严寒地区高速铁路路基冻胀整治技术研究

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的冻胀性 。
已经开 始填 料施 工 ，在入冬之前必须保 证非冻胀性填料厚 度
不 小于 当地 最大 冻土深度 ， 如未进行填料施工 ， 则应待来年转
暖后再行施工 。
２ ３填 料颗 粒粒 径 ．
根 据相关文献 、 资料 ， 填料颗 粒大小与冻胀性 密切相 关 。 当含水量相 同时 ， 颗粒越细 ， 冻胀 性越强 ； 外 ， 细颗粒 中 ， 此 在 土的矿 物成分对冻胀性也有影 响 ， 就粘性土矿物 类而言 ， 冻胀 强度按 照下 列顺序降低 ， 高岭 土 ＞水云母 ＞蒙脱石 。 而沙粒或 粗颗粒填料 由于没有或只有少量结合水 ， 很少发生冻胀现象 。
产生冻胀 ， 只有含水量超过 一定界限 后才 会产生冻胀 ， 称之为 起始 冻胀含水量 ， 起始冻胀含水量与干容重、 颗粒塑限相关 密 切 。同时颗粒 的冻胀与其密闭性有关 ： 在封 闭的空 间中 ， 颗粒
【 作者简 介】 余鑫（９４一）男， １８ ， 陕西宝鸡人 ， 助理工程师 ， 从事铁
余鑫， 王小平， 余滨， 韩京宏
（ 中国建筑土木建设有 限公司轨道交通 分公 司， 南京 ｌ２ ０ ） １ ５ ８
ＹＵＸｉ ， ＡＮＧＸｉ ｏ ｐ ｎ ＹＵ Ｂ ｎ ＨＡＮ ｉ ｇ ｈ ｎ ｎＷ ａ － ｉ， ｉ， Ｊｎ － ｏ ｇ
（ ｈｎ Ｃ ｎｔ ｃｉｎ ｎｉｅｒ ｇ ｏ ｓｕｔ ｎ ｏ ａｙ ｉ ｔｄＴ ａ ｉＢｒｎｈＮａｊ ｇ１２ ０ ，ｈｎ ） Ｃ ｉａ ｏ ｓ ｕｔ Ｅ ｇｎｅｉ Ｃ ｎｔ ｃｉ Ｃ ｍｐｎ Ｌｍｉ ｒｆｃ ａｅ， ｎｉ １ ５８Ｃ ｉａ ｒ ｏ ｎ ｒ ｏ ｅ ｎ
ｌ 工程建设与设计
ｌｏＪ＇ａｎ ０ ｊ ＾ 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。

可 达 到 强 冻 胀 土 ；平 缓 坡 角 部 位 低 液 限 粘 土 多 为 弱 冻 胀 土 ； Ｆ 河 平 原 湿 软 草 地 一 般 为 冻 胀 土 ；卵 砾 石
（ ４ ）路基临 界高度计算 路 临界高度计算采用下 式进行计 算：
ｈ ｚ
Ｉ Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｌ ｃ ｏ ｌ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ， ｓ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｌ ａ ｆ ｒ ｏ ｚ ｅ ｎ ｓ ｏ ｉ ｌ ， ｒ ｆ ｏ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｍｅ —
城市建筑 ｌ 研究・ 探讨 Ｉ Ｕ Ｒ Ｂ Ａ Ｎ Ｉ Ｓ Ｍ ＡＮ Ｄ Ａ Ｒ Ｃ Ｈ Ｉ Ｔ Ｅ Ｃ Ｔ Ｕ Ｒ Ｅ ｌ ＲＥ Ｓ Ｅ Ａ Ｒ Ｃ Ｈ ． ＤＩ Ｓ Ｃ Ｕ Ｓ Ｓ Ｉ ＯＮ
பைடு நூலகம்
严寒地 区季节性冻土冻胀机理 及处治措施研究
Ｓｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｆ ｒ ｏ ｓ ｔ Ｈｅ ａ ｖ ｅ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ Ｓｅ ａ ｓ ｏｎ ａ ｌ Ｆ ｒ ｏ ｚ ｅ ｎ Ｓｏ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｃｏ ｌ ｄ Ａｒ ｅ ａ ｓ ａ ｎ ｄ Ｄｉ ｓ ｐ ｏ ｓ ａ ｌ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ
土取 １ ２ ％ ；粉土质砂取 １ ０ ％ ；细粒土质砾 、粘土质砂 取９ ％ ；含 细 粒 土 质 砂 （ 砾 ）取 ７ ％ 。
（ ３ ）季 节 冻 区等 级
【 Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ 】Ｓ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｌ ｆ ｒ ｏ ｚ ｅ ｎ ｓ ｏ ｉ ｌ ｈ ａ ｓ ａ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ
层 、 设置 隔 温层 以 上措 施 组合 综 合处 治 。
二 、 工 程 实 例

