严寒地区路基冻胀原因分析及整治

严寒地区沥青路面裂缝的产生机理及防治措施在严寒地区，气温下降时，路面中的水分会凝结成冰，导致路面松散层无法承受荷载，从而产生裂缝。

这种冻胀机理是严寒地区沥青路面裂缝的主要因素之一、为了防止冻胀裂缝的产生，可以采取以下措施：1.改善路面结构：在路面设计时，可以在松散层之下设置一层冻胀阻止层，这样可以有效地防止冻胀引起的裂缝。

2.合理设计施工工艺：在施工过程中，可以采用冻胀指数较小的沥青混合料，或者在拌和过程中添加适量的抗冻剂，从而提高路面的抗冻能力。

除了冻胀，温度变化也是导致严寒地区沥青路面裂缝的重要因素。

在极低温度下，沥青会发生变形，从而引起裂缝的产生。

为了防止温度变化引起的裂缝，可以采取以下措施：1.合理选择路面材料：可以使用高粘度沥青，因为高粘度沥青可以提高路面的抗温变形能力。

2.合理控制施工温度：在施工过程中，应该控制沥青混合料的温度，避免高温或者低温对路面材料造成不利影响。

此外，交通车辆荷载也是导致严寒地区沥青路面裂缝的一个重要因素。

在严寒地区，车辆的轮胎和路面之间会产生较大的压力，由此引起裂缝。

为了防治车辆荷载引起的裂缝，可以采取以下措施：1.合理设计路面厚度：应该根据车辆的负荷情况，合理控制路面的厚度，以增加路面的承载能力。

2.定期维护路面：在使用过程中，应该定期检查路面的状况，及时修补裂缝，保持路面的平整度和密实性。

总之，严寒地区沥青路面裂缝的产生机理包括冻胀、温度变化和交通车辆荷载等因素。

为了防治这些裂缝，可以从改善路面结构、合理设计施工工艺和选用特殊材料等方面入手，采取相应的防治措施。

这样可以提高沥青路面的抗裂性能，延长路面的使用寿命，保障交通运输的安全和便利。

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）。

试析严寒地区高铁路基冻胀原因及其处理措施摘要：由于严寒地区恶劣的气候及特殊的地质特点，使得高速铁路在严寒地带常遭受损害，如何维护好高速铁路在严寒地区的正常运行，使其不因冻胀而遭受损害，已成为我们高铁施工建设中关注的重点和迫切需要突破的关键点。

因此，本文主要在分析影响路基冻胀原因的基础上，提出有关的解决措施，例如改变土壤的水分含量、改良土质及改变高铁路基的结构形式等，旨在促进我国高速铁路在严寒地区施工建设这一伟大的事业。

关键词：严寒地区；高铁路基；冻胀；原因；措施随着现代社会经济的高速发展及科学技术的日渐改善，高速铁路的建设也越来越普及，并在这几年里得到了快速的发展。

尤其是在严寒地区高速铁路的建设如川藏铁路、青藏铁路的开通，更是填补了我国高速铁路在严寒地区施工方面的空白，大大为我国在严寒地区修建高速铁路积累了丰富而宝贵的经验。

但与此同时，由于严寒地区恶劣的气候及特殊的地质特点，使得高速铁路在严寒地带常遭受损害。

如何维护好高速铁路在严寒地区的正常运行，使其不因冻胀而遭受损害，已成为我们在严寒地区高铁施工建设中关注的重点和迫切需要解决的突破点。

因此，只有正确分析好严寒地区高铁冻胀的原因，并找出有关的解决措施，才能促进我国高速铁路在严寒地区施工建设这一伟大的事业。

1严寒地区高铁路基冻胀的原因分析造成高铁路基在严寒地区产生冻胀的原因有很多，一是由于气温问题及水分流失的不平衡使得聚冰层形成，二则是由于严寒地区特别是高纬度高海拔地区的土质造成的。

1.1严寒地区温度低造成的影响严寒地区特别是高纬度地区的气温低是造成高铁路基膨胀的大原因之一。

由于在严寒地区，冬季里严寒干燥会持续很长的时间，而春季和秋季又十分的干旱多风，不仅蒸发强度大，而且持续的时间也很长，而这些严寒地区最低温甚至可达到-30℃，而负温又是造成高铁路基出现冻胀现象的必要条件，同时土体会在负温的环境下产生冻结，其特性也会随着气温的变化而变化。

