季冻区铁路路基冻害及防治方法

季冻区路基病害的常见原因与防治措施首先概述了季冻区公路路基施工的重要性与施工特点，论述了季冻区公路路基病害情况与常见原因，最后提出了相关防治措施：路基填筑材料的控制、路基压实度控制、结构物台背回填控制和其他措施等。

标签：季冻区；路基；病害；防治措施当前随着我国交通现代化建设的迅猛发展，我国公路建设取得了前所未有的成果，特别是在季冻区的公路越来越多，随之发生的一些工程质量问题也引起了社会各界的高度重视。

而当前很多季冻区的公路路基设计采用较低的技术标准，季冻区的公路路基施工土方工程量巨大、分布不均匀，施工质量往往要求不严，并且桥涵、隧道、附属设施互相交错，对后期维护的要求更高，虽然主管部门对设计、施工、监理也加大了管理力度，但是季冻区路基建设质量在一定程度上仍然存在值得注意之处，严重影响着行车安全。

本文具体探讨了季冻区路基病害的常见原因与防治措施，总结如下。

1季冻区公路路基施工的重要性与施工特点当前随着我国季冻区公路运营路基的病害相当严重，同时高速公路和国道路龄的增大，路基病害也日趋严重。

随着我国国力的增强及人们生产、生活要求的不断提高，国家对季冻区公路的扩能改造也日益增多，每年都投入大量的人力、物力、资金用于维护和整治。

而在季冻区公路路面结构设计中，路基施工质量的好坏直接影响到路面结构的安全性以及工程的经济性，同时还与土质、压实度、含水量等有密切关系，其中土基的回弹模量是影响结构层厚度最敏感的参数之一，土基回弹模量较小的变化，路基的回弹模量受重复荷载作用的影响，对结构厚度将产生较大的影响，这些因素又与施工质量密切相关。

在施工中，其存在如下特点：（1）由于路基存在沉降和稳定问题，特别是高路基可能发生的稳定性问题，要求其施工质量高，因此无论对压实标准的控制、填料的选择、排水措施、基底的处理等方面都要求比较高。

（2）季冻区公路路堤的所需土方量很大，因此需要加强机械化作业，从基础的处理、开挖、运送、填料的摊铺、压实均采用一系列的机械进行施工。

季冻区铁路路基冻害及防治方法摘要：我国季冻区面积大较大，季冻区路基的病害及其相应的防治措施一直是困扰工程界的难题，本文主要介绍了铁路路基冻害的主要分类，并对路基冻害的防治方法进行了研究。

关键词：路基冻害分类防治方法研究1概述我国冻土分布广阔，多年冻土区面积215万平方公里，季节冻土区是513.7万平方公里，两者之和约占国土面积75％。

而且由于冻土特别是季节性冻土会产生冻胀、融沉以及造成路面翻浆和冻土路基的养护等一系列工程问题，所以关于冻土的研究一直是学术界的一个热点问题。

2 路基冻害的分类根据铁路沿线季节性冻土地区所出现的铁路路基冻害现象，进行归类总结，主要形成了冻胀、融沉、翻浆冒泥等三种路基病害。

2.1冻胀冻胀是指由于土的冻结作用而造成的体积膨胀现象，这是季节性冻土区常常遇见的铁路病害。

冻胀可分为原位冻胀和分凝冻胀两类，原位冻胀是指冻结锋面前进过程和已冻土继续降温过程中，正冻土中的孔隙水或已冻土中的未冻水原位冻结，造成体积增大9%；而当土体冻结以后，由于土颗粒表面能的作用，土中始终存在未冻结的薄膜水。

在温度梯度的诱导下，薄膜水会从温度高处向温度低处迁移，正是由于水的抽吸作用使水分集聚在前进的冻结锋面后方并冻结，分凝成冰透镜体，这一过程称为分凝冻胀，分凝冻胀过程造成体积增大1.09倍。

