浅析季节性铁路路基冻害的防治

浅谈铁路线路的冻害及整治摘要：铁路线路冻害通常是由于冻结过程中土体冻胀引起的。

当温度过低，土壤中的水就会结冰，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，当土壤中的水分冻结成冰时，土壤颗粒的位置就会移动，路基就会被抬升或变形，导致土壤的冻胀。

这种情况将直接影响铁路交通安全，需要引起高度重视。

关键词：铁路线路；冻害；整治办法；铁路线路冻害在寒冷地区十分常见,尤其是在冬季,冰冻可达到相当深的程度,铁路线路冻害更加严重地影响了铁路的运行,降低铁路的运输量,影响铁路运输的发展。

一、铁路线路冻害的形成原因根据路基发生冻害的部位,可以将其分为三类：道床冻害,即发生在铁路路基基床之上的道床内；表层冻害,发生部位是铁路路基土壤的临界冻结的上半部分；深层冻害,发生部位是铁路路基土壤的临界冻结的下半部分。

而铁路线路的冻害产生原因,主要的影响因素分为：水、温度、土壤和力。

其中,水的影响与土壤的影响是内部因素,温度和力的影响是外部因素。

除此之外,有些时候不排除人为因素。

1.水可以说是引起铁路线路冻害的主要原因。

因为有水才能产生冰冻现象,在铁路线路中发生冻害。

如果没有水的存在,就算温度低于0℃,也不会出现冻结情况,造成冻害。

而且土壤中的水份会根据一年中不同季节不同时间而呈现不同的分布,正因为这种变化,对铁路线路路基的稳定性产生形响,从而影响铁路运输安全。

2.土壤的成分也是铁路线路冻害发生的一个重要原因。

土质不同,铁路线路发生冻害的情况也就不同,比如北方的一些路段的铁路的路基上是砂粘土和粘土,这种土壤含水量大,所以一旦气温降低就容易产生冻胀融沉的情况。

而粗粒砂砾土因为土壤中空隙较大,因此具有较好的排水作用,土壤中含的水分也就不易发生转移,也就不会轻易结冰,造成冻害情况。

而土壤一旦发生冻结,会使得路基发生一定程度的变形,因此影响铁路的正常运行。

3.温度是铁路线路产生冻害不可缺少的条件之一。

很简单的道理,在夏天炎热的温度中,土壤中的水分无法凝结成冰,也就不会产生铁路线路的冻害。

季节性冻土地基病害与整治策略分析路基是道路的重要组成部分，它是公路的基础，其强度和稳定性直接影响到整条道路的使用效果。

因此。

提高路基的强度和稳定性是控制整个道路施工质量的关键。

这就决定了当道路穿过季节性冻土地段时，必须对路基进行必要的处理，以防止季节性冻土对路基造成危害。

一、季冻区路基病害1. 冻胀引起的破坏当冬季赴温传入地下，路基中水分（包括通过路基土中毛细管上升到路基内部的地下水及孔隙中原有的部分水分）冻结成冰，并形成冰夹层、多晶体冰晶等形式的冰侵入体，水分冰冻后体积将增加5%～10%，引起土颗粒的相对移动，使土体体积产生不同程度的扩张现象。

如果冻胀力大于基底上的荷载，路基就可能被抬起，形成冻胀丘及隆岗等一些地形外貌。

2. 融沉翻浆在季节性冻土地区水文地质条件不良地段，冬季路基土体由于冰冻作用，使其含水量增大，春季化冻时路基中水分不能及时排除，形成潮湿软弱状态（翻浆），并且土体在融化固结过程中会产生局部地面的向下运动，使路基承载能力严重下降，危害道路的使用性能，不利于道路安全、正常、舒适运行。