在相对范围内，负温越大，土的冻胀程度也会越严重，直到达到相对范围内的最大值，才会渐渐趋于稳定。

严寒地区铁路路基冻胀及处理摘要：高纬度严寒地区铁路路基冻胀直接影响轨道平顺性和列车运营安全，本文以工程实例从冻胀产生机理、处理措施以及处理结果进行阐述分析，较好地解决了施工阶段为避免运营中冻胀的相应工程措施，有较强的实践指导意义，可供同类工程参考或同行借鉴交流。

关键词：路基；冻胀；处理1现状基本情况东北某高寒地区铁路正线采用有砟轨道，速度目标值200km/h客货共线铁路，线路全长292.995km。

线路通过地区主要为冲洪积平原及低山丘陵区两个地貌单元，海拔0m～500m之间，多为林区且树林茂密。

工程地处严寒地区，地表普遍分布季节性冻土，一般每年10月下旬开始冻结，3月中达到最大冻结深度，最大冻结深度1.91～2.05m。

地下孔隙潜水主要富含于第四系砂类土、碎石类土及黏性土中，靠大气降水及河流补给，山间沟谷、河流一级阶地埋深一般在0.5～6.5m。

水位季节变化幅度2～3米。

在施工阶段及开通运营前对全线采用人工水准测量对全线路基面冻胀进行监测，共设监测断面3487个，测点位于路基左侧、中心和右侧，共计10641个，分6期进行测量；采用自动监测对代表性断面路基不同部位（中心和左侧或右侧）不同深度的地温（0.2～4.0m）、冻胀变形（0.5m、1.2m、2.5m、4.0m）、含水量（0.5m、1.2m、2.5m、4.0m）、水位（10.0m）进行监测，监测断面30个，每个传感器每日采集4次；采用综合物探对代表性段落进行路基本体含水量测试，全线布设3个段落。

人工和自动监测数据采集从前一年11月初至次年5月底，根据多种监测手段获取的监测结果，确定了冻胀较大段落及分布情况。

为了查明路基冻胀原因，对后期路基防冻胀治理提供依据，建设单位、设计单位、施工单位联合开展现场调查、填料核查以及试验工作，采用取样、化验方法，对全线路基冻胀较大的工点进行填料细颗粒核查，对每个路基工点冻胀量大于8mm测点数量进行统计。

2冻胀原因分析根据路基冻胀监测收集的测量数据、现场路基施工过程中的状态、成型地段路基现场情况调查资料以及填料核查试验数据，分析了本项目铁路路基冻胀的主要原因：⑴施工现场局部还存在有施工不完善、不到位的地方，侧沟、排水沟等防排水措施局部尚未完成，路基两侧侧沟部分段落排水不畅或积水，未形成封闭的防排水体系。

112YAN JIUJIAN SHE严寒地区高速铁路路基冻胀整治技术研究Yan han di qu gao su tie lu lu ji dong zhang zheng zhi ji shu yan jiu李光辉我国北方地区的高速铁路，路基会出现不同程度的冻胀情况。

本文针对这一问题，展开分析并给予相应的整治方案。

世界各国的高铁路基都不相同，冬天高速铁路路基会发生不同程度的冻胀，会引起路基不均匀变形，这样就会影响高速铁路的运行安全性。

本文分析了高速铁路冻害的整治原则，以及整治的方法。

一、路基冻胀问题的成因分析我国北方地区冬天寒冷、温度极低，会产生高速铁路沿线的冻胀问题。

路基冻胀的主要原因是土体中水分凝结在表面，随着冬天温度骤降，土体地表层的温度非常低，而中下层的温度比上层温度高，从而形成土体温度差。

土体中水分有三种形态存在，分别是固态、液体、气态。

土中水主要是结合水和自由水，在土体温度作用下，土体表面的水分开始结冰，形成聚冰层，使得土体产生了冻胀。

冻胀会引起土体体积增加，就是分裂冻胀，如果土体中继续加入水分，那么冻胀程度会加剧。

在多样的内力和外力作用下，会使得水分冻胀不断的迁移，引起大面积的冻胀。

路基冻胀一般是由土质、水、温度三种情况下共同作用产生的。

路基冻害是路基常发性问题，地质条件不好的路段也是冻害的多发地。

二、路基防冻胀措施通常情况下，具有以下几点防范措施：（1）为路基做好相应的保温工作（2）为路基做好一定的排水工作（3）针对高填方路基应及时进行换填（4）在路基中增加一定量的冻胀垫板（5）在路基中加盐、注盐等相关措施。

