铁路各类灾害防治-冻害防治（工务安全管理）

冻害产生冻害的原因及影响因素冻害对铁路的危害冻害的分类基床冻害的整治原则冻害的防治措施冻害防治掌握冻害的危害和防治措施。学习重点本节主要讲解冻害的产生原因、危害和防治措施。主要内容一、冻害冻害，通常是指铁路线路上存在的短距离地段内的不均匀冻胀。冻害主要分布在我国东北地区及西北高原地区，多为季节性冻土，地表土层一般冬季冻结，春季开始融化，夏季除永久冻层外将全部融化。二、产生冻害的原因及影响因素由于土中的水在冻结过程中不断析出冰层,这一物理力学现象造成体积增大9%。所以，冻结过程中土中水的迁移机理，是产生路基冻害的基本原因。土的冻胀一般应具有下列四个条件：1.土：对冻胀敏感的土。土的物理力学性能对冻胀有很大影响，粒径在0.1~0.05mm的土可产生冻胀，粒径在0.05~0.005mm的土冻胀量较大。2.水：土中含有一定水分。水是发生冻害的根本原因。3.气温：严寒的气温。气温随地形、土质、日照及植被的不同，冻结速率也不同，冻胀量也不尽相同。4.压力：有一定的压力。外部荷载对冻胀也存在一定影响，土在压力作用下越密实其土中水分迁移就越困难，压力大则冻胀量小。三、冻害对铁路的危害路基冻害是严寒地区普遍存在的病害，冬季和春季频繁的变化，造成不均匀沉降，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，道砟陷槽，基床外挤等病害，给线路维修带来巨大的工作量，在东北地区处理冻害所需劳动量一般为总维修劳动量的1/3,加大了维修成本。三、冻害对铁路的危害路基冻害的发生不仅具有经常性，而且具有突发性，给行车安全带来极为不利的影响。特别是曲线地段，如果检查和处理不及时，因冻害形成反超高，必然威胁行车安全。路基冻害还使路基强度降低，加速道床翻浆板结，恶化轨道工作条件，缩短部件使用寿命，特别是木枕地段,因频繁更换垫板，可使木枕寿命缩短。四、冻害的分类a.冻峰:路基面在短距离内的冻胀高度大于相邻两地段的冻胀高度所形成的凸起部分。b.冻谷:路基面在短距离内的冻胀高度小于相邻两地段的冻胀高度所形成的凹槽部分。c.冻阶:路基面两相邻地段的冻胀高度不同而在连接处所形成的错台部分。1.按纵向外部形态划分a.单侧冻害:沿路基面横断面两侧冻胀高度不等。b.双侧冻害:沿路基面横断面整个冻胀高度大体一致。c.交错冻害:在路基纵横断面上相邻地段的冻胀高度均不相同形成高低交错的现象。2.按横向外部形态划分四、冻害的分类a.道床冻害:由于道床不洁而产生的冻胀，虽不属于路基冻害的范围，但其性质及对线路的影响，与路基冻害相同。b.表层冻害:受地表水影响产生的冻胀，发生在路基土体临界冻结深度内上半部分，一般冻胀高度较小，表现为“早起早落型”。c.深层冻害:受地下水影响产生的冻胀，发生在路基土体临界冻结深度内下半部分，一般冻胀高度较大，表现为“晚起晚落型”。3.按产生的部位划分四、冻害的分类a.一般冻害:10~25mm;b.较大冻害:26~50mm;c.大冻害:51~100mm;d.特大冻害:100mm以上。4.按冻害高度大小划分五、基床冻害的整治原则

(1)深入调查、认真分析冻害形成的原因和规律是正确采取整治措施的基础。在基床冻害的整治中，采取的基本原则有：在整治冻害上，缺乏调查研究或调查不充分、不确切，有时不仅不能根治冻害，甚至采取的不当措施还会引起新的或严重的病害。只有在充分调查的基础上，针对其原因，选好措施，整治冻害才可能收到预期的效果。五、基床冻害的整治原则