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。

高速铁路路基填料冻胀试验研究摘要：像我国东北等季节性冻土地区,土地冻胀一直是困扰铁路路基建设的一个重要问题。

严重的铁路冻胀使路基产生不均匀变形,这将严重影响列车行驶的平稳性和安全性。

高速铁路缩短了人们的出行时间，但是却路基的冻胀变形控制提出更高的要求。

针对路基填料的冻胀特性,提出了控制路基填料冻胀的措施,这对于高速铁路路基的抗冻设计和铁路路基改善整治具有重要的工程意义。

本文重点分析了路基冻胀的影响因素，并对高速铁路粗颗粒改性土填料冻胀特性进行研究。

这对解决高速铁路冻胀问题具有指导性意义。

关键词：路基冻胀；高速铁路；路基填料1 影响路基冻胀的主要因素一般来说，影响路基冻胀的因素主要有适宜的土质、足够的负温总量和土中水源补给．适宜的土质是内因，负温和水分是外因，当三个条件都具备时，路基就不可避免地发生冻胀．土质包括土的颗粒组成矿物成分和盐的含量; 水分取决于填料的天然含水量和迁移水分，天然含水量和迁移补给水分与土颗粒成分含量粒径等密切相关; 路基温度主要取决于所在地区的自然环境，温度又包括为土的冻结温度、冻结速率等因素．土体颗粒粒径土体密度对土体的渗透率有一定的影响。

一般情况下，填料粒径对冻胀性影响十分显著，随着粒径的变小，颗粒与水之间的相互作用增强，渗透性减弱，填料天热含水量增大，冻胀性增强．实验研究表明纯净的粗颗粒土在冻结过程中不会发生冻胀问题，而是呈现向下排水的现象。

但是当粗粒土中含有细颗粒时，就会增加薄膜水的含量和连续性，这将导致粗粒土发生冻胀，而冻胀量与细粒的含量相关。

细颗粒含量越高，冻胀量就越严重，相反，细颗粒含量越低，冻胀量就越轻微，因此，这一特点决定了粗颗粒土在路基病害处理中是最好的换填材料．当粗粒土中允许细颗粒含量范围较大时，只能满足低等级铁路路基变形要求，而无法满足高等级铁路路基变形要求。

对于高速铁路和客运专线而言，线路平顺性要求就很高，冻胀的影响就增大了，冻害数量增多，导致轨道不平顺超标，影响铁路正常安全运营．2 高速铁路粗颗粒改性土填料冻胀特性研究高速铁路对路基变形有严格的控制标准,目前寒区高速铁路部分地段的路基冻胀变形已经严重影响到高速列车的运行，因此，改善和解决路基冻胀问题刻不容缓。