对于严寒地区的高铁来说，要严格控制轨道的变形问题，因此需要做好路基的冻胀整治工作。

针对高铁路基的结构、变形的情况，对变形的原因进行了有效的评价与分析。

高铁路基的冻胀变形分为路基的本体和表层冻胀两种情况。

对于已经建设完成的严寒地区高铁来说，可以应用“上封下疏、适时监测”的整治策略。

冻土地区路基的主要病害分析与防治措施兰州交通大学铁道技术学院刘敬旭201120419 摘要:结合青藏铁路的建设,对冻土地区路基的主要病害进行了分析,详细地阐述了冻土地区路基主要病害的防治措主要措施,从而为冻土地区的铁路路基的设计、施工及养护提供帮助。

关键词:冻土,路基,基床,病害引言：建设青藏铁路是西部大开发中的重头戏,而冻土( 冻土是指温度在0 ℃以下含有冰晶的土壤和岩石,冻结状态持续三年以上的土层称为多年冻土) 问题是修建青藏铁路最主要的技术难题。

青藏铁路全长1 118 km ,海拔4 000 m 以上的地段有960 km ,其中多年冻土地段约600 km ,是全球目前穿越高原、高寒、缺氧及连续性永久冻土地区的最长的铁路,将成为世界上最长的高原冻土铁路。

冻土地区路基病害在铁路运营之前很严重,在行车运营后,时隔几年、十几年仍将陆续出现新的冻害,其破坏程度是罕见的,引起路内外工程界人士的关注。

1主要病害分析1. 1 融沉融沉是多年冻土地区主要病害之一,一般多发生在含冰量大的粘性土地带,当路基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰且埋藏较浅时,在施工及通车运营过程中各种人为因素的影响下,使多年冻土层局部融化,上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷,造成路基的严重变形。

具体表现为路基下沉,路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑,路堑边坡滑塌等。

融沉的特点有:1) 突然的大量下沉;2) 周期性的持续下降。

1. 2 冻胀冻胀是寒区铁路特有的主要病害之一,在季节冻结深度较大的地区及多年冻土地区均有发生,尤以多年冻土地区最为严重。

由于地基土及填筑土中的水冻结时体积膨胀产生不均匀的冻胀造成了线路超限。

根据铁路部门有关标准,左右两股路轨之间或每股路轨在10 m 以内的变形差不能超过4 mm ,一旦超过这个规定,视为超限,有可能发生火车脱轨、翻车等事故。

路基的冻胀病害是与气温、土质及水源条件密切相关的,主要发生在气候严寒、季节冻结深度较大的地区和多年冻土地区。

黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJINo.12,2019 (Sum No.310)2019年第12期（总第310期）北方寒冷地区高速公路路基冻害原因分析及处治方案王颖（辽宁省交通规划设计院有限责任公司，辽宁沈阳110166）摘要:通过对某条北方寒冷地区高速公路路基冻害处理，对路基冻害原因进行分析，提出处理方案。

为类似条件下的路基设计提供参考。

关键词:冻胀；浅表冻层滑塌中图分类号:U416.1文献标识码：A文章编号：1008-3383（2019）12-0067-021冻胀翻浆1.1做好路基防水排水良好的路基排水可防止地面水或地下水侵入路基，使土基保持干燥，减少冻结过程中水分聚流的来源。

路基范围内的地面水、地下水都应通过顺畅的途径迅速引离路基，以防水分停滞浸湿路基。

为此，应重视排水沟渠的设计，注意沟渠排水纵坡和出水口的设计，在一个路段内重视排水系统的设计，使排水沟渠与桥涵组成一个完整的通畅排水系统。

地下水的排除和拦截一定要注意渗沟和盲沟的设置，并采取加设苯板保温防治渗沟出口冰冻。

1.2提高路基填土高度提高路基填土高度是一种简便易行、效果显著且比较经济的常用措施是提高路基、路面强度和稳定性，减薄路面，降低造价的重要途径。

同时也提高了路基填土高度，增大路基边缘至地下水或地面水位间的距离，从而减小了冻结过程中水向路基上部迁移的数量，使冻胀减弱，翻浆的程度和可能性变小。

路线通过农田地区，为了少占农田，应与路面设计综合考虑，以确定合理的填土高度。

在潮湿的重冻区内的粉性土地段，不能单靠提高路基填土高度来保证路基路面的稳定性,要和其他措施，如砂垫层、石灰土基层等配合使用。

本项目对于鱼塘水田等地面积水潮湿路段均设置了50~70cm厚的透水性粒料防止水分影响路基，根据料源情况可选择砂砾、碎石、石渣等。

对于受控的低填方路段和土质挖方路段，考虑距离地下水较近易形成冻胀，因此对于路面结构层下一定厚度进行透水性粒料换填处理，确保地下水不通过毛细作用在路床中形成冻胀，同时在路基两侧深挖边沟和设置纵横向盲渗沟排除地下水。

