路基冻害整治方法研究

白浩斌

中铁四局集团第二工程有限公司

路基冻害整治方法研究

白浩斌

中铁四局集团第二工程有限公司

路基的冻胀和融沉一直是寒冷地区既有铁路的一项顽疾，国内外有很多专家学者也都在整治路基冻害方面做了大量的工作，由于温度、土、含水情况等的差异，如果不能准确分析冻胀机理，而采用单一整治措施，在既有线路基冻害整治方面不一定能起到好的效果，所以对铁路路基冻害的机理进行研究，制定有针对性的路基冻胀整治措施。通过分析各种工程措施所取得的效果，使今后对季节性冻土区铁路路基冻胀的整治更有针对性，减小线路冻胀对行车的影响。

路基；冻害；整治措施

位于寒冷地区的铁路，不可避免要面对路基冻害这一主要问题，冻害对铁路线路平顺度的影响较大，特别是对冻害的变化规律不掌握，短时期内线路不均匀冻胀，引起轨道结构平面高低发生明显变化，超过列车安全运行的极限技术标准，造成行车事故，严重干扰铁路运输持续。

1 路基冻害现状

目前，既有线路基冻害整治各项措施中存在的主要问题：一是由于冻害成因较为复杂，缺乏对路基冻胀成因的分析。冻害整治措施制定不细致，病害整治效果不理想。有些地段受路基冻胀受到几方面因素共同作用，如不能进行有效的成因分析，选取适当的路基冻害整治方法，往往容易达不到理想的整治效果，浪费人力物力。二是既有线路基病害对安全行车影响较大，随着既有线高速化、重载化的发展趋势，有些工程措施不适宜在既有线开展，有必要加强对路基状态的监测，分析病害发展趋势，积极预防。

2 路基冻害成因分析

2.1 道床冻害产生的原因

由于风砂的侵入或机车撤砂、清灰、列车运行时带起的泥土和散装煤粉落入道床，或者道碴经列车荷载反复碾压和维修作业使道床不洁，板结成不透水层或弱透水层。在此条件下，若大量雨水侵入道床并滞留，气温下降冻结，即产生道床表面不均匀胀起而形成道床冻害。

2.2 表层病害形成的主要原因

①基床填料土质不均，致使基床强度不一，在列车荷载作用下，产生不均匀沉降，引起基床面不平整，造成降水不能及时排出，水分渗入到基床土体内，当土层含水量增大且超过了起始冻胀含水量时，基床土体中的水结冰，体积膨胀，同时水分又向冰结封面补给，水分比冻前增加较大，形成冻害。

②若道床厚度不足，在列车荷载的作用下，造成道碴压入路基基床面，致使基床面不平整，甚至形成道碴槽或道碴囊。当秋季雨量大，水渗入路基基床表面并到达能引起冻胀含水量时，基床表层结冰，体积膨胀，形成冻起。由于路基面坑洼程度不同，道碴槽和道碴囊的深度不同，其冻起的高度不同，形成不均匀冻起，就成为冻害。

3 路基冻害整治措施

3.1 换填基床土

用较纯净的砂砾或中、粗砂换填季节性冻土，是削减地基土冻害的理想方法之一，在平面和纵断面受到限制的情况下，如岔区路基冻害及特大桥、大桥两端的路基冻害主要采用换填整治的方法。2012年4月份工务段对民族站岔区进行了路基换填。民族站东岔区路基土质为砂粘土，土体含水率高，道床板结，翻浆冒泥严重，冬季产生严重冻害，最大冻起高度达40mm，严重危及行车安全。在民族站东岔区成组更换混凝土道岔施工期间，充分利用封锁施工的方案对岔区冻害予以整治，适当延长封锁时间，将道床下部分粉土、粉质黏土、黏土进行换填，换填厚度约80～160cm，以增加道床的整体排水性。换填非冻胀土并进行压实处理，铺底碴后，将已组装好的成组道岔推进，整修后开通线路。民族站换填后，经过历年观测，冻害已基本消除，缺点是对运输影响大，工程造价高，换填的长度有限，推广受限。

3.2 保温措施

其目的是使冻胀性土脱离冻结层或部分脱离冻结层，从而消除或减少路基土体的冻胀。在路基表层(顶面及侧沟)设置保温隔热层，使表层下的土层不冻结或减少冻法深度，推迟土体冻结，提高土中温度，减少冻结深度，其目的是使冻胀性土脱离冻结层或部分脱离冻结层，从而消除或减少路基土体的冻胀。隔热材料可采用草皮、树皮、炉渣、泡沫混凝土、玻璃纤维以及其他一些合成材料。

3.3 排水及隔水

路基冻害整治的基本思路就是解决水的问题，控制水就是控制土体含水量。①排水。排水是整治路基冻胀的关键措施。现阶段，路基的排水主要：一是地利桥梁或涵洞将地表水排走，保证路基体的排水畅通，做好地表水的防下渗工作；二是基床排水，要利用路基整形、增设横向盲沟、挖除道碴囊等措施消除路基基床表层排水不畅问题，严格控制基床表层排水不畅造成的路基冻胀问题。站场排水。站场由于受地形地貌限制经常出现排水不畅问题，站场也因此成为路基冻胀的高发区，目前站场排水还是依靠既有的沟渠。在多年的工务养护实践中，两线间增设纵向的盲沟是非常有助于线路排水的，可以减少站场内路基冻胀问题的发生。排除地下水。排除地下水可以有效减少严重路基冻胀问题的发生，滨绥线根据地形条件排除地下水的措施主要有：开挖截水明沟、埋设渗水暗沟等，取得了不错的效果。②隔水。消除或减少路基体冻胀的隔水措施主要是铺设EPS和XPS板、铺设土工纤维防渗布等，这样可以阻止水分向上迁移，隔断毛细水的补给。

3.4 选择合适的季节进行施工

由于冻土地区的路基受温度、热量循环影响大，而这些现象存在明显的季节性特点，故在冻土地区建设工程选择合适的施工季节就显得较为重要。路基保温护道的填筑最好是在2～5月，这时气温较低，进行填筑可以存储较多的冷储量。渗沟的填筑最好是在每年的6～9月，在这个季节的气温与水温一般较高，修建后可以形成较大的融化泉，这样可以取得较长时期的效果。

综上所述，在我国严寒地区，公路路基建设一直受季冻区冻害的困扰。在冻土这种特殊工程地质条件下，由于土中水冻结成冰和冻土中冰的再变成水而产生路基的冻胀和融沉现象。当道路受冻胀或融沉破坏时，道路的正常运行就会有一定的不便甚至安全隐患问题。本文提出了几种控制措施，希望对路基冻害的防治能够起到一定作用。

[1] 陈凤君，王晓波. 路基病害(冻害)整治方法研究[J]. 黑龙江科技信息，2016，(36)：302.

[2] 郑小龙. 兰新铁路路基冻害特征与整治技术研究[D].西南交通大学，2012.