我们发现 ，渗沟设置 能够很好 的改善路堑基床 的水分情况 ，缓 解地下水位 的影响 ，降低路基冻胀 ，这是一种非常有效的冻胀
异常 ，这在很大程度上都为安全行车造成影 响。所 以，分析路 防治 手 段 。 基冻胀发生的 因素 ，根据实际情况予以有效的整 治措施 ，进而 （ ４ ）在路基冻胀变化阶段 ，综合测检列车每两天对哈大高 为严寒地 区高铁的可靠运行给出参照。 铁进行一遍全面 的测检 。综合检测列车根据相关规定 ，即对每 １ 造 成 冻 胀 的 主 要 因 素 小 时２ ５ ０～ ３ ５ ０ ｋ ｍ 线 路轨道 动态质 量容 许偏差 管理值 指标 予 土中细粒土饱和度与水的饱 和度还有冻胀 ，室外环境越凉 以线 路 质 量 检 测 。 冻胀量也随之增加。 哈大 高铁段共 安放 了４ ２ 个 典型观 测断面 ，遍 布于全线 １ ３ 相关文献 显示 ，哈大客专路基冻 胀主要 出现于基床外 层， 个区间 ，其中包括哈大高速铁路沿线路基 重点冻胀区域 。全 面 外层也就是无砟轨道路基 面下方 的四毫米 以内。 相 关规 定指出， 通过路基变形 自动测检参数，统计计算路基冻 胀形态变 化、冻 严寒地区路基基床 外层 范围中填料细颗粒含量不得超过百分之 胀深度对 轨道的影响，分析路基 冻胀 的发展状态 。 五。不过工程过程中无法 有效控制细颗粒 的饱和度 。伴随细粒 对综合测检列车全部一级与一级以上超 限处所 予以静态 复 饱 和度 的提高，土冻胀性敏感性也会随之提升 。细粒饱和度低 核，对相 关晃车区域予以静态测检 。为确保检测 的精准 性，按 于５ ％ 的时候 ，含水 比例 对填料的冻胀无 明显影 响 ；在细粒含 照作业环境依次使用电子水准设备、轨道 几何状态测量 设备 以 量超 过 ５ ％ 的时候 ，含水 比例 的改变对 士的冻胀程度有较 大的 及激 光弦线等测量器 予以全面测检 。 影响 。哈大高铁段环境条件较 差，且负温指数较大 ，其低温环 ３ 结 论 境在世 界高速 铁路 也实属 罕见。大连 年平均 气温为 １ １ ℃ ， 哈 通过哈大高速铁路路基 维护案例 ，构 建了检测 列车 、人 工 尔滨年平均气 温为四摄 氏度 ； 大连 的低 温极值为 ． ２ ２ ℃，哈尔 添乘以及晃车仪检 查与轨道 静态复核 相结合 的检测机制 ，从根 滨 的低温极值为 ． ４ １ ℃； 哈 大段最大冻结指数为 ２ １ ４ ４；大连的 本了解了哈大高铁 全线 轨道 变化 情况 ，进 而为冻胀 的整 治给 出 路基冻 结深 度为９ ３ ０ ａ ｒ ｍ，扶余段的路基冻 结深度为 ２ １ ０ ０ ｍｍ。 了参 照。按照动态测检 ，结合 自动检查 ，以遏制二级 、控制一 我国北方的降雨都集 中于七 、八月 ，雨水流进路基，造成 级为 基点，对 于冻 害上涨 阶段、回落 阶段 的长短波 高低超 限采 入 冬前路基含水量 高，在次年一月份降雪融化，造成冬季地面 取有 效的方法 。对 于季节性冻土路基冻胀融沉 的特性 ，依 附于 冬病夏治 的基本 原则 ，通过预 垫板作业 与调 低铁垫板等措 施 ， 积 水进入 到路基之 中。 有效 的降低 了维护工作量 ， 从根本确保 了高速铁 路的可靠运 行。 ２严寒地 区高铁路基冻胀整治方法 哈大段 高速铁路迄今为止是全球第一条在严寒地区修建的 参考文献 高速铁路 ，而在 哈大高铁开通之前 ，施工方就予 以了封缝 、保 ［ １ ］ 邴 慧，何平 ． 土体 冻结过 程 中的盐分迁 移研 究现状 与进展 温 以及盖缝等冻胀整治手段 ，构建冻胀 自动监测 机制，研究冻 ［ Ａ ］ ． 