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大西高速铁路季节性冻土区路基冻害成因及整治措施李尚飞【摘要】以大(同)西(安)高速铁路高速综合试验段为例,对季节性冻土区路基冻害主要成因、整治措施及其效果进行研究.针对高速综合试验段路基含水量高、细颗粒含量大、所处区域长期低温而导致路基出现冻胀进行分析,采用封闭轨面渗水裂缝、清理电缆槽泄水孔、增设基床表层排水孔和基床底层排水盲沟等措施进行整治.分析对比病害整治区段同一位置的年度最大冻高数据,证明提出的路基冻害整治措施可行并有效.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2017(000)009【总页数】4页(P109-112)【关键词】大西高速铁路;季节性冻土区;路基冻害;整治措施;高速综合试验段【作者】李尚飞【作者单位】大秦铁路股份有限公司太原高铁工务段,山西太原030013【正文语种】中文【中图分类】U216高寒地区路基冻害一直是交通工程中存在的主要问题，也是影响冻土地区铁路和公路各项技术指标及行驶稳定性的控制因素。
特别是在季节性冻土地区，路基随季节变化而反复出现冻胀融沉现象，容易产生不均匀冻胀，从而导致路基高低不平，严重影响行车安全。
我国季节性冻土分布很广，约占国土面积的53.5%。
研究季节性冻土地区路基土体的冻胀机理，分析其影响因素，寻求合理有效的防治措施，具有重要的现实意义[1-6]。
高速综合试验段（K164+800—K251+466）起自原平西站，经忻州西、阳曲西站至歇子寨大桥台尾，正线全长86.666 km，其中路基长16.798 km，占19.38%。
2015年冬季是大西高速铁路开通后的首个冻融期，进入冻害爆发期，动态检查车检测出的偏差处所急剧上升，全线Ⅱ级偏差平均每日增加10个，Ⅰ级偏差平均每日增加25个。
进入冻害稳定期后，全线发生冻害47处，其中路堑地段占81%，累计4 266 m，平均冻高5.9 mm，初期监测最大冻高15.0 mm。
（1）基床中含有细颗粒。
现场调研发现，基床表层级配碎石中含有大量黏性颗粒，颗粒粒径对土体冻胀影响显著，为基床冻胀提供了条件。
铁路线路的冻害及整治探究摘要:铁路运输是国家经济系统的重要组成部分，关系到人们的出行和国民经济的运转。
中国的经济发展速度越来越快，旅游的需求也越来越大。
铁路线路一旦发生病害危及行车安全，将会严重地影响到人民的出行。
线路冻害是我国铁路建设中最为突出的一个问题。
这是由于在冬天，地下水和地表水冻结，造成了铁路路基的局部破坏。
为此，本文对铁路线路的冻害状况进行了分析，并针对这些问题提出了解决办法，从而为旅客的安全出行提供了有力的保证。
关键词:铁路运输；线路冻害；治理措施铁路运输是我国运输业的重要组成部分。
因此，一旦出现冻害现象，不仅会影响到人们的日常生活，还会对行车安全造成极大的威胁，甚至会影响到机车的正常运行。
在中国北部，铁路的路基冻害是一种普遍现象。
为了及时、高效、科学地对冻害地段线路进行修复。
所以，对铁路的冻害进行综合分析，并采取相应的对策，是保证旅客出行安全的第一要务。
一、铁路线路冻害概述冻害是在低温环境下路基土壤、水、温度等不良因素的综合作用，是路基的不均匀冻胀。
土壤中的水分最后会结成冰块，从而使土壤中的粒子发生位移，导致土壤膨胀，使路基发生变形。
这条路，就是一条没有规律的道路。
在线路养护管理中，线路的冻害管控与整治是一项非常重要的工作。
在严寒的冬天，冻结的变化速度、生成频率、深度都会有一定的提高。
因此，冻害将对铁路的正常运行造成很大的影响，既会导致铁路运输能力的下降，也会对旅客的日常出行产生影响。
由于冻害的发生频率与发生的周期与气候、气象息息相关，并且具有突发性。
所以，其后果常常难以估计。
应引起政府、有关单位、生产一线人员的高度重视，并加大对铁路路基冻害的防治力度[1]。
二、冻害形成条件冻害是由于路基在冻融过程中产生的冻胀性和收缩性。
在温度较低时，路基内土壤的水分会被冻住导致土壤的局部膨胀，由于路基内土壤的含水量不同，导致土壤颗粒膨胀的体积不同，致使路基发生不均匀膨胀，造成冻胀发生。
造成冻害的主要因素是温度、土壤、水力。
浅谈线路冻害成因及预防整治办法摘要：线路冻害是寒冷地区分布很广和常见的病害，绥化工务段管辖地域处于季节性冻土地区，冬季线路冻害严重影响了线路质量，增加了养护维修难度。