2.2融沉季节性冻土融化时，冰晶和冰膜融化成水，土层在重力和上覆荷载的作用下，路基及基床会产生不同程度的沉降，即融沉。

融沉一般有两个特性：其一，由于自然营力和人为因素及土体各方面的差异，融沉在空间上具有不连续性，厚度上具有不均匀性。

其二，融沉多发生在低路堤地段。

由于路堤高度、坡向、填料类别、保温设施，以及施工季节和施工后形成的地表特征、水文特征及冻土介质特征等因素的综合影响，土体中各土层的散热和吸热有极大差异。

2.3翻浆冒泡由于季冻区内独特的地质、地理环境，导致在某些路段冻结时间长，解冻缓慢，加之大量的积雪融化后雪水下渗，这样就在解冻层和未解冻层之间形成自由水。

季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析引言一直以来，冻裂、裂缝等质量危害都是冻土地区公路路基的一种质量通病，不仅大大降低了公路建设服务质量，还给后期修筑施工造成了很多的不便，致使公路无法正常运行。

因此，考虑到冻土路基的特性，进一步提高公路结构的稳定性，加强对公路路基的保温养护是非常重要的，同时相关建设单位还应该加大对节能环保型保温材料的应用，以免破坏到周围生态环境，促使道路建设的社会效益与生态效益得以充分体现。

一、季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类（一）、表层冻害表层冻害特点是：一般隆起高度为10mm～40mm；在呼和浩特铁路局管内地区一般从11月上旬开始，最晚到12月中旬停止发展，来年4月中旬～5月上旬回落完。

表层冻害危害主要表现在：可引起路肩纵向高低变形、开裂，造成基床表层土体强度降低，从而引起道碴沉陷，导致轨道纵向高低变形；引起坡面隆起变形、开裂，导致土体强度降低。

（二）、深层冻害路基深层冻害产生的时间较晚，在冻期的后半期产生，呼和浩特铁路局管内地区一般在12月中旬以后，直到冻期末冻害才能停止。

深层冻害的产生大多是因地下水的关系，如果没有地下水，即使土质有所差异，下部呈现脱水现象，也无多少冻胀。

二、温度对季节性冻土地区铁路路基的影响通常情况下，在受到气温变化的影响下，冻土路基一般产生升温速率的主要原因体现在两个方面，一方面是冻土中参与的冰和水的相变潜热数量，另一方面则是地基土层的导热系数。

如果冻土地基中含有较高的冰量时，当温度发生变化，将会产生大量的冰水相变。

所以，含冰量高的冻土地基温度对于气温改变的感应相对迟缓。

这样一来，若是在气温胜率相同的情况下，一旦冻土地基处于剧烈相变的地区，其地基温度变化随之产生更多数量的冰水相变。

因此，这种高含冰量的冻土地基的速率不高。

相反，当冻土地基处于平稳区段时，低温发生变化，相变热量减少，此时导热系数将会成为主要影响因素，使得含冰量较高的冻土地基速率加快，同时季节性的冻土地基正是因为这一点，才会导致年平均温度急剧上升。

寒冷地区路基冻害原因分析和整治方法福前线位于三江平原腹地，西起福利屯站，东至前进镇站，全长226.3KM。

路基土质不良，大部分为砂粘土、膨胀土、质泥土，渗透土差，地下水丰富，加之全年平均气温在零下3℃，属寒冷地区。

路基土质为冬季冻结、春季开始融化、夏季全部融化的季节性冻土，每年冬季冻害发生频繁。

所谓冻害，为土体在冻结过程中因冻胀所引起的病害。

由于土中的水在冻结过程中能向冷冻锋锋面迁移，并不断冻结排出冰层，且体积增大9%，即造成土体的冻胀，在融化时又会造成土体的沉陷，由于路基土体在融化过程中存在下卧隔水层还会产生翻浆冒泥等病害。

因此，路基冻害是严寒地区分布很广的线路病害之一，路基冻害的存在，不仅给线路养护工作带来一定的难度，而且制约了列车安全、提速、重载目标的实现，抑制了铁路跨越式发展战略的实施。

１前言冻害是我段以及哈尔滨铁路局管内分布很广，表现非常明显的季节性病害。

就我公司气候特点，冻害期一般为每年的10月份至次年5月份（见图1），从冻害的发展，可以将其分为三个阶段，即发生期（10月15日~12月15日），平稳期（12月30日）。