二、成因分析路基的病害是与气温、土质及水源条件密切相关的，主要发生在气候严寒、具有季节冻结深度的地区，其土质以细颗粒的粘性土为主，往往富含水分。

分析季节性冻土区路基病害产生的原因主要有以下几个方面1. 气温秋末初冬，形成较大的温差梯度。

由于土中薄膜水具有自高温向低温转移的特性，较大的地温差，将使深部的土中水向基床上聚集，结成扁冰体。

初冬气候温和，降温缓慢，使冻结线在基床上层滞留时间较长，造成水分向上聚集的有利条件。

春寒较长，晚春气温急剧回升，基床上部土融化较快，大量的融冻水分无法排出，又来不及蒸发，形成流塑状泥浆。

2. 水源秋末多雨，冻结前土基原始含水量大。

土层冻结具“开系统”条件，地下水位在冻层附近。

地表排水系统不畅，积水较多，或路基有道碴槽积水，向基床渗透聚集。

路基内部毛细水密布，不能及时排出。

冬季侧沟积雪较多，春融期又遇降水，造成融冻层湿度恶化。

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。

浅析铁路冻害成因及整治发布时间：2022-04-26T10:54:16.345Z 来源：《教育学文摘》2021年10月总第387期作者：王延川[导读] 冻害指在低温季节由于基床土质、水和温度的不利组合，基床土冻结引起线路在纵向上短距离或左右股道的不均匀冻胀，导致线路不平顺或方向不良称为冻害。

本文分析了线路冻害产生的原因并制定防治措施。

王延川哈尔滨铁路局集团有限公司加格达奇铁路工务段165100摘要：冻害指在低温季节由于基床土质、水和温度的不利组合，基床土冻结引起线路在纵向上短距离或左右股道的不均匀冻胀，导致线路不平顺或方向不良称为冻害。

本文分析了线路冻害产生的原因并制定防治措施。

关键词：铁路线路冻害整治一、冻害的特征冻害是寒冷地区由于基床土的冻结而发生隆起的变形现象。

冻害是翻浆过程的一个阶段，同时也是一种单独的基床病害。

它的特征有：1.冻害多发生在季节性冻土地区、地表土层，一般冬季冻结，春季开始融化，夏季将全部融化；2.在土、水、温度的共同影响下，路基面将发生不同程度的冻胀，春夏又发生融化下沉，使轨面高低、水平产生不均匀变形，严重地段往往伴生翻浆冒泥、道碴陷槽、基床外挤等病害；3.当土层温度处于负温相转换区，且冻结速率较低时，土中水迁移最活跃，以致形成较大的冻胀；4.结构土由粒径大于0.1mm粗颗粒组成的土质，无冻胀或冻胀较小，如砂、砾石、碎石等。

由粒径小于0.1mm细颗粒组成的土质，有较大冻胀性，如砂粘土、粘土等，尤其是粘粒含量大于15%，密度较小的粉粒土冻胀最强烈；5.土的天然含水量越大，冻胀性越大，特别是有地下水补给时，会发生强烈的冻胀。

二、冻害产生的原因1.水是引起铁路线路冻害的主要原因，有水才会有冻害的产生，水是最主要因素。

土体中的水分随着一年中不同的季节、不同的时段会呈现出不同的分布状态，正因为这种周期性的变化,铁路线路的路基稳定性就会受到影响，严重影响铁路运输安全。

2.道碴本身的质量问题引起的道床污染；列车运输引起的道床污染。

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。

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。

探讨铁道线路冻害预防措施摘要：呼和浩特铁路局铁路线所处区域属華北平原，这里人烟稀少、空气稀薄，属于季节性冻土，这边海拔比较高，冬季来临时冻土严重，其工程性质随温度、应力和水分变化而变化针对此类情况，结合本项目特点，我对冻土路基施工提出一些建议和意见，希望能得到大家宝贵的建议。

关键词：铁路工程冻土路基施工意见一、土方路基施工要求1）冻胀土路基必须按设计条款做好抗冻施工；2）路基施工时必须对冻胀土路基进行调查，复核路基填挖高度、土质及天然含水量、冰冻条件及填筑材料等，同设计资料相认证；3）冻胀土路基施工中经常检查冻害状况，发现冻胀、软弹、变形、纵横向裂缝及翻浆等应查明原因并采取有效处治措施；4）路面结构层铺筑之前应对路基因冻胀造成强度不足或变形过大查明原因，处理后再铺筑路面结构层；5）路基填挖交界处基底应充分压实，并根据填方及挖方段不同的冻胀量设置楔形过渡段，使挖方终点冻胀量与填方段冻胀量相一致。

