严寒地区高速铁路路基冻胀整治技术研究

高纬度严寒地区路基填料防冻胀技术研究发表时间：2019-06-28T14:42:24.047Z 来源：《防护工程》2019年第6期作者：李继刚[导读] 路基冻胀是指土壤在负温条件和存在一定温度梯度条件下，路基本体内水分向冻结面迁移冻结，冻结后路基土体体积增大导致路基顶面高程发生变化的现象。

中铁一局集团有限公司西安 710001摘要：高寒地区路基的冻涨融沉是具备区域气候特征的病害现象，成因复杂，整治困难。

本文从冻涨产生的机理和非冻涨填料试验研究着手，分析填料试验特性，为本地区路基工程填料的选择具有很强的指导作用。

关键词：严寒地区冻涨细颗粒含量路基冻胀是指土壤在负温条件和存在一定温度梯度条件下，路基本体内水分向冻结面迁移冻结，冻结后路基土体体积增大导致路基顶面高程发生变化的现象。

通过对路基冻胀机理及影响因素的研究现状分析可知，国内外学者对路基冻胀机理的理论研究及数值模拟的运用逐渐趋于成熟，采用室内试验或者现场监测的方法对路基冻胀的影响因素，如土质、温度、水分等做了大量的研究，揭示了这些影响因素对路基冻胀量的影响。

鉴于冻胀速率直接影响路基冻胀，进而影响路基的稳定性，而路基冻胀速率的影响因素及其影响路基冻胀的机理还未可知，因此，本项目在研究现有高速铁路路基病害的基础上，进行室内土体冻胀变形试验，考虑冻胀速率及补水条件对于土体的冻胀特性进行分析，揭示高速铁路路基变形特性。

1季节冰冻地区铁路病害的类型及成因分析现有的研究资料表明，冻胀是铁路路基典型的冻害形式，影响冻胀发生的因素很多，可以归结于自然因素和人为因素。

⑴自然因素主要有：气候条件、地质条件。

影响路基冻深的气候因素很多，主要有太阳辐射、地气间的对流换热作用，大气环流和季风、冬季雪盖的厚度以及该地区的云量和日照时间等，这些因素积极地参与大气与地面之间的热交换，进而影响地面和地层中的温度，改变冻深值。

影响路基冻深的地质条件有土性、地下水状况等。

⑵影响铁路路基冻胀的人为因素：路基的高度、排水设计、施工质量和行车荷载等因素。

铁路路基冻害原因及整治技术探究摘要: 在高寒地区的铁路路基往往会发生冻害，影响铁路的正常运行。

本文就以同煤集团青磁窑铁路专用线路基冻害影响及其整治技术进行一下讲解，分析一下路基冻害形成的原因，针对不同因素造成的冻害，采用的不同的治理措施，希望对今后相关内容的讨论提供一定的参考。

关键词: 路基；冻害；原因分析；防治措施前言青磁窑铁路全长9.79km，冻害主要集中在青磁窑专用线2.9km处，该地区干旱少雨，温差较大，最低气温－33.3℃；年平均降雨量为114 ～195 mm，东多西少，大部分集中在7 ～9 月。

该铁路的钢轨轨面的最大冻结高度达35 mm，主要是发生在严寒地区的线路段，由于冬季长，这一路段多为冻胀敏感性土；路堤内含水率一般为18 % ～25 %。

青磁窑专用线在每年发生线路冻害严重的时间主要集中在12月至次年的2月，严重影响行车安全。

因此，应根据不同地段的情况，提出不同的治理措施，消除冻害，确保安全运营。

1 青磁窑线冻害特点调查分析通过我公司管辖范围内冻害地段的调查可以得出:(1) 经调查，在发生冻害线路段处，排水不良、排水设施损坏、维修养护不及时等问题尤为突出。