图1冻害发展变化图发生期，即冻害产生的阶段，这一阶段冻起高度很大，冻高呈正值快速增长，随着气温的降低冻高速度不断加剧，一般以11月15日~12月15日前后为变化迅速阶段，这一阶段对行车安全构成的威胁较大，但其是一个上涨过程，检查人员容易发现，可以及时进行处理。

平稳期，这一阶段气温相对较为稳定，冻害发展变化缓慢，其冻起高度相对稳定，对行车安全的危害较小，但需经常检查线路，以防天气的突然变化。

回落期，亦称冻融期。

这个阶段随着天气的转暖，冻害的变化呈负增长趋势，一般每年4月5日~5月30日左右为冻融速度最快阶段，因这一阶段轨道几何尺寸的变化不是很大，检查人员不易发现，因此这一阶段对行车安全的影响最大。

２路基冻害的分类２.１按纵向外部形态分⑴冻峰：路基面在短距离内的冻胀高度大于相邻两地段的冻胀高度所形成的凸起部分（图2）。

工程科技季冻区路基病害及防治措施金荣刘佳顺刘兵曹云龙（张向东指导）（辽宁工程技术大学土木与交通学院，辽宁阜新123000）1概述我国冻土分布广阔，多年冻土区面积215万平方公里，季节冻土区是513.7万平方公里，两者之和约占国土面积的75％。

而且由于冻土特别是季节性冻土会产生冻胀、融沉以及造成路面翻浆和冻土路基的养护等一系列工程问题，所以关于冻土的研究一直是学术界的一个热点问题。

目前关于冻土的研究无论从理论分析、室内试验、工程实际还是冻胀预测模型的研究都比较深入系统，提出了一系列的路基冻害的防治措施，建立了冻胀理论模型，特别是青藏铁路的建设极大的推动了我国冻土研究的发展[1-3]。

马立峰等针对牙林线北段试验工程段，结合现场实测地质资料和气温资料，综合运用了XPS保温板、EPS保温板、热棒、保温护道多种防治措施进行了路基病害整治的试验研究，利用有限元分析软件对该试验段路基病害整治效果进行了数值分析研究[4]。

徐学祖等分别进行了封闭系统正冻土、己冻土中水分迁移的室内土柱试验和开放系统非饱和正冻土水分运动的现场测试工作，研究了水分运移的规律，并建立了冻土冻胀理论模型及冻胀控制措施的研究[5-6]。

王悦东等对冻土非线性断裂破坏进行了数值模拟，基于非线性断裂力学理论建立了关于冻土非线性破坏的胶结力裂纹模型，分别基于能量的观点和修正因子法，通过测试试样的非线性参数来求出非线性应变能释放率，得到两种测试结果吻合较好的结论，同时指明了冻土断裂力学发展的方向[7]。

这些成果对于季节性冻土路基的设计具有重大的指导意义，也是进一步研究的基础。

2路基病害2.1冻胀机理冻胀和翻浆都是在夏秋地面水下渗或下水位升高的基础上，在冬季负气温的作用下，发生水分迁移，使路基上层水分增多，并冻结成冰而形成。

冻胀可分为原位冻胀和分凝冻胀。

冻胀水原位冻结，造成体积增大9%，但由外界水分补给并在土中迁移到某个位置冻结，则体积将增大1.09倍。

呼和浩特铁路局管内线路所处地区均属于季节性冻土地区,冻结最大深度为1.4~2m,铁路路基冻害对铁路安全行车威胁很大,这里主要介绍路基冻害部位分类,不同冻害采用整治方法及达到的效果。

1季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类1.1表层冻害表层冻害特点是:一般隆起高度为10mm~40mm;在呼和浩特铁路局管内地区一般从11月上旬开始,最晚到12月中旬停止发展,来年4月中旬~5月上旬回落完。

表层冻害危害主要表现在:可引起路肩纵向高低变形、开裂,造成基床表层土体强度降低,从而引起道碴沉陷,导致轨道纵向高低变形;引起坡面隆起变形、开裂,导致土体强度降低。

