路基凍害整治方法研究

白浩斌

中鐵四局集團第二工程有限公司

路基凍害整治方法研究

白浩斌

中鐵四局集團第二工程有限公司

路基的凍脹和融沉一直是寒冷地區既有鐵路的一項頑疾，國內外有很多專家學者也都在整治路基凍害方面做了大量的工作，由于溫度、土、含水情況等的差異，如果不能準確分析凍脹機理，而采用單一整治措施，在既有線路基凍害整治方面不一定能起到好的效果，所以對鐵路路基凍害的機理進行研究，制定有針對性的路基凍脹整治措施。通過分析各種工程措施所取得的效果，使今后對季節性凍土區鐵路路基凍脹的整治更有針對性，減小線路凍脹對行車的影響。

路基；凍害；整治措施

位于寒冷地區的鐵路，不可避免要面對路基凍害這一主要問題，凍害對鐵路線路平順度的影響較大，特別是對凍害的變化規律不掌握，短時期內線路不均勻凍脹，引起軌道結構平面高低發生明顯變化，超過列車安全運行的極限技術標準，造成行車事故，嚴重干擾鐵路運輸持續。

1 路基凍害現狀

目前，既有線路基凍害整治各項措施中存在的主要問題：一是由于凍害成因較為復雜，缺乏對路基凍脹成因的分析。凍害整治措施制定不細致，病害整治效果不理想。有些地段受路基凍脹受到幾方面因素共同作用，如不能進行有效的成因分析，選取適當的路基凍害整治方法，往往容易達不到理想的整治效果，浪費人力物力。二是既有線路基病害對安全行車影響較大，隨著既有線高速化、重載化的發展趨勢，有些工程措施不適宜在既有線開展，有必要加強對路基狀態的監測，分析病害發展趨勢，積極預防。

2 路基凍害成因分析

2.1 道床凍害產生的原因

由于風砂的侵入或機車撤砂、清灰、列車運行時帶起的泥土和散裝煤粉落入道床，或者道碴經列車荷載反復碾壓和維修作業使道床不潔，板結成不透水層或弱透水層。在此條件下，若大量雨水侵入道床并滯留，氣溫下降凍結，即產生道床表面不均勻脹起而形成道床凍害。

2.2 表層病害形成的主要原因

①基床填料土質不均，致使基床強度不一，在列車荷載作用下，產生不均勻沉降，引起基床面不平整，造成降水不能及時排出，水分滲入到基床土體內，當土層含水量增大且超過了起始凍脹含水量時，基床土體中的水結冰，體積膨脹，同時水分又向冰結封面補給，水分比凍前增加較大，形成凍害。

②若道床厚度不足，在列車荷載的作用下，造成道碴壓入路基基床面，致使基床面不平整，甚至形成道碴槽或道碴囊。當秋季雨量大，水滲入路基基床表面并到達能引起凍脹含水量時，基床表層結冰，體積膨脹，形成凍起。由于路基面坑洼程度不同，道碴槽和道碴囊的深度不同，其凍起的高度不同，形成不均勻凍起，就成為凍害。

3 路基凍害整治措施

3.1 換填基床土

用較純凈的砂礫或中、粗砂換填季節性凍土，是削減地基土凍害的理想方法之一，在平面和縱斷面受到限制的情況下，如岔區路基凍害及特大橋、大橋兩端的路基凍害主要采用換填整治的方法。2012年4月份工務段對民族站岔區進行了路基換填。民族站東岔區路基土質為砂粘土，土體含水率高，道床板結，翻漿冒泥嚴重，冬季產生嚴重凍害，最大凍起高度達40mm，嚴重危及行車安全。在民族站東岔區成組更換混凝土道岔施工期間，充分利用封鎖施工的方案對岔區凍害予以整治，適當延長封鎖時間，將道床下部分粉土、粉質黏土、黏土進行換填，換填厚度約80～160cm，以增加道床的整體排水性。換填非凍脹土并進行壓實處理，鋪底碴后，將已組裝好的成組道岔推進，整修后開通線路。民族站換填后，經過歷年觀測，凍害已基本消除，缺點是對運輸影響大，工程造價高，換填的長度有限，推廣受限。

3.2 保溫措施

其目的是使凍脹性土脫離凍結層或部分脫離凍結層，從而消除或減少路基土體的凍脹。在路基表層(頂面及側溝)設置保溫隔熱層，使表層下的土層不凍結或減少凍法深度，推遲土體凍結，提高土中溫度，減少凍結深度，其目的是使凍脹性土脫離凍結層或部分脫離凍結層，從而消除或減少路基土體的凍脹。隔熱材料可采用草皮、樹皮、爐渣、泡沫混凝土、玻璃纖維以及其他一些合成材料。

3.3 排水及隔水

路基凍害整治的基本思路就是解決水的問題，控制水就是控制土體含水量。①排水。排水是整治路基凍脹的關鍵措施。現階段，路基的排水主要：一是地利橋梁或涵洞將地表水排走，保證路基體的排水暢通，做好地表水的防下滲工作；二是基床排水，要利用路基整形、增設橫向盲溝、挖除道碴囊等措施消除路基基床表層排水不暢問題，嚴格控制基床表層排水不暢造成的路基凍脹問題。站場排水。站場由于受地形地貌限制經常出現排水不暢問題，站場也因此成為路基凍脹的高發區，目前站場排水還是依靠既有的溝渠。在多年的工務養護實踐中，兩線間增設縱向的盲溝是非常有助于線路排水的，可以減少站場內路基凍脹問題的發生。排除地下水。排除地下水可以有效減少嚴重路基凍脹問題的發生，濱綏線根據地形條件排除地下水的措施主要有：開挖截水明溝、埋設滲水暗溝等，取得了不錯的效果。②隔水。消除或減少路基體凍脹的隔水措施主要是鋪設EPS和XPS板、鋪設土工纖維防滲布等，這樣可以阻止水分向上遷移，隔斷毛細水的補給。

3.4 選擇合適的季節進行施工

由于凍土地區的路基受溫度、熱量循環影響大，而這些現象存在明顯的季節性特點，故在凍土地區建設工程選擇合適的施工季節就顯得較為重要。路基保溫護道的填筑最好是在2～5月，這時氣溫較低，進行填筑可以存儲較多的冷儲量。滲溝的填筑最好是在每年的6～9月，在這個季節的氣溫與水溫一般較高，修建后可以形成較大的融化泉，這樣可以取得較長時期的效果。

綜上所述，在我國嚴寒地區，公路路基建設一直受季凍區凍害的困擾。在凍土這種特殊工程地質條件下，由于土中水凍結成冰和凍土中冰的再變成水而產生路基的凍脹和融沉現象。當道路受凍脹或融沉破壞時，道路的正常運行就會有一定的不便甚至安全隱患問題。本文提出了幾種控制措施，希望對路基凍害的防治能夠起到一定作用。

[1] 陳鳳君，王曉波. 路基病害(凍害)整治方法研究[J]. 黑龍江科技信息，2016，(36)：302.

[2] 鄭小龍. 蘭新鐵路路基凍害特征與整治技術研究[D].西南交通大學，2012.