高铁某区段位于冬季寒冷地区，冬季平均气温约-10 ℃。

2015年冬季进入冻胀稳定期后，全线共发生冻胀47处，其中路堑占81%，累计4 266 m，平均冻高5.9 mm，初期监测最大冻高15.0 mm。

可见，路堑段是高铁路基冻胀病害发生的主要地段，是路基冻胀整治的重点。

通过现场踏勘调研、气象资料分析、现场深部钻孔探测、室内土样颗粒分析、含水量测试试验等措施，开展病害原因分析，提出病害整治方案。

1 路基冻胀原因开展冻胀原因分析是开展路基冻胀防治工作的基础和关键。

马红绛[1]以兰新铁路路基冻胀为依托，结合兰新铁路的地理位置、气候状况、历史冻胀和冻胀成因等实际情况，分析了土质、水、温度等主要因素对冻胀的影响规律。

倪铁山[2]以京哈铁路吉林段路基冻胀为背景，通过原位探测、室内常规试验及冻胀试验，分析了土质、水、温度等主要因素对冻胀的影响规律，着重讨论了含盐量及含水量与土体冻胀性的关系。

夏琼等[3]以兰新铁路尖山—大青口段路基冻胀为例，通过现场和室内试验对该段路基土的土质、冻结特征、冻胀特征等进行试验研究。

马荣田等[4]以哈大铁路客运专线路堑路基冻胀为背景，通过原位挖探及室内试验，对石质路堑路基冻胀成因及基岩冻胀主要影响因素进行研究，认为岩体渗透性、地下水、温度及工程条件等是基岩冻胀的主要影响因素。

田亚护等[5]根据京包铁路、包兰铁路路基变形监测和路基土的级配试验，认为路基填土的级配不良是引起路基冻胀的首要原因。

可见，路基填料、温度和地下水等因素是影某高铁路基冻胀原因分析及整治方案令狐勇生（中国铁路太原局集团有限公司 工务处，山西 太原 030013）基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划项目（2017G004-D）； 中国铁道科学研究院科技研究开发计划项目（2016YJ032、 2017YJ029）作者简介：令狐勇生（1977—），男，高级工程师，硕士。

 摘 要：以某高铁为例，介绍其路基冻胀情况。

通过现场踏勘调研、气象资料分析、现场深部钻孔探测、室内土样颗粒分析、含水量测试等措施，认为降雨渗入基床、路基含水率严重超标、路基填料小于0.075 mm的细颗粒含量严重超标、地区气温较低且持续时间长是冻胀发生的主要原因。

严寒地区路基冻胀原因分析及整治摘要：严寒地区路基由于地表水下渗以及地下水的毛细上升、冻结过程中产生聚冰效应，导致基床水分聚集，致使填料含水率较大，冬季严寒时路基、尤其是路堑及低路堤地段出现冻胀从而导致轨道抬升。

