在寒冷地區(qū)，鋪筑高級(jí)路面的道路或砂石路面及其附屬構(gòu)造物、隧道、擋土墻、人行道和坡面等。由于土或巖石中產(chǎn)生的凍脹作用，常常使這些構(gòu)造遭受較大的破壞。土所產(chǎn)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(chǎn)生隆起的一種現(xiàn)象。隧道側(cè)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(chǎn)生凍脹，從而使隧道的側(cè)壁，向冷空氣侵入的隧道中心軸方向推移，因而沿著側(cè)墻部分的水平方向產(chǎn)生了作用力。坡面上的凍脹作用是沿著垂直方向發(fā)生的。凍脹作用使道路產(chǎn)生的破壞狀態(tài)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(chǎn)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(guān)系。施工時(shí)在路面中心如果有接縫，則接縫處水平方向的抗拉強(qiáng)度比路面其他部分要小。

　　凍脹現(xiàn)象已經(jīng)成為道路產(chǎn)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(duì)砂石路，春融期間在荷載的作用下產(chǎn)生的翻漿現(xiàn)象，將會(huì)使道路出現(xiàn)嚴(yán)重病害。

　　為了防止上述的凍脹現(xiàn)象所引起的道路破壞，首先需要了解凍脹發(fā)生的機(jī)理，因此對(duì)引起道路凍害的一些因素，如土質(zhì)、氣溫、土中水等要詳細(xì)進(jìn)行調(diào)查，特別是對(duì)防止道路等土木構(gòu)造物產(chǎn)生凍脹作用采用的措施研究中，應(yīng)注意易引起地基凍脹的土是否發(fā)生了凍結(jié)，因而確定土的凍結(jié)深度是非常必要的。另外，對(duì)道路附屬構(gòu)造物上部的填土是否會(huì)產(chǎn)生凍脹，也有必要進(jìn)行確定。在那些寒冷地區(qū)，對(duì)凍結(jié)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(diào)查的要點(diǎn)。

　　道路的凍害防止措施，當(dāng)前主要采用置換法、隔溫法及穩(wěn)定土的處治方法等。一般情況下，所采取的措施從經(jīng)濟(jì)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(jié)深度約70%范圍的置換法。但是，由于材質(zhì)良好的置換材料造價(jià)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(qū)的道路路面設(shè)計(jì)與施工中，對(duì)已有路面的凍害破壞情況及影響因素詳細(xì)調(diào)查的同時(shí)，對(duì)確定道路路面厚度有直接關(guān)系的當(dāng)?shù)貎錾畹拇_定和置換材料質(zhì)量的評(píng)定都是不可缺少的一項(xiàng)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(chǎn)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(xiàn)較大裂縫。道路橫斷面方向出現(xiàn)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(jié)構(gòu)在寒冷時(shí)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(jié)深度和凍脹量都要比路肩部分大，使路面產(chǎn)生彎曲拉應(yīng)力，造成路面的破壞。在瀝青混凝土路面中的這種破壞現(xiàn)象，由于和路面中央部分施工接縫一致，所以表現(xiàn)出在道路的縱斷方向產(chǎn)生較大裂縫的特征。

　　另外，對(duì)土覆蓋較淺的橫向涵渠和管道，當(dāng)回填材料為易引起凍脹的土?xí)r，由于涵管內(nèi)壁受冷空氣的作用，因而產(chǎn)生的凍脹變形比外側(cè)的要大。由于涵管的凍脹在道路的橫斷面上路面出現(xiàn)了凸起產(chǎn)生了裂縫。這種現(xiàn)象，使冬季高速行駛的汽車產(chǎn)生了一定的危險(xiǎn)性。

　　道路凍脹現(xiàn)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(dǎo)致土基、墊層承載能力的下降。春融期，路基土中由霜柱構(gòu)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(tài)。特別是融解的水被未解凍的土層阻擋停留在保持凍結(jié)的土層上，很難向下滲透，尤其是當(dāng)土中一次形成大量凍層時(shí)，土融解后，土的密實(shí)度減小，因而這部分土基的承載能力明顯降低。如果道路處于這種狀態(tài)，當(dāng)大量的重車通過時(shí)，瀝青混凝土面層或者水泥混凝土板下表面的拉應(yīng)力增大，土基表面的垂直變形也要增加，當(dāng)超過其極限值時(shí)，在輪跡處產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫，隨之路面下沉，遭到破壞。

　　在寒冷地區(qū)的道路，為了防治凍脹破壞的產(chǎn)生，對(duì)影響凍脹現(xiàn)象的主要因素，如土質(zhì)、氣溫、地下水、荷載等要進(jìn)行調(diào)研，提出相應(yīng)的防止措施。同時(shí)，根據(jù)凍脹調(diào)查，推算出地基的凍結(jié)深度，求出凍脹量。