(2) 发生冻害地段以粉质粘土和砂粘土为主。

(3) 冻害主要发生在小路堑、低矮路堤、涵洞和路桥过渡地段。

(4) 发生冻害路段的含水率，一般都大于20 %;地下水埋藏较深路段，几乎对冻害无影响；两侧的灌溉农田对冻害影响较大。

(5) 部分涵洞地段由于设计的过水能力不足，导致涵顶有冻害产生。

(6) 部分路段路基下沉，在列车荷载作用下，道碴两侧土垄较高产生冻害。

(7) 冻胀从每年12月底开始，最大冻胀量出现在次年1 月底，2 月为稳定期，3 ～ 4 月开始消融并伴随翻浆冒泥、路基下沉。

2 青磁窑铁路冻害原因分析形成冻害的因素有: 温度、水分、土质等。

线路填料质量较差。

由于降水及地表径流使路基内部含水率过大，又不能及时排出，且道床污染没有彻底清筛，致使冻害连年连续发生。

高速铁路路基防冻胀结构设计方法的研究随着我国高速铁路（HSR）建设的蓬勃发展，轨道铁路路基的质量越来越重要。

针对地温变化、地质结构复杂等多种条件，路基的设计必须考虑到一定的机械性能以抵抗典型的自然环境因素，从而保证路基的稳定和耐久性。

HSR路基的设计往往需要考虑更高的设计负荷。

此外，典型的路基结构（如水泥混凝土路基）特性不易增加，而铁路路基多处于萎缩期，增大了路基在复杂地质条件下发生冻胀变形的可能性。

为了解决路基冻胀变形，针对HSR轨道路基的防冻胀结构设计方法是一项艰巨的任务。

文章就HSR轨道路基的防冻胀结构设计方法进行研究。

首先，对温度变化和地质环境因素影响下的不同防冻胀结构材料进行分析，总结出具有优良耐冻胀性能的结构材料。

其次，结合HSR轨道铁路路基的质量要求，采用结构宏观分析方法，研究不同设计风格下的冻胀变形情况，并确定合理的设计参数。

最后，将设计方法应用于HSR路基实践中，进行参数调整和结构优化，获得最佳设计方案。

设计HSR轨道路基的防冻胀结构，应从以下几个方面入手：首先，要明确针对地温变化、地质结构复杂等多种条件，HSR路基的设计必须具有一定的机械性能，以保证路基的稳定和耐久性。

其次，应确定路基结构的耐冻胀特性。

有关信息可以通过对现有技术方法和新型材料等进行综合分析而得到。

下一步，应研究典型的路基结构下的冻胀变形情况，并确定合理的设计参数。

根据路基质量要求，采用结构宏观分析方法对HSR路基冻胀变形进行研究，确定最佳设计方案。

基于上述分析，我们认为使用HSR路基防冻胀结构的设计需要考虑的内容有：首先，综合分析不同环境条件下的路基结构，确定具有优良耐冻胀性能的材料；其次，根据HSR轨道路基的质量要求，确定合理的设计参数，以保证路基结构的稳定性和耐久性；最后，采用结构宏观分析方法研究不同设计风格的路基冻胀变形，获得最佳设计方案。

通过对HSR路基防冻胀结构设计方法的研究，缩短了HSR路基的施工周期，减少了劳动力的消耗，同时也提高了路基的机械性能和耐用性。

季冻区高速铁路路基基床表层冻胀机理及冻胀控制研究季冻区高速铁路路基基床表层冻胀机理及冻胀控制研究随着现代交通运输的快速发展，季冻区高速铁路的建设成为各国政府和企业的重点关注领域之一。