因此，为了减小路基基床含水率，采用了疏堵相结合的处理措施，确保既有设施的安全。

关键词：严寒地区；路基冻胀；整治；路基冻害在路堤段数量最多，过渡段次之，路堑段最少。

发生冻害的地段多是低矮路堤和零断面换填路基。

冻害区段地表水、地下水丰富，部分区段水位较高，导致路基在冬季负温作用下发生冻胀。

一、季节性冻土区铁路路基从整个东北地区地形、气候和地质环境来看，具备了路基冻胀发生的条件。

而东北地区也是我国受冻害影响最严重的地区，冻害严重影响着铁路安全运营，每年冬季都要花大量人力物力进行线路维修，降低了列车运营效率。

二、东北地区环境条件对路基冻害影响1.东北地区东西主要为低山丘陵，可形成较厚的风化残积层；而中部为强烈沉降区，地势低洼，聚集水，使地下水很浅。

2.大部分地区降雨，从东南向西北，降雨只有西北部降雨局部为200～300mm，从东南向西北减少。

降雨主要集中在6、7、8月份，基本可渗透路基。

3.气候寒冷，路基冻深为80～230cm，北部还出现多年冻土。

4.在低山丘陵有风化残积层，由碎石或黏土夹碎石组成，山麓地带、山间谷地、盆地松散层堆积相对较厚，坡洪积类型。

岩性为腐殖土、粉土、黏土夹碎石、砾石。

在沉降平原区，为粉土和黏土。

三、根据冻害调查资料的分析，总结引起路基冻害的普遍原因是：1.路基基床的表面不平整，造成基床表面积水加之道床脏污引起道碴陷槽或道碴囊等表层冻害。

冻害深度和强度随道碴陷槽或道碴囊的深度不同而不等，最终造成线路下沉等冻害；2.路基填筑的土体来源不同，特别是基床部分，大都来自当地的粉质粘土，一般含水量较大。

由于填筑时的土层厚度不均及夯实密度不同，引起土体冻胀量差异，形成冻害；3.路基低矮，两侧多是农田、沼泽和湿地，或上游侧地表排水不畅。

铁路冻害原因分析及整治措施摘要：铁路线路的冻害，通常是因为土体在冻结过程中产生冻胀，温度过低的环境下，土壤中的水凝结冻固，并在冻结的过程中产生冰冻层，众所周知水结成冰体积会变大，因此土壤中的水冻结成冰的时候会使土粒的位置移动，路基因此会被抬起或者弄变形，形成土体的冻胀情况。

这种情况将直接影响铁路的行车安全，需要引起高度重视。

关键词：铁路；冻害；整治一、路基工程冻害类型及成因1.路基冻胀路基冻胀成因具体包括以下6个方面：①路基基床设计填筑厚度小于该地区的最大冻结深度；②路基填筑填料不满足非冻胀填料要求，路基填料细颗粒含量超标，造成路基透水性差，不满足填料内细颗粒（细颗粒粒径≤0.075mm）含量＜5%（重量比）、压实后＜7%（重量比），压实后透水系数≥5×10-5m/s的要求；③路基基床下或路基基床表层未设置土工防水材料，或施工不当造成土工防水材料破损、失效，土壤中地下水由于毛细作用而上移或大气降水渗入造成路基含水量升高；④路堑地段渗水盲沟、盲管堵塞，排水不畅，造成路基含水量升高；⑤施工过程中路基顶面横坡控制不严，路基排水不畅，造成路基含水量升高；⑥气候、降雨等其他原因造成路基含水量升高。

2.路堑侧沟平台冻胀鼓裂、侧沟冻胀倾倒铁路路基路堑地段坡脚设2—3m宽侧沟平台，再依次为侧沟、混凝土路肩、路基。

其冻害主要影响因素有：①路堑地段土质为粘性土、黏土等含水量高透水性差的土，及膨胀土等工程性质差的土；②侧沟平台浆砌片石砌筑横坡不足造成积水及浆砌片石防水性差，水渗入平台下土内含水量升高；③春融季节，平台及边坡上积雪融化，冻融循环造成冻害。

3.路堑边坡防护冻融造成溜塌路堑边坡采用带截水槽的M10浆砌片石拱形骨架护坡，内铺六边形空心块，块内种紫穗槐灌木防护。

其病害主要成因为：①春融季节，融化的雪水来不及蒸发，通过浆砌缝隙向下渗透，沿骨架缝隙进入土体，致使土体含水量增加，上体软化，强度降低，引起路堑边坡局部浅层溜塌或防护变形；②春融季节，冷热交替气温变化大，土壤含水量高，冻土表层融化，产生浅层溜塌；③堑顶低洼处，形成凹坑，连续集中降雨积水，积水渗入路堑边坡，致使边坡土体含水量增加，土体软化，边坡局部产生浅层溜坍；④边坡浆砌片石骨架圬工整体性差，骨架内灌木紫穗槐成活率低，植物防护效果欠佳，雨水易于骨架内进入边坡，软化土体[3]；⑤路堑边坡防护截水槽预制块间砌筑砂浆不饱满，雨水流入边坡内含水率升高，软化土体；⑥路堑边坡坡率过陡，自稳性能差，造成局部溜塌；⑦路堑边坡岩层倾角与路堑边坡平行或夹角小，自稳性能差，造成局部溜塌。