚度不應(yīng)小于路面防凍最小總厚度。

⑻鋪設(shè)隔溫層

在重凍區(qū)，有條件時(shí)也可采用鋪設(shè)高效隔溫層的方法，減小土基凍結(jié)深度或使土基不凍結(jié)，以防治凍脹，從而也防治翻漿。隔溫層采用導(dǎo)溫性能差的材料，鋪在土基內(nèi)、土基頂面或路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)。在林區(qū)的臨時(shí)道路上，隔溫層多采用壓實(shí)的泥炭、樹(shù)皮、木屑等當(dāng)?shù)夭牧?，鋪在土基?nèi)或土基頂面。在高等級(jí)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(shè)硬化泡沫隔溫層時(shí)，為防其受潮，應(yīng)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(shù)脂，最后再用薄膜覆蓋并加鋪砂層，方可在其上鋪筑路面結(jié)構(gòu)層。

總之，四季分明的地區(qū)道路凍融一直在困擾著公路建設(shè)者和公路的養(yǎng)護(hù)單位，對(duì)其的控制應(yīng)在設(shè)計(jì)、施工和后期養(yǎng)護(hù)中進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，只要采取適當(dāng)?shù)拇胧┚涂梢詼p少因凍融引起的病害。