中国地质学会工程地质专业委员会 ２ ０ ０ ６ 年学术年会暨“ 城 胀变形 的基本模式 ，评定整治情况 ，为整治方式的完 善与线路 市地 质 环境 与工 程 ” 学术 研 讨 会论 文 集 ［ ｃ 】 ． ２ ０ １ １ ，１ ５（ ３ ） ： 维护给 出了参考 。现阶段沈阳局通过动静态 测检 、人工添 乘以 ３８１ — ３ ８６ 及地面检测等相关手段对冻胀区域予 以检查，进 而确保 了动车 ［ ２ ］ 牛 富俊 ，吴 青柏 ，赖 远 明，孙志 忠，冯文 杰 ． 青藏 高原多 组 的可 靠 运 行 。 年 冻土退 化及铁 路路基 工程热稳 定性 ［ Ａ 】 ． 中国地 质学会 工程 （ １ ）在保温方面 ，在 已有纤维混凝 土防水面 、电缆槽盖板 地质 专业委 员会 ２ ０ １ ２年 学术 年会 暨 “ 生 态环境脆 弱区工程地 与 路 肩 外 层 铺 设 六 厘 米 厚 的 ＸＰ Ｓ保 温 板 ，保 温 板 顶 端 放 置 Ｐ Ｖ 质 ”学术论坛论文集 『 Ｃ １ ． ２ ０ １ ２ ，１ ７（ １ ） ：１ ０ ５ — １ ０ ７ 真空膜保护膜 ，在此基础上新浇筑纤维混凝 土防水涂料 ，同时 ［ ３ 】 李 国玉 ，李 宁，牛 富俊，喻 文兵 ，石磊， 毕贵权 ． 高 温冻 要保证防水层顶端不低于百分之四的排水横坡 。通过实 际操作 土 区开放新 型复合 护坡路 堤热稳 定性研 究 ［ Ａ 】 ． 中国地 质 学会 显示 ，路肩与线 间特定的保温环境下，保温位置 的保温效果显 工程地 质专业委 员会 ２ ０ １ ３年 学术年会 暨 “ 生态环境脆 弱 区工 著 ，冻结深度 明显降低 ，冻胀也随之降低 ，不过轨道构架位置 程地质 ”学术论坛论文集 【 ｃ ］ ． ２ ０ １ ３ ，１ ４（ ８ ） ： ８ １ ２ — ８ １ ５ 的冻 胀 并没 有 显 著 的 改 变 ，这 也 从 侧面 证 实 了 局 部保 温 手 段对 【 ４ ］ 刘 升传 ，王连 俊 ，丁 桂伶 ． 青藏铁 路冻 土斜坡 路基稳 定性 于路基 的冻胀存在局限性 。 研究 ［ Ａ ］ ． 中国地质 学会工程地质专 业委员会 ２ ０ １ ２ 年 学术年会 （ ２ ）在封缝方法上 ，用纤维混凝土根据 线路长度方 向每 五 暨 “ 生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集 【 ｃ 】 ． ２ ０ １ ２ ，１ ６ 米增加一道横 向伸缩缝 ，和轨道板底座问也有纵 向伸缩缝 ，利 （ ２）： ２ ９ ４ ． ３ ０ ０ 用密封胶予 以封缝 ，避免地表 水通 过伸缩缝流入路基 。 ［ ５ ］ 李 天霄，付 强，刘东 ． 寒 区冬季 大 田土壤 入渗特 性试验研 轨道板底座和纤维混凝土防水层 间伸缩缝通过 防水钢 片进 究 ［ Ａ】 ． 寒 区水科 学及 国际 河流研 究系列丛 书 ２ ・ 寒 区水 循环 及 行盖缝 。防水钢片均 由不锈钢 制作 而成 ，不锈钢材 的择取要侧 冰工程研 究一一第 ２ 届 “ 寒 区水资源及其可持续利 用”学术研 重于抗老化性、耐久性、温度 变化 适应 性，在封缝措施方法 的 讨会论文集 ［ ｃ ］ ． ２ ０ １ ４ ，１ ５（ ０ ７ ）： ８ ２ １ － ８ ２ ４ ． 基础上通过盖缝手段完善 了防堵 效果 。 ［ ６ １ 王小 军，蒋 富强 ． 青藏铁 路清水 河多年 冻土试验 段路基 典 通过实践显示 ，新的封缝手段对 防止表水进入具有显著 的 型裂缝的解剖与分析 ［ Ａ ］ ． 科技、 工程与经济社会协调发展一一 效果，不过需要对底座间缝隙予以全面 的封堵 ，防止地表水流 中国科 协第五届 青年学术年会 论文集 ［ ｃ 】 ． ２ ０ １ １ ，１ ８（ ９ ） ： ８ ５ １ —

