在寒冷地區，鋪筑高級路面的道路或砂石路面及其附屬構造物、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(chē)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(zhù)溫度的降低方向生成了冰晶體形狀的霜柱，使路面產(chǎn)生隆起的一種現象。隧道側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，從而使隧道的側壁，向冷空氣侵入的隧道中心軸方向推移，因而沿著(zhù)側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(zhù)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(xiàn)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度比路面其他部分要小。

　　凍脹現象已經(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。對砂石路，春融期間在荷載的作用下產(chǎn)生的翻漿現象，將會(huì )使道路出現嚴重病害。

　　為了防止上述的凍脹現象所引起的道路破壞，首先需要了解凍脹發(fā)生的機理，因此對引起道路凍害的一些因素，如土質(zhì)、氣溫、土中水等要詳細進(jìn)行調查，特別是對防止道路等土木構造物產(chǎn)生凍脹作用采用的措施研究中，應注意易引起地基凍脹的土是否發(fā)生了凍結，因而確定土的凍結深度是非常必要的。另外，對道路附屬構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，對凍結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查的要點(diǎn)。

　　道路的凍害防止措施，當前主要采用置換法、隔溫法及穩定土的處治方法等。一般情況下，所采取的措施從經(jīng)濟性、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。

　　在寒冷地區的道路路面設計與施工中，對已有路面的凍害破壞情況及影響因素詳細調查的同時(shí)，對確定道路路面厚度有直接關(guān)系的當地凍深的確定和置換材料質(zhì)量的評定都是不可缺少的一項工作。

　　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(xiàn)上出現較大裂縫。道路橫斷面方向出現不均勻凍脹的原因，主要是由于路肩附近路面有積雪堆積，使這部分路面結構在寒冷時(shí)期有隔溫作用，而在路面中央部分，由于行駛汽車(chē)積雪需要清除，因而這部分路面上失去隔溫作用。所以，這部分的凍結深度和凍脹量都要比路肩部分大，使路面產(chǎn)生彎曲拉應力，造成路面的破壞。在瀝青混凝土路面中的這種破壞現象，由于和路面中央部分施工接縫一致，所以表現出在道路的縱斷方向產(chǎn)生較大裂縫的特征。

　　另外，對土覆蓋較淺的橫向涵渠和管道，當回填材料為易引起凍脹的土時(shí)，由于涵管內壁受冷空氣的作用，因而產(chǎn)生的凍脹變形比外側的要大。由于涵管的凍脹在道路的橫斷面上路面出現了凸起產(chǎn)生了裂縫。這種現象，使冬季高速行駛的汽車(chē)產(chǎn)生了一定的危險性。

　　道路凍脹現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致土基、墊層承載能力的下降。春融期，路基土中由霜柱構成的冰層從上部向下開(kāi)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的土層上，很難向下滲透，尤其是當土中一次形成大量?jì)鰧訒r(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)，當大量的重車(chē)通過(guò)時(shí)，瀝青混凝土面層或者水泥混凝土板下表面的拉應力增大，土基表面的垂直變形也要增加，當超過(guò)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。

　　在寒冷地區的道路，為了防治凍脹破壞的產(chǎn)生，對影響凍脹現象的主要因素，如土質(zhì)、氣溫、地下水、荷載等要進(jìn)行調研，提出相應的防止措施。同時(shí)，根據凍脹調查，推算出地基的凍結深度，求出凍脹量。

　　1、土質(zhì)

　　在防止凍脹的措施方面，對土質(zhì)的調查極其重要。進(jìn)行土質(zhì)調查時(shí)，在道路路線(xiàn)的適當間隔進(jìn)行鉆探，達到預想的凍深處。土質(zhì)調查項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容。如果在所修建道路的兩側，已修建了道路和鐵路的情況，應了解在修建時(shí)的土質(zhì)狀況以及這些道路在使用中有無(wú)凍害情況。對有代表性的土質(zhì)進(jìn)行凍脹試驗。

　　影響凍脹的主要因素是土質(zhì)，目前對土的含水量、土顆粒的大小給予凍脹的影響作用也被重視起來(lái)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(guò)試驗基本上不產(chǎn)生凍脹現象。

　　2、氣溫

　　氣溫的調查，對確定道路凍脹現象有否可能發(fā)生，是很重要的。特別是計算地基的凍結深度更為必要。影響地基凍結深度的最重要因素是當地的地表溫度。但在實(shí)際應用中，可以利用附近氣象觀(guān)測站的資料。

　　3、地下水

　　地下水位的調查，大部分是與土質(zhì)調查工作同時(shí)進(jìn)行。在凍脹現象中，地下水對水分的補給起著(zhù)重要的作用。初期含水量大的土比含水量小的土，一般來(lái)說(shuō)，凍脹量也大。

　　地下水位對地基產(chǎn)生的凍脹量有很大的影響。對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時(shí)，凍脹量與距地下水位距離的平方成反比。同時(shí)，當地下水位在大于2米時(shí)，凍脹現象很小，或基本不發(fā)生凍脹現象。另外，接近地下水位的土質(zhì)條件，對是否產(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(guò)程中，路面被抬高，產(chǎn)生了較大的凍脹力。當凍脹力超過(guò)了路面結構的抗拉強度，路面就會(huì )出現裂縫。

　　5、凍結深度和凍脹量

　　路基凍結深度，隨著(zhù)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(lèi)型、地形及覆蓋情況對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(lèi)型、地形及覆蓋情況對凍深的大小也有很大的影響。

　　凍脹量是指凍結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。道路的凍脹量的測定，根據在凍結前埋設的水準點(diǎn)作為標準，在路面上標出測定點(diǎn)，測定路面標記點(diǎn)的標高變化。

　　凍脹現象的產(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)，就能達到防治的目的。防治道路凍脹的措施可以歸納為以下幾類(lèi)：

　�、俨捎梅莾雒洸牧蠐Q填凍脹土的“置換法”；

　�、谠诼坊�中設置隔溫層，提高凍脹土的溫度，減少凍脹量的“隔溫法”；

　�、墼趦雒浲林袚饺胧�灰和水泥，改變其凍脹性質(zhì)；

　�、芙档蛢鼋Y溫度的“穩定處理法”。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(wèn)題。

　　采用置換法，根據實(shí)踐和經(jīng)濟方面考慮，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。

　　對置換法所采用的粗顆粒材料，要符合質(zhì)量和規格方面的要求，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？主要是根據室內凍脹試驗來(lái)判斷。一般來(lái)說(shuō)，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，并且應該經(jīng)濟廉價(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(wèn)題。避免墊層材料和在機械壓實(shí)過(guò)程中，對隔溫材料造成破壞。

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