本文就路基冻害的成因，结合我段整治冻害的实际工作，运用相关理论和经验，探讨冻害的整治方法，希望能对今后的路基冻害整治工作有所参考。
关键词：线路；冻害；成因；整治1.概述线路冻害是寒冷地区分布很广和常见的病害，它与寒冷的气候有关，冰冻线能达到相当的深度，又涉及到土的特性，因为有的土类对冰冻作用很敏感。
根据纬度和海拔高度的不同和冻土存在的时间，可以将冻土划分为以下几类。
由地面向下，每年冬季冻结到一定深度，而当夏季来临时这一冻层又全部融化的土层叫做季节性冻土，如果该土层冬季冻结后，在二、三年的夏季内才能完全融化的土层叫做隔年冻土；当土层的冻结状态持续在二年或三年以上，夏季内也不能完全融化的叫做多年冻土。
绥化工务段管辖地域处于季节性冻土地区，季节性冻土的路基冻害主要表现形式为：在冬季路基土体冻结时，路基（纵、横断面）在短距离地段内产生不均匀冻胀或路基发生冻结裂缝，或在春融期路基解冻时，融化下沉发生翻浆冒泥等。
本文就路基冻害的成因，结合我段整治冻害的实际工作，运用相关理论和经验，探讨冻害的整治方法，希望能对今后的路基冻害整治工作有所参考。
2. 季节性冻土地区冻害成因分析现对土和水两个内因在外因影响下发生的变化规律分析如下：2．1水的影响影响冻害产生的土中水分成以下几种：气态水、吸着水、薄膜水、结合水、毛细水、潜流性状态水、重力水。
路基土体的水分分布状态是随着一年四季而有四个明显的阶段变化。
⒈秋季：为土中水分积聚阶段，此季节是大气降雨的集中时期，在北方地区以我段为例，降雨量主要集中在七至九月，约占全年降雨量的70%以上，因而这时期地表土体湿度增大，并下渗为地下水的主要补给期。
⒉冬季：为土中水分分配阶段，冬季温度下降至零下，土层逐渐从表层开始向下冻结，在冻结过程中，土中水分将发生变化，路基上部开始冻结并不断的从下面凝土层中向上抽吸水分，行成土中水分的重新分布。
摘要我国铁路发展迅速，正在向重载和高速发展，随着列车的提速，越来越多的既有线出现了病害情况，如路基病害。
路基的病害有多种，如翻浆冒泥、路基下沉、路基冻害等。
我国国土面积较大，冻土面积也大，在寒区修建的铁路因环境恶劣，出现了许多冻害，路基冻害主要有冻胀（主要为不均匀冻胀）、融沉和冻融翻浆。
水、温度、土质是路基产生冻害的三因素，治理路基冻害，可采取隔水、换土和隔温等措施。
本文通过阐述路基冻害产生的机理来采取不同的治理措施治理，具体措施有排水设施（如排水沟）、保温隔温设施（保温护道、片石通风路基结构、热棒路基结构）和换土措施，在青藏铁路上就采用了热棒路基。
又多年冻土地区不良地质较多，如冰锥、冰丘，可通过冻结沟或积冰坑防止冻害发生。
冻土地区的环境保护也是至关重要的，它能够减少路基冻害的发生和延长路基的使用寿命。
本设计针对冻土区路基病害的提供了一些治理措施，能有效的保证路基的稳定，不受破坏，可供同类工程借鉴。
关键词:路基冻害冻胀温度治理措施目录第1章绪论 (1)1.1 我国铁路发展现状及存在问题 (1)1.2 季节性冻土的分布及路基主要冻害 (2)1.3 国内外研究现状 (3)1.3.1 国外路基冻害研究现状 (3)1.3.2 我国路基冻害研究现状 (4)第2章路基冻害种类 (5)2.1 按外部表现特征分类 (5)2.2 按负温总量分类 (5)2.3 按产生部位分类 (5)2.3.1 道床冻害形成原因 (6)2.3.2 表层病害形成的主要原因 (6)2.3.3 深层冻害的形成 (7)第3章路基冻害的表现形式及其产生机理 (8)3.1 融沉病害 (8)3.2 冻胀病害 (8)3.3 冰害 (10)3.4 冻融翻浆 (10)3.5 铁路路基次生灾害 (11)第4章路基冻害防治措施 (13)4.1 水作用的机理及治理原则 (13)4.1.1 水作用机理 (13)4.1.2 治理原则 (14)4.2 排水系统 (14)4.2.1地表排水系统 (14)4.2.2 地下排水系统 (18)4.2.3 其它排水系统及方法 (22)4.3 温度对路基冻害的影响及治理措施 (26)4.3.1 温度与路基冻害的关系 (26)4.3.2 温度在路基中的传播方式及治理路径 (27)4.3.3 温度治理措施 (27)4.4 其他路基病害及治理措施 (34)4.4.1 冰锥、冰丘地段的路基整治 (34)4.4.2 路堑边坡失稳及治理 (36)第5章多年冻土地区的环境保护 (37)5.1 既有线运营中的环境保护 (37)5.2 多年冻土区环境监测和管理 (37)第6章结论与展望 (39)6.1 结论 (39)6.2 展望 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录A 外文资料翻译 .......................................................................... 错误!未定义书签。