东北严寒地区客运专线路基工程的冻胀原因研究及防治措施摘要：路基冻胀是影响铁路运行速度的安全的重大隐患之一，文章结合哈牡客专的建设，对引起哈牡客专路基冻胀的原因进行了分析，详细阐述了引起路基冻胀的原因、防治措施及处理方法。

从而为路基冻胀地区的铁路施工及养护提供参考。

关键词：严寒；路基；客运专线；冻胀；防治措施引言新建哈尔滨至牡丹江铁路客运专线工程我单位施工区段为DK208＋400～DK224＋800，线路全长16.4km，设计时速250km/h。

位于黑龙江省哈尔滨市尚志市亚布力西和虎峰岭隧道之间，属严寒地区，地表普遍分布季节性冻土，一般每年10月下旬开始冻结，3月中旬达到最大冻结深度，最大冻结深度1.91～2.05m，4月中旬开始融化，5月下旬冻融结束。

管段共有路基9.987km，其中基床表层70cm，采用掺加5%水泥的级配碎石，基床底层230cm，采用A、B组填料，基床底层以下采用A、B、C组填料。

东北地区铁路路基冻害普遍且严重，路基冻胀及冻融使路基产生不均匀变形，进而对轨道的平顺造成破坏，影响铁路运行速度及安全，是高速铁路主要病害之一。

1 研究目的和内容冻土是指温度在0℃或0℃以下，并含有冰的各种岩土和土壤，即冻土是一种由固体土颗粒、冰、液态水和气体四种基本成分所组成的多相复合体，土中孔隙水的体积由于冻结成冰而膨胀，体积将在原位增加9%。

根据冻土存在的时间将冻土分为多年冻土（两年或两年以上）、季节冻土（冬季冻结，夏季全部融化）和瞬时冻土（几个小时至半月）。

随着我国铁路提速范围的扩大以及列车速度的不断提高，路基暴露出的问题也越来越严重。

提速后行车密度加大，维修作业时间相对减少，而且列车提速对线路的标准要求更高。

现阶段北方地区已建或在建的高速铁路（客运专线），变形要求很高，且铁路路基对于冻胀反映比较敏感，我国各地区工务段每年需要投入大量人力物力进行钢轨线形调整，效果并不理想。

部分列车必须限速200km/h以下，严重影响了客运专线快捷、安全优势的发挥，所以进行路基冻害成因和路基防冻胀结构措施的研究具有十分重要的现实意义。

高速铁路路基防冻胀结构设计方法的研究高速铁路，也叫做城市轨道交通，是以机动化的方式运行的一种快速铁路运输系统。

由于它的特殊的地形和气候条件，高速铁路的路基结构设计方法十分重要，尤其是防冻胀结构设计方法，其设计一定要考虑到气候条件、地形特点、路基物料性质及路基工程施工等因素。

首先，对于地下水位的变化，在路基防冻胀结构设计中应该根据路基施工地点的不同地下水位情况，提出不同的设计方案。

例如，在低水位地区，可以采取侵蚀控制技术，通过设置替代路段，减少路基土壤的侵蚀；在高水位地区，可以采用地下水排放技术，将地下水排放至路基外围，缓解路基水压力。

其次，在路基防冻胀结构设计中，应该考虑路基物料的性质，根据路基的物料性质，采用不同的设计方法。

例如，对于砂土路基，可以采用改良技术，将砂土与砂砾混合使用，提高路基的抗冻胀性；对于粘土路基，可以采用膨胀性材料技术，将膨胀性材料加入路基结构中，提高路基的抗冻胀性。

此外，路基施工的环境温度也是影响路基防冻胀结构设计的重要因素。

对于低温环境，在路基设计中应该考虑保温方法，采用阻热剂和保温层等方法，减少路基冻胀；对于高温环境，应采取降温技术，例如遮阳、通风、沉积技术等，降低路基温度，以防止路基受热膨胀，保持路基结构的稳定性。

最后，对于路基防冻胀结构设计，还可以采用监测技术，对路基的温度、湿度、地下水位等参数进行实时监测，以及路基结构的抗冻胀性能进行实验测试，以便及时发现路基结构的异常情况，及时作出应对措施，保证路基的安全和稳定性。

总之，路基防冻胀结构设计是一项复杂的工程，必须从地下水位、温度、路基物料性质以及施工环境等方面考虑，并采用改良、保温、降温、监测等技术手段才能设计出具有良好抗冻胀性能的路基结构。

因此，研究高速铁路路基防冻胀结构设计方法，对于提高高速铁路路基结构的安全性和可靠性具有重要意义。

季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究随着我国高速铁路的迅速发展，大面积结冰的季节冻土区高速铁路路基的冻胀问题引起了广泛关注。