　　1、土質(zhì)

　　在防止凍脹的措施方面，對(duì)土質(zhì)的調(diào)查極其重要。進(jìn)行土質(zhì)調(diào)查時(shí)，在道路路線的適當(dāng)間隔進(jìn)行鉆探，達(dá)到預(yù)想的凍深處。土質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目要包括各層土的粒度組成、密實(shí)度、含水量及比重情況等內(nèi)容。如果在所修建道路的兩側(cè)，已修建了道路和鐵路的情況，應(yīng)了解在修建時(shí)的土質(zhì)狀況以及這些道路在使用中有無凍害情況。對(duì)有代表性的土質(zhì)進(jìn)行凍脹試驗(yàn)。

　　影響凍脹的主要因素是土質(zhì)，目前對(duì)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(guān)系。含粉土、粘土成分少的砂礫、砂、碎石等，通過試驗(yàn)基本上不產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象。

　　2、氣溫

　　氣溫的調(diào)查，對(duì)確定道路凍脹現(xiàn)象有否可能發(fā)生，是很重要的。特別是計(jì)算地基的凍結(jié)深度更為必要。影響地基凍結(jié)深度的最重要因素是當(dāng)?shù)氐牡乇頊囟�。但在�?shí)際應(yīng)用中，可以利用附近氣象觀測(cè)站的資料。

　　3、地下水

　　地下水位的調(diào)查，大部分是與土質(zhì)調(diào)查工作同時(shí)進(jìn)行。在凍脹現(xiàn)象中，地下水對(duì)水分的補(bǔ)給起著重要的作用。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(duì)地基產(chǎn)生的凍脹量有很大的影響。對(duì)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(jì)時(shí)，凍脹量與距地下水位距離的平方成反比。同時(shí)，當(dāng)?shù)叵滤�位在大�?米時(shí)，凍脹現(xiàn)象很小，或基本不發(fā)生凍脹現(xiàn)象。另外，接近地下水位的土質(zhì)條件，對(duì)是否產(chǎn)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(fā)展的過程中，路面被抬高，產(chǎn)生了較大的凍脹力。當(dāng)凍脹力超過了路面結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度，路面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

　　5、凍結(jié)深度和凍脹量

　　路基凍結(jié)深度，隨著土質(zhì)、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、地形及覆蓋情況對(duì)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(duì)凍深的大小也有很大的影響。

　　凍脹量是指凍結(jié)前后的地基表面的高低差值，大致等于地基產(chǎn)生霜柱的冰晶體厚度總和。道路的凍脹量的測(cè)定，根據(jù)在凍結(jié)前埋設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)，在路面上標(biāo)出測(cè)定點(diǎn)，測(cè)定路面標(biāo)記點(diǎn)的標(biāo)高變化。

　　凍脹現(xiàn)象的產(chǎn)生要同時(shí)具備土質(zhì)、溫度、地下水三個(gè)因素的作用。因此，為了防止道路凍脹破壞作用的產(chǎn)生，只要消除這三個(gè)因素中的一個(gè)，就能達(dá)到防治的目的。防治道路凍脹的措施可以歸納為以下幾類：

　�、俨捎梅莾雒洸牧蠐Q填凍脹土的“置換法”；

　�、谠诼坊�中設(shè)置隔溫層，提高凍脹土的溫度，減少凍脹量的“隔溫法”；

　　③在凍脹土中摻入石灰和水泥，改變其凍脹性質(zhì)；

　�、芙档蛢鼋Y(jié)溫度的“穩(wěn)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(yīng)用時(shí)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(jù)實(shí)踐和經(jīng)濟(jì)方面考慮，可以采用廉價(jià)的粗顆粒材料，置換深度約為最大凍深的70%左右。

　　對(duì)置換法所采用的粗顆粒材料，要符合質(zhì)量和規(guī)格方面的要求，同時(shí)，要求這種材料本身不能產(chǎn)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(jù)室內(nèi)凍脹試驗(yàn)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(shí)，要選擇傳導(dǎo)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(yīng)該經(jīng)濟(jì)廉價(jià)。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(jié)作用侵入到凍脹性路基土的深度。采用這種方法，要非常注意在隔溫層上墊層的施工工藝問題。避免墊層材料和在機(jī)械壓實(shí)過程中，對(duì)隔溫材料造成破壞。

　　關(guān)于寒冷地區(qū)，對(duì)道路路面防凍的調(diào)查研究，在此僅提出一點(diǎn)淺見，道路凍脹對(duì)我國北方的公路已經(jīng)造成了一定的影響。因此，我們應(yīng)該對(duì)道路凍脹進(jìn)行深入的研究，提高其抗凍脹性能，延長公路的使用壽命和年限。