6）地基土挖除拆换填深度误差应不大于5%；换填粗颗粒材料中小于0.075mm的含量不应大于10%；换填土必须做到粒料均匀，结合料掺拌均匀，厚度一致，排水良好，压实度达到要求。

7）必须做好施工阶段排水和永久性排水。

8）季冻区石质挖方、零填路段超挖和清除软层后的凸凹面，严禁用挖方料和未经稳定处理的混合料回填找平。

应先将岩面凸出部分凿平，超挖部分坑槽用贫水泥混凝土浇平，然后整平与基层合在一起施工。

冻土路基涵洞施工注意事项：在不同的季节冻土路基施工工期、方法、效果及相应的措施亦有所不同，在暖季施工，施工过程中难免会使基坑暴露，若时间过长会影响基坑施工质量；一般来说暴露时间最好不要超过15天。

进行冻土涵洞施工尤其要注意施工季节、方法以及技术的合理选择。

同时在保证质量的基础上，适当地缩短工期可以减少热干扰。

3、路基排水1）高含冰量冻土地段路基施工期间的临时排水措施应以挡水埝为主，保证排水系统地面坡度平顺，不平的地方应采用垫土夯实的办法整平，不能随意破坏原地面植被。

浅谈铁路路基冻害的预防及整治作者：牛莉来源：《城市建设理论研究》2014年第06期摘要：兰新线屯升-红山堡区段，由于地处西北，冬季气候寒冷，铁路路基冻害分布广、冻起时间早、冻起高度大，本文针对冻害成因及变化规律，简述了铁路路基冻害的预防及整治，为今后类似病害整治提供依据及经验。

关键词：路基冻害预防中图分类号：U231文献标识码： A一、前言兰新线屯升-红山堡区段，由于地处西北，冬季气候寒冷，铁路路基冻害分布广、冻起时间早、冻起高度大，严重影响线路设备质量和行车安全。

针对冻害成因及变化规律，需采取有效措施进行预防性整治。

二、路基冻害的预防（一）桥涵地段冻害预防桥涵地段冻害一般冻起时间早、距离短、冻起量大，变化快。

针对桥涵冻害危害严重的情况，应加强了桥涵地段冻害的预防性整治。

1.封堵涵渠对涵顶基床发生的表层冻害可采取保温法进行预防，采用此方法可降低涵顶冻害的冻起高度。

对发生冻害的涵渠和有可能发生冻害的涵渠进行调查，利用草袋和编织袋装土进行封堵，冻起量较封堵前会有下降。

2.涵渠台帽加高、疏通排水涵渠孔径不足、台帽高度不满足拦水要求，在冬灌时造成水漫路基，基床内水分未能充分蒸发容易引起冻害。

需对灌溉渠上游台帽进行加高，增设了浆砌拦水墙，并及时对淤积进行清理，排水畅通，可减少冻害发生。

（二）路基注盐预防整治根据路基注盐技术标准、施工工艺及作业流程，对冻害地段进行注盐，可有效减少冻害数量，降低平均冻起高度，现将技术要领总结如下：1.时间安排为使注盐整治当年见效，使盐铺入道床内在雨季充分融溶，全部渗透到路基土壤中，使土壤颗粒毛细孔中盐份含量均匀、饱和，最大限度减少或防止路基冻起，必须在6月底前雨季前完成注盐。

2.注盐深度及宽度为确保盐在整个道床断面均匀融解，应将轨枕盒内道床扒成▽形槽沟，槽底深度为枕下100mm，槽长为轨枕头外侧100mm。

把盐均匀的铺在槽内，回填石碴，恢复道床断面。

个别注盐量较大（冻起高度大于25mm地段）或降雨量较少地段，同时将部分工业盐融化成饱和溶液后再均匀浇注。