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。
季节性冻土地区铁路路基冻害分类及综合整治
【摘 要】季节性冻土地区铁路路基冻害对铁路安全行车威胁很大。本文主
要介绍季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类，不同冻害采用整治方法及达到的
效果。
【关键词】路基冻害；冻害分类；冻害整治；整治效果
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。
（1）检查周期。线路车间、班组在11月上旬到来年5月上旬期间，对管内
正线冻高大于10mm、其它正线冻高大于15mm、站线冻高大于20mm的冻害处
所每旬检查不少于一次；对正线冻高大于20mm、站线冻高大于30mm的冻害处
所每周检查不少于一次。在春融回落阶段每三天检查整修一遍，同时做好记录。
冻害变化频繁时期，各线路车间、班组根据实际情况增加检查频次。
（2）检查内容。轨道几何尺寸、10m过渡段（平台）长度、顺坡倍数、冻
害垫板规格及层数、穿枕木数量、冻害扣件规格及数量、冻害道钉规格及数量、
扣件扭矩是否符合规定。对冻起高度、垫板厚度、穿枕木根数进行确认，并检查
线路设备是否有空吊板。
（3）信息处理。各级检查人员进行冻害检查时，必须认真记录检查情况，
并核对“冻害登记表”内容。检查人员将检查信息通知有关车间或班组后，由车间
或班组依据信息分类等级及时安排整修。
2.1.2 冻害统计分析
（1）工务段及车间对冻害冻起、回落情况指定专人负责，认真统计分析，
及时采取相应对策。按规定格式和要求及时上报，在备注内标明冻害产生原因。
（2）正线15mm及以上冻害，由职能科室做好统计，认真分析产生原因，
为冻害防治提供依据。
（3）正线25mm及以上冻害为大冻害处所，工务段、车间、工区要全面掌
握加强控制。冻害现场要认真标记起讫位置、冻起高度、延展长等，以便采取措
施有计划进行整治。
（4）正线50mm及以上冻害处所，安全系数大幅度降低，应根据设备实际
状况适当限速，确保行车安全。
对于冻高不大于15mm的常规冻害，一般采取的日常整修就可控制，考虑到
投入产出比，不建议对常规冻害进行大规模整治，从加强日常管理、提高整修水
平和效率上完全可以保证行车安全，目前呼和浩特铁路局尚未因发生常规冻害而
引发的运输安全事故。
对于大于15mm的冻害应根据具体情况采用不同方法进行集中整治处理
2.2 冻害的集中整治
2.2.1 换填基床土
用较纯净的砂砾或中、粗砂换填季节性冻土，是削减地基土冻害的理想方法
之一，在平面和纵断面受到限制的情况下，如岔区路基冻害及特大桥、大桥两端
的路基冻害主要采用换填整治的方法。
2012年4月份工务段对民族站岔区进行了路基换填。
民族站东岔区路基土质为砂粘土，土体含水率高，道床板结，翻浆冒泥严重，
冬季产生严重冻害，最大冻起高度达40mm，严重危及行车安全。
在民族站东岔区成组更换混凝土道岔施工期间，充分利用封锁施工的方案对
岔区冻害予以整治，适当延长封锁时间，将道床下部分粉土、粉质黏土、黏土进
行换填，换填厚度约80～160cm，以增加道床的整体排水性。换填非冻胀土并进
行压实处理，铺底碴后，将已组装好的成组道岔推进，整修后开通线路。
民族站换填后，经过历年观测，冻害已基本消除，缺点是对运输影响大，工
程造价高，换填的长度有限，推广受限。
2.2.2 挖盲沟铺盐法
挖盲沟铺盐法对部分冻害严重处所进行整治，相当于传统铺盐和整体换填整
治措施的结合，盲沟每隔3孔轨枕盒开挖一孔，其它孔逐次开挖，成段冻害计划
利用4次集中修整治完毕，相当于换填50%以上的路基土，横向盲沟与路基两侧
及两线间纵沟连成一体，形成一个完整的排水系统，起到改良土壤和改善排水的
综合作用。