在基床冻害的整治中，采取的基本原则有：(2)采取整治冻害措施必须是以消除局部病害地段的冻害高度为目的，这是一条非常重要的原则，必须转变观念。所谓的整治冻害，实质上是消除路基上冻害地段两相邻区段冻胀值的差值(即冻峰、冻谷、冻阶)，或使这差值在一定距离内缓慢变化，使线路具有合乎要求的纵坡。采取的措施不能只是为了消除冻害处所的所有冻害值(冻害高度与均匀冻胀高度)，而不考虑该值与相邻区段冻胀值的差别。五、基床冻害的整治原则

在基床冻害的整治中，采取的基本原则有：(3)采取整治冻害措施时，必须首先考虑排水，而后再考虑其他措施与之配合。因为水不仅是产生冻害的原因，它还能降低路基强度而引起其他路基病害。所以，在采取整治病害措施前必须首先考虑如何疏干路基。(4)在采取整治冻害措施时，要因材因地制宜，尽量做到就地取材。在整治冻害工程设计中，要“对症下药”，持久有效，经济合理。六、冻害的防治措施由于水是形成路基冻害各因素中关键性的条件，因此控制土体中的水分，其目的在于排除地表水或降低、疏导地下水及隔断下层水以消除或减少路基土体的冻胀。①排水设备应具有抗冻、防冻的能力，不被冻融破坏，能发挥正常排水作用。其类型有:地表排水——应尽一切可能使地表排水畅通，并能将大量的地表水由桥梁及涵洞排走并防止地表水的下渗。具体措施有:侧沟、天沟、排水沟、跌水、吊沟、排水槽、截水沟及取土坑排水等;基床排水——多数冻害的产生与基床不平整有关。因此基床排水在防治冻害中也起着相当重要的作用。具体措施有:基床整形(平整基床及路肩)、挖除道碴陷槽、路肩换渗水性土壤、加设横向盲沟、砂井、纵向盲沟、横向排水管等;1.排水及隔水六、冻害的防治措施排除地下水一一地下水的存在和变化，能在土中引起静水压力和动水压力，并且是土中冻、融、干、湿循环而造成各种病害的基本条件。排除地下水的基本措施有:截水明沟、渗水暗沟(截水渗沟、边坡渗沟、支撑渗沟)、渗水隧洞、平孔排水、积水井等。②隔水措施一一是指用各种材料制成的隔水层，使地下水不能透过，或隔断毛细水的补给，阻止冻结时所产生的水分向上迁移作用，以减少或消除冻胀。具体措施有:粘土、耐寒塑料薄膜、土工纤维防渗布、聚苯乙烯薄板、聚氯乙烯软板、树脂类注入、电硅化层等。另外，用改性土如乳化沥青，或灌浆、矽化加固等方法。1.排水及隔水六、冻害的防治措施对于由土质不良而造成的路基冻害，且又有换填条件时，常使用换填法，其目的是换除路基土体中的不均匀土质，或改良土的性质，以消除或减少路基土体的冻胀。挖除冻害地段的冻胀性土，换以物理力学性质较好的土。换土分两种情况：①换填砂垫层，主要用于冻结深度内的土层是冻胀性较强的土；②换填与周围土层冻胀性相同的土，主要用于因土质不同或不均匀的冻害地段。因此，换土前应调查掌握冻害深度、冻胀土的有关物理力学性质等，准确掌握冻包(坑)高度、长度及均匀冻起的高度等，确定换土的土质、深度、宽度、长度及纵断面形式等。采用的换填材料主要为粗砂、砾石等非冻涨性材料或弱冻胀性材料。换填法防治路基冻害的效果与换填的深度、换填材料的粉黏粒含量、换填材料的排水条件、地下水位及补给条件有关。2.换填法（改土）六、冻害的防治措施在路基表层(顶面及侧沟)设置保温隔热层，使表层下的土层不冻结或减少冻结深度，推迟土体冻结，提高土中温度，减少冻结深度，其目的是使冻胀性土脱离冻结层或部分脱离冻结层，从而消除或减少路基土体的冻胀。隔热材料可采用草皮、树皮、炉渣、泡沫混凝土、玻璃纤维以及其他一些合成材料。3.保温法（隔温）六、冻害的防治措施对于发生表层冻害和深层冻害不严重的地方，也可用抬高道床的方法，根据抬道地段前后顺坡条件，抬高高度在1m以上时，可采用大机抬道，