然而，在季冻区高速铁路的建设过程中，路基基床表层冻胀问题成为制约工程稳定性和安全性的重要因素。

冻胀是指高含水量土层在低温季节内由于水分的冻结膨胀引起的变形现象。

在季冻区高速铁路建设中，路基基床表层是最容易受到冻胀影响的部位。

因此，研究路基基床表层的冻胀机理及冻胀控制具有重要的工程意义。

首先，了解季冻区高速铁路路基基床表层的冻胀机理是有效控制冻胀的前提。

而冻胀机理主要涉及土壤自身的物理性质和水分的变化。

季冻区高速铁路路基基床表层中的土质通常具有较高的含水量，当水分遇到低温时，就会发生冻结，从而引起土质的膨胀。

膨胀引起的应力和变形会对基床表层造成不可逆损伤，进而影响铁路的稳定性和使用寿命。

因此，准确理解土质的物理性质以及不同含水量和温度条件下的膨胀规律是冻胀控制的关键。

其次，针对季冻区高速铁路路基基床表层冻胀问题，需要进行有效的冻胀控制研究。

其中，可以采取一系列措施来降低冻胀带来的影响。

例如，可以在路基基床表层增加排水系统，以提高土壤的排水性能，减少含水量，并通过预处理措施，如混合填料等，改善土壤的抗冻胀性能。

另外，通过合理设计路基基床的厚度和施工工艺，使得路基基床在受到冻胀作用时能够承受较大的应力，并通过合理的预压措施来减小冻胀带来的变形。

此外，科学监测和预测季冻区高速铁路路基基床表层的冻胀情况也是十分重要的。

可以通过在工程实践中布设监测系统，对路基基床表层的温度和含水量等参数进行实时监测，并通过数学模型和数据分析技术，预测冻胀行为的变化趋势，以便及时采取相应的控制措施。

总之，季冻区高速铁路路基基床表层冻胀机理及冻胀控制研究是一项复杂而重要的工作，对于确保工程的稳定性和安全性具有重要的指导意义。

通过深入研究土质的物理性质和冻胀机理，结合有效的控制措施和科学的监测预测手段，可以有效地降低冻胀带来的不利影响，并为季冻区高速铁路的建设提供技术支持和保障综上所述，冻胀控制是季冻区高速铁路路基基床表层设计与施工中的关键问题。

探讨严寒地区高速铁路路基防冻胀关键措施曹敬新（中铁十一局集团有限公司，湖北武汉430060）【摘要】本文结合新建吉林至珲春铁路站前工程JHSⅡ标施工实例,对高速铁路路基冻胀机理及影响因素展开分析,围绕路基结构、地下水位较高或地势低洼地段路堤护道、路堑基床表层以下区域换填、路基防水及排水设计等方面介绍了防止高速铁路路基出现冻胀变形的有效方式,以供参考。

【关键词】严寒地区;高速铁路;路基防冻胀;路基结构【中图分类号】U213.1【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2020）09-0147-020引言随着高速铁路技术的不断发展，“中国速度”已经享誉世界。

然而在严寒地区，高速铁路路基经常受自然环境影响，出现冻胀变形等现象，严重威胁高速铁路的安全性。

为了尽可能降低严寒地区高速铁路路基出现冻胀变形的概率，以及在冻胀变形出现后，尽量减小其形变程度，使工程达到铺设无砟轨道的条件，必须对防冻胀的关键措施进行全面总结，提升严寒地区高速铁路防冻胀等级。

1工程概况吉珲铁路位于吉林省中东部，JHSⅡ标区段地层主要为第四系全新统冲洪积粉质黏土、黏土、粉土及砂砾，第四系全新统残破积粉质黏土，白垩系下统保家屯组砂砾岩、页岩。

本区段属北亚温带湿润半湿润大陆性季风气候，为严寒地区。

夏季短促温暖，冬季漫长酷寒，年平均气温4.0~6.8℃，极端最高气温36.3~37.7℃，极端最低气温-29.2~-42.5℃，年平均降水量528~670mm；土壤最大冻结深度：168~192cm。

2高速铁路路基冻胀机理分析及影响因素高速铁路路基出现冻胀变形情况主要受水、空气、土颗粒的影响。

严寒地区的温度除了长时间处于单一的“冷寒”状态之外，在部分时段内还会出现温差较大的情况。

上述三种物质在温度由高骤然转低的过程中，将会从液体或气体形态迅速转变为固态，使高速铁路路基出现“冰冻”现象，进而造成体积增大，威胁高速铁路的正常使用。

具体的冻胀机理分析及影响因素如下：（1）严寒地区的土质。

严寒地区路基防冻胀施工技术探讨摘要：严寒地区路基防冻胀工程是一个系统工程，根据新建哈尔滨至佳木斯铁路工程设计及施工过程中对路基防冻胀施工技术的应用总结，分析了季节性冻土区设计及施工理念，总结了防冻胀措施应用的综合技术措施。