为了确保高速铁路的安全运营，研究季节冻土区高速铁路路基的冻胀机理及规律势在必行。

冻胀是指在季节性冻土地区，土壤在冻融循环作用下由于冻水的膨胀而发生的变形现象。

在高速铁路路基上，土壤冻胀会导致路基不稳固、变形、裂缝等问题，严重危及铁路的运行安全。

因此，对季节冻土区高速铁路路基的冻胀机理进行深入研究尤为重要。

首先，冻胀机理主要受冻融循环作用和地下水位变化的影响。

冻融循环作用是指土壤由于温度变化而发生冻胀和融胀的循环过程。

在冬季，土壤中的冻水膨胀会引起路基土体的变形；而在夏季，随着温度的升高，冻水会发生融化，导致土体的回缩。

这种循环过程会不断地使路基土体发生变形，从而增加了路基的沉降和不均匀变形风险。

另外，地下水位的变化也会影响冻胀机理。

当地下水位高于路基底部时，冻融作用会更加剧烈，导致更严重的冻胀问题。

其次，冻胀规律受土壤物理力学性质、水分含量和孔隙结构等因素的影响。

土壤物理力学性质包括土壤的密实度、孔隙度、占空比等。

这些性质会影响土壤的抗冻胀能力和变形特性。

例如，密实度较高的土壤抗冻胀性能较好，而孔隙度较高的土壤则容易发生冻结膨胀。

水分含量对土体的冻融特性也有很大影响。

过高或过低的水分含量都会使土壤的冻胀性能下降，容易引发路基破坏。

此外，孔隙结构也会影响冻胀规律。

孔隙大小和分布对冻结水的排泄和变形具有重要影响。

较大孔隙会容纳更多的冻结水，从而增加冻胀因素。

最后，针对季节冻土区高速铁路路基的冻胀问题，应采取相应的措施来确保路基的稳定和安全。

首先，可以采用地基改良技术，如加固工法、排水工法等，提高土壤的抗冻胀能力。

其次，加强构造设计和施工质量控制，保证路基的稳定性和可靠性。

此外，合理控制路基的水分含量，避免土壤过湿或过干，对减少冻胀问题也有积极意义。

严寒地区高速铁路路基冻深试验研究的开题报告一、研究背景随着我国高铁网的日益完善，高速铁路在我国交通运输中的地位越来越重要。

然而，在严寒地区铁路建设中，路基冻深问题是长期困扰工程师和技术人员的一大难题。

路基冻深是指地下水或者土壤中的水分在受到一定程度的冻结作用后，所形成的不同深度的冻结土层。

在严寒地区，路基的冻深问题尤其严重，不仅会影响高速铁路的运行稳定性和安全性，还会对其寿命产生极大的影响。

因此，研究严寒地区高速铁路路基冻深试验是非常必要的。

通过试验收集路基冻结状况、路基变形和高速铁路运行数据等信息，以深入了解严寒地区高速铁路路基冻深问题，为改善工程建设提供科学依据。

二、研究目的和意义本研究的目的是开展严寒地区高速铁路路基冻深试验研究，借助现代科技手段对路基冻结状况、路基变形和高速铁路运行数据进行分析，以便更好地对严寒地区高速铁路建设进行技术探索和改进，提高工程的可负荷能力和运行的安全稳定性；同时，也将为严寒地区的铁路建设提供参考和帮助，促进我国高速铁路建设的发展，提高铁路网的运行效率和质量。

三、研究内容和方法本研究的主要内容包括：采取冬季施工方式，通过在路基不同深度埋设测温探头、测深探头和变形测量仪等设备，对路基冻结状况、路基变形和高速铁路运行数据进行实时监测和分析。

主要的研究方法包括：现场试验、数值模拟和实验仿真分析。

四、研究计划和预期成果本研究计划分为初步准备、试验方案设计、试验施工、数据分析等多个阶段，计划持续时间为2年。

预期成果包括：研究出严寒地区高速铁路路基冻深试验的技术方案和规范；收集路基冻结状况、路基变形和高速铁路运行数据等信息，形成一批实用性强的数据；分析严寒地区高速铁路路基冻深问题成因和规律，为严寒地区高速铁路建设和运行提供技术参考和支持。

五、总结本研究旨在解决严寒地区高速铁路路基冻深问题，为我国高速铁路建设提供科学依据和实际支持，推动高铁建设的健康发展。

虽然本研究存在着一系列挑战和难点，如保证试验设备在恶劣环境下的正常运行，实时监视和记录数据等，但我们相信本研究将为严寒地区铁路建设和高速铁路的稳定运行提供重要的科技支持和推动。

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。