多年冻土区路基病害成因及处置技术

落桑 慈成

西藏自治区交通勘察设计研究院

多年冻土区路基病害成因及处置技术

落桑 慈成

西藏自治区交通勘察设计研究院

本文通过对路基冻害成因及形成过程的探究提出了相应路基加固和养护方式。主要有针对冻胀病害的物理化学加固法，保温法和针对冻融沉陷病害的排隔水法和增强建筑物刚度以达到抵抗冻融变形能力的方法。

冻胀；冻融；物理化学加固法；保温法；排隔水法

1 引言

高寒地区存在大量的道路冻害，主要表现为冻胀、融沉、翻浆冒泥、开裂等。这些道路冻害严重地制约了当地道路的正常运营和经济发展[1]。其中主要问题有冻融沉陷，路基冻胀。现解决技术多不完善造成病害处治不当后出现再次破坏或产生新的病害。故需要新的处治技术和养护方式以达到减缓病害发展速度和损害规模的目标。

2 土体的冻胀性实验研究

2.1 不同含水率的土体冻胀试验

（1）实验步骤。a.制备相应含水率的土样，将配置好的土样密封防止12小时以上，以使土样含水率均匀分布。b.击实所需压实系数土样试件。首先根据TB10102-2004《铁路工程土工试验规程》进行中型击实实验2]。c.冻结控制土样温度缓慢下降，每小时下降两度，直至负十六度，记录每小时冻胀情况。d.计算冻胀率。

（2）实验结果。根据现场情况，这次实验共做了六组不同含水率的冻胀实验，最大含水率为21%，最小含水率为13.5%。实验结果见表1。

13.5 0.11编号含水率%冻胀率%1 2 3 4 5 6 21 2.49 19.5 1.97 18 1.58 16.5 0.79 15 0.14

通过对表1.1的实验数据分析可知土体的冻胀率和含水率成正相关，符合现场的实际情况。对于15%含水率以下的土体冻胀率很小，对土基的不利影响也较小。

2.2 不同含盐量下的土体冻胀实验

通过对在固定含水率不同含盐量的冻结实验，测出土样含盐量和冻胀率的关系，以得到人工盐渍化土壤整治冻害的依据。

（1）实验步骤。a.根据当地资料得到土样的初始盐渍度。再根据现场情况配置19.5%和16.5%两类含水率的土样试件。首先将计算好的盐加入水中并使其充分溶解，然后将含盐水均匀加入烘干后的土样。b.击实，制备所需压实系数的试件。c.控制土样温度缓慢下降，每小时下降两度，直至负十六度，记录每小时冻胀情况。d.计算冻胀率。

（2）实验结果分析。此次实验分别选择含水率为16.5%和19.5%两种土样，制作不同盐渍度的土体试件进行冻胀实验，实验结果见表2。

表2 不同含水率下的土体冻胀率

通过表1.2的数据可以看出含水率一定的情况下，加盐后的冻胀率随土体含盐量增加冻胀率明显减小。当盐渍度为1.5%时土体冻胀率已经很小。盐渍度相等情况下，土体冻胀率和盐渍度成正相关，这些结果为用土壤适度盐渍化整治冻土病害提供了依据。

3 路基冻害防治措施

前文分析并验证了土基产生冻害的条件和影响因素，即当地气温条件，土中含水量和含盐量对其有重要影响。如果能消弱其中一个或几个因素，就能减弱土基的冻害程度，其中主要措施有物理化学法，保温法和排隔水法等。

3.1 物理化学法

物理化学法一般有人工盐渍化土壤。人工盐渍化是指向土体中加入适量氯化钠，氯化钾和氯化钙等可溶性无机盐。加入可溶性无机盐后可使盐溶液冻结温度在一定范围内随着溶液温度的增加而降低。其原理是土壤中电解质增加使得土粒表面水膜厚度增加，粒子之间凝固抑制了毛细作用从而减少了土壤中水分迁移，降低了冻结温度。

3.2 保温法

保温法是在路基底部和四周设置隔热层以加大土体的热阻，这样使可以土基在结冰期温度不会骤降，可以推迟土体的冻结，降低冻结深度，进而达到防冻胀的目的[4]。

3.3 排隔水法

水分是产生冻胀的决定性因素，可以通过控制土体中的含水量来减弱土基的冻胀。

排隔水法就是采取一定手段来减小冻土层范围内土体含水量。一般为降低地下水水位，排除地表水和隔断外来水的补给。在具体施工中要根据现场的地形，地质和运行条件来采取相应的排隔水措施。排隔水法造价低，施工简便，对行车正常运营影响较小，因此是防治土基冻害的首选措施。

4 结论

（1）影路基冻胀的主要因素有温度，含水率和含盐量。

（2）土体冻胀量和土中盐渍度呈负相关，可通过人工盐渍化来防治路基冻害，但对于其注盐量必须严格控制，因为注盐量如果过大，会引起土体的强度降低，这样不仅达不到预期的防治效果，还会带来新的病害，所以每次的注盐量要尽量精确计算并且不宜过多，盐渍度不宜大于1.5%。

（3）土体冻胀量与冻融变形和土中含水率呈正相关，因此直接或间接减少土基中的含水率对路基冻害起决定性作用，要保证路基的排水通畅与良好的隔水性能。

[1] 王俏.高寒地区道路冻胀影响因素分析与防治措施[J].交通科技,2008(1):79～81

[2] TB 10102—2004.铁路工程土工试验规程[M].北京：中国铁道出版社.

[3] 倪铁山.季冻区铁路路基冻害原因分析与整治措施研究长安大学,2009.

[4] 毛成琦.多年冻土区路基主动降温措施浅议[J].山西交通科技,2013(4):34～36.