并从具体做法和材料选型上阐述了防冻胀技术的应用。

关键词：严寒地区；路基；防冻胀；施工技术；探讨；1 前言铁路是我国交通运输的主要方式，具有安全、平稳、快速、便捷等优点。

近年来，随着国家快速铁路网的建设与实施，铁路基建行业发展迅猛。

铁路施工建设过程中，路基填料由抗变性能差、抵抗动载能力弱的散体材料填筑而成，是线路结构中最容易产生病害的地方。

新建哈尔滨至佳木斯客货共线铁路工程位于东北深季节冻土地区，路基防冻胀施工技术的总结和应用为哈佳铁路的开通运营和后期维护作出了突出的贡献。

2 工程概况新建哈尔滨至佳木斯客货共线铁路工程是东北铁路快速运输网络的重要组成部分，位于黑龙江省哈尔滨市，线路全长343公里，设计时速200公里。

地区气候多变，秋冬季多寒潮侵袭，降温急剧，易发生冻害。

由于沿线最冷月平均气温均低于-15℃，按对铁路工程影响的气候分区属严寒地区。

年平均气温4.2℃～5.3℃，极端最低温度-35.7℃～-38.6℃，最大积雪厚度30～50cm，最大季节冻土深度189～205cm。

施工环境复杂、施工条件恶劣，极易发生路基冻胀等病害。

3 设计及施工理念季节性冻土区域，铁路路基的冻害现象主要是土体冻胀。

负温总量、路基填料为冻胀敏感土以及土体内含水量是易形成冻胀病害的条件。

在工程中可以采取隔水，换土和隔温三种措施中一种或多种措施结合使用来达到较少冻胀病害的发生。

新建哈尔滨至佳木斯客货共线铁路工程中路基设计及施工时，对路基各部位填料作出明确的规定：基床表层填筑0.6m厚级配碎石，基床底层填筑1.9m非冻胀AB组土，基床以下路堤填筑ABC组土。

同时对路基本体范围内地表水和地下水采用“防排堵截，综合治理”的理念，综合采用地表混凝土排水沟、盲管、渗水盲沟及保温出口等措施做好防排水工作。

高铁路基冻胀机理及防治措施研究摘要：城市发展中，高铁成为城市范围内交通轨道运营的重要组成部分。

但在建设高铁项目时，由于高铁建设环境的特殊性，项目施工中的难度较大。

基于此，本文主要对高铁路基冻胀机理及防治措施进行研究，详情如下。

关键词：精密工程测量技术；高铁工程；建设应用引言高速铁路目前已经遍布全国，促进了我国交通运输行业快速发展。

这种高速度、高舒适性以及高安全性的交通运输工具，满足了大众的交通需求。

我国寒冷地区的路基施工中，冻胀与翻浆是常见的问题，也是普遍存在的问题，其主要体现在路基施工中，水泥混凝土的错缝现象、短板和沥青路面的开裂现象等。

寒冷地区出现这种路基施工问题主要原因是随着时间的推移，气温不断下降，当温度下降至零摄氏度以下时，路基缝隙中的水分会逐渐形成冰晶体，而在温度持续下降过程中，受到引力与压力差的影响，冰晶体附近的土粒又会在充分吸附薄膜水后开始在道路层中由下至上的移动。

在移动的过程中还会受到未冻区域水源的供应，导致水源也开始运动，在冻界限促进聚冰区的形成。

这样一来，就会导致路面出现冻裂与隆起的现象，最终形成冻胀。

当寒冷地区进入3月份后，温度又会不断上升，路面开始解冻，但是其内部的水分不能有效排除，导致土基的强度逐渐变弱，最终在过往车辆特别是重车荷载的作用下出现翻浆的现象。

1路基冻胀影响因素回填土的压实度同样也是土体冻胀的影响因素之一。

土体压实度又称夯实度,是土或其他筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度的比值。

它表示的是回填料压实后的密实状态以及土的其他物理特性,是控制路基填料压实质量的标准之一。

改变填料的压实度并不会影响其含水率,但是土颗粒间排列越紧密,其孔隙率就会相应越小。

当填料中含水量相同时,压实度小的土体,其孔隙率就相对较大,水分就更容易通过结构内的毛细孔道发生土层区域间的运动,当土体温度达到冻结温度时,水分会通过毛细孔道由高温区域向低温区迁移,结构内部的自由水向冻结面聚集,土颗粒间的孔隙被充满后不断膨胀,导致土体体积增大,从而引起路基冻胀的发生。

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。