严寒地区路基冻胀原因分析及整治

1、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

2、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。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。气候寒冷，路基冻深为80230cm，北部还出现多年冻土。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

3、、 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：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；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；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。因而地 下水位较高，浸润路基，使得路基土体的含水量也较大，容易因冻胀不均而形成 冻害；气温影响及路基朝向的不同，还有路基纵向结构的不

4、连续，造成路基土体 在冻结时的温度场不均衡，影响路基土体的冻结速率和程度，也会使冻胀量发生 差异。四、导致路基冻胀的主要影响因素土质对冻胀的影响。形成路基土冻胀的主要因素是土质，冻胀破坏程度与 土颗粒的粒径大小有直接关系。冻胀现象通常都发生在粉性土中，这是因为粉性 土颗粒的粒径小，单位体积土颗粒总表面积大，在冻结过程中粉性土吸水性强， 吸附的水较多，能够形成通畅的毛细水补给通道，并且毛细水上升高度大，上升 速度也快，这些不利因素促使冻胀形成。反之，粒径0. 25mm的砂性土，在无 粉土、粘土颗粒填充情况下，表面能很低，表面吸附作用几乎没有，很难形成薄 膜机构或毛细机构，冻胀性就很小或不产生冻胀

5、。气温对冻胀的影响。土体温度变化是产生路基冻胀的主要原因之一。路基 的冻胀过程实际是气温对土体温度的影响与变化过程，土体温度变化使路基内不 同深度处出现温差，在温差的影响下，土基中的水分以液态或气态由高温区向低 温区积聚，从而使路基中的湿度分布发生变化。特别是东北地区，冬季寒冷，冻深非常大，使水分向土基上层冻结区积聚现象就更为明显，发生冻胀 的可能性也更大。但是路基能否出现严重冻胀还取决于负温度向下渗透的速度， 如果冬季大气负温下降迟缓，冻结线向下推移速度慢，冻结区得到水分补给时间 长，形成结晶冰的量大，出现严重冻胀的可能性就大。反之，在冰冻季节初期， 气温骤降，冻结线很快下降至距路面较深的部

6、位，毛细水补给通道短时间内被冻 结堵塞，路基上层聚冰量少，就不会产生明显的冻胀。水对冻胀的影响。水是路基产生冻胀的直接原因，路基冻胀就是由于路基 土中所含的水分由液态转化为固态后体积增大产生的。但是路基土产生冻胀，并 不完全是因为土体初始水分冻结后体积膨胀的结果，只有当土体在冻结时能够获 得充足的外来水分补给，且含水量达到一定界限值之后才会产生冻胀。水分补给 量决定了路基冻胀的轻重与否，路基在冻结过程中如果没有充足的补给水源，路 基中结晶冰的含量就不足矣形成能够引起严重冻胀的聚冰层，此时路基的冻胀就 是轻微的或不发生冻胀。反之，路基在冻结过程中如果能够获得充足的外来水分 补给，就可能会发生严重

7、冻胀。五、路基冻胀病害的整治措施土质控制。土质结构与路基能否发生冻胀至关重要，在制定防治道路冻胀 措施前，首先应对道路用地范围内的土质情况进行调查，必要时可以在冻胀影响 深度范围内，通过钻探取样了解各层土的土质、粒度组成、密实度、含水量等内 容。对有些土质的冻胀情况难以界定时，可以通过冻胀实验进行取证。如果土质 确实存冻胀隐患，设计单应依据调查结果，提出相应的防冻胀技术要求，用非冻 胀性材料，换填部分冻胀敏感性土，弥补土质缺陷，限制土基的冻胀量不超过允 许值，达到消除冻胀的目地。隔温控制。温度是产生冻胀的必要条件之一，冻胀现象就是由于温度变化 形成的。因此熟悉和掌握齐齐哈尔地区的温差变化情况及

8、冻深就更显得尤为重要， 它可为道路防冻胀设计提供参考依据。对于不能满足冻胀要求的结构，通过调整 结构层的厚度或采用隔温性能好、承载能力高、和耐水性能好的材料，做隔温处 理，控制冻结作用向路基深部侵入，满足防冻胀技术要求。控制路基含水量。在各种自然因素中，水对路基土冻胀的影响最大，冻胀 形成时一定有充足的外来水分补给，否则，就不会发生冻胀。如果在冻结前能够 排出路基土中的水分和隔断其他外来水分，即可达到防止路基冻胀的目地。因此， 在对道路冻胀病害进行治理时，认真查清引发路基土冻胀时补给水的来源，提前 采取措施，对路面裂缝及时进行灌填修补，防止雨水通过裂缝渗入路基；地面积 水通过疏导排至路边沟或雨

9、水管线，避免地上水向路基渗透；对地下高水位进行 工程降水或设置隔离层，阻止毛细水上升进入路基上部，保持路基上部土体处于 干燥状态。增设渗水盲沟。根据实际在路堑及低路堤段两侧或单侧原有水沟下设置上 覆保温板的渗水盲沟，渗水盲沟底标高低于基床底标高，使基床尤其基床底层积 水顺纵向渗水盲沟排除，减少基床填料的含水率，同时有效降低地下水位或截断 侧向水补给；保温板可减缓渗水盲沟冻结深度范围内水的冻结速率，利于严冬初 期基床从上往下冻结时受到向下挤压的未冻结水的排出。深入了解和掌握路基冻胀形成的规律，对导致冻胀的主要影响因素加以控制， 采取科学的应对措施，消除冻胀隐患，增强路基的抗冻性能，使路基在不良水温 作用下仍能保持足够的强度和稳定性。只有这样才能有效