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)路基坡面表层为非匀质土。

由于路堤填料来源不同,且在填筑时,土层的厚薄和夯填密实度不同,致使填料的结构、层次等条件的不同,在冻期经水分迁移、聚积,其聚流量也不尽相同,产生的冻胀量也不等,从而形成坡面冻害。

(3)气温对土的冻结有一定的影响。

受地形、地质、日照及植被覆盖的不同,路堤的不同部位(阴坡、阳坡)其热交换不同,对土中冻结率的影响也不同。

在土冻结时,由于表层土温及冻结速率的不同,其水分迁移的聚流量和冻胀量便不相同,产生了冻害。

1.2深层冻害路基深层冻害产生的时间较晚,在冻期的后半期产生,呼和浩特铁路局管内地区一般在12月中旬以后,直到冻期末冻害才能停止。

深层冻害的产生大多是因地下水的关系,如果没有地下水,即使土质有所差异,下部呈现脱水现象,也无多少冻胀。

2路基冻害的整治措施与控制2.1冻害日常控制2.1.1冻害排查为加强冻害管理,确保整修有据可依,呼和工务段制定了详细的检查制度和方法。

铁路路基冻害的原因及措施1. 引言随着冬季的到来，铁路路基冻害问题日益凸显。

由于冻害对铁路路基的严重影响，给铁路运输安全和可靠性带来了极大的挑战。

因此，深入了解铁路路基冻害的原因，并采取相应的措施来减轻或消除冻害对铁路路基及其设施的影响，是当务之急。

本文将对铁路路基冻害的原因进行分析，并提出相应的措施。

2. 铁路路基冻害的原因铁路路基冻害的原因可以归结为以下几点：2.1 温度变化冬季的温度变化是导致铁路路基冻害的主要原因之一。

当温度下降到冰点以下时，路基中的水分会结冰，导致路基的体积膨胀而破坏路基的稳定性。

而在白天温度回升时，冻结的水分会融化，使路基产生收缩变形。

这种温度变化引起的收缩和膨胀循环会导致路基的裂缝和变形，进而影响铁路的安全运行。

2.2 土层质量土质是影响铁路路基冻害的另一个重要因素。

部分地区的土层质量较差，含有过多的粘性土和水分，导致其易于受冻融周期的影响。

当土层中的水分结冰时，粘性土的胶结力会变弱，土层的稳定性下降，从而引发路基的破坏。

2.3 排水问题不良的排水系统也是铁路路基冻害的重要原因之一。

如果路基的排水系统存在问题，如排水管道堵塞或排水槽设计不合理，将导致积水在路基表面积聚。

这些积水在夜间温度下降时容易结冰，形成冰块，严重影响路基的稳定性。

3. 铁路路基冻害的措施为了应对铁路路基冻害问题，可以采取以下措施：3.1 路基改造对于土质较差、易出现冻害的路段，可以进行路基改造。

首先，应加强路基的排水系统，确保路基下方的水分能够及时排除，避免冻害产生。

其次，可以采用加筋土工格栅等材料来增加路基的强度和稳定性，抵抗冻害的影响。

3.2 温度控制为了减轻冻害带来的影响，可以采取一些措施来控制铁路路基的温度。

例如，在寒冷季节里，可以通过铺设保温层或使用地下管道输送暖气，以提升路基温度，减少冻害的发生。

此外，定期对路基进行巡检，及时发现并修补路基的裂缝和变形，也是减轻冻害影响的一种措施。

3.3 技术创新随着科技的进步，一些新的技术和材料可以应用于铁路路基的建设和维护中，以减轻冻害的问题。

季节性冻土地区铁路路基冻害及其防治措施摘要：在寒冷地区,在铁路路基中经常见到的一种问题就是冻害,特别是在北方区域的铁路路基只要到天气寒冷的时候就会出现冻害的情况,要紧的将对交通安全造成影响。

通常出现的是因为土壤特性的差异而导致的不平均,在道路上出现凹凸不平的形状各异冻包、双股异向冻起、单股侧向冻起等冻害状况,最后因为土壤融冻降低, 水份在土壤中从头分拨,导致路基翻浆冒泥、坡面塌陷、道碴陷槽以及路基沉没等路基问题,削弱了线路水平以及线路上部设备使用寿命,提高了许多的修理资金。

对于不同的冻害现象,经过认真探讨,运用完善的治理方法,保证交通的安全同行。

关键词：季节性冻土；路基冻害；措施引言我国国土辽阔，季节性冻土区占总面积的55%左右，而铁路路基遭受冻土区路基冻胀的破坏，严重威胁了铁路运营的安全。

无碴轨道在寒冷地区的高速铁路路基冻胀难题是一个世界性的问题，现阶段我国铁路行业没有丰富的经验可以借鉴，也没有精确的规范。

根据议事规则维护方式与沉降控制，高铁路基工后沉降要小于15mm，横向结构物交界处如路基、桥梁等工后沉降要小于5mm。

所以说高速铁路极为严格的管控路基变形，路基最大冻胀变形量要小于5mm，这极大的增加了设计和施工难度，同时要保证防冻技术对策的有效性。

1.季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类（一）、表层冻害1、路基基床面平整度差，容易积水路基基床面凹凸不平，非常容易导致基床面出现积水的情况，由于基床表面有积水的浸入，土层含水量过大，超出了起始冻胀含水量，水分在表层中结冰，造成体积胀大，冻结锋面又有水分补充，水含量较冻前增加很多，导致发生冻害。

由路基机床面平整性差而造成的冻害，通常在50mm以内，基本在30-50mm之间。

道碴囊和道碴陷槽的深度决定了冻害的深度。

在我国东北一些铁路局管内，通常在路基机床30-50mm的深度范围内。

2、不是匀质特性的表层路基土体因为路堤自身的土质问题来路不一样,还有就是在进行填筑的时候压实的密实程度以及土层中厚与薄也是不一样的;路堑的土体因为是天然的,可是土的掩盖堆放层次以及厚度也完全不一样。

第３４卷第１６期・２９０・２００８年６月山西建筑ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＶ０１．３４Ｎｏ．１６Ｊａｎ．２００８文章编号：１００９．６８２５［２００８）１６—０２９０—０３浅析深季节冻土地区路基冻害的预防薛宝科摘要：结合通辽一霍林河扩能改造通辽枢纽工程及既有路基病害情况，论述了深季节性冻土区铁路、公路常见病害的产生机理，分析了影响路基病害的主要因素、不同部位冻害的特点及危害，提出了深季节性冻土地区路基冻害防治措施的意见。

关键词：路基，铁路，冻土地区，强度，温度中图分类号：Ｕ４１６．１文献标识码：Ａ１概述１．１自然概述通辽铁路枢纽位于内蒙古自治区东部通辽市境内，是东北地区西部重要的区域性铁路枢纽。

枢纽区第四系沉积厚度巨大，出露地层上部主要为第四系全新统人工填土，冲积粉质黏土，粉土，粉、细砂，中砂，下部为第四系中更新统冲积粉质黏土，黏土，细砂、中砂。

该区属中温带亚干旱大陆性气候，春秋多风，冬季寒冷，夏季炎热少雨，蒸发强烈，气候干燥，降雨多集中在６月～９月四个月份。

年平均气温７．４℃，极端最高温度３８．５℃，极端最低温度一３３．９℃，接触的底基层可以采用路拌法施工以外，其上面的各层均应采用集中场拌和摊铺施工法，以确保标高、横坡、强度、平整度达到设计要求。

当采用摊铺机进行基层施工时，为了消除中间高两侧低的现象，可适当调整摊铺机两侧的横向斜杆，使熨平板呈中间低两头翘状态。

严格控制基层平整，面层铺筑前用３ｍ直尺对基层进行平整度检测，平整度差且大于８ｍｍ的路段应进行整平。

面层摊铺前认真清扫基层表面，确保基层表面整洁，没有松散浮料和杂质。

如有泥土还应用压力水冲洗干净；如基层表面局部透层沥青或下封层脱落，则应将脱落处基层表面清洗干净后补撒透层沥青或补做下封层。

认真抄平放线，确保基层标高和基准线标高准确无误。

基层标高超过允许范围时，高处必须铲平，低处可用下面层补平。

面层铺筑前受到其他工序污染，如表面滴落水泥成硬渣时，应予及时清除，以确保面层平整度。