1、嚴寒地區路基凍脹原因分析及整治摘要：嚴寒地區路基由于地表水下滲以及地下水的毛細上升、凍結過程中產生 聚冰效應，導致基床水分聚集，致使填料含水率較大，冬季嚴寒時路基、尤其是 路塹及低路堤地段出現凍脹從而導致軌道抬升。因此，為了減小路基基床含水率， 采用了疏堵相結合的處理措施，確保既有設施的安全。關鍵詞：嚴寒地區；路基凍脹；整治；路基凍害在路堤段數量最多，過渡段次之，路塹段最少。發生凍害的地段多 是低矮路堤和零斷面換填路基。凍害區段地表水、地下水豐富，部分區段水位較 高，導致路基在冬季負溫作用下發生凍脹。一、季節性凍土區鐵路路基從整個東北地區地形、氣候和地質環境來看，具備了路基凍脹發生的條件。 而

2、東北地區也是我國受凍害影響最嚴重的地區，凍害嚴重影響著鐵路安全運營， 每年冬季都要花大量人力物力進行線路維修，降低了列車運營效率。二、東北地區環境條件對路基凍害影響東北地區東西主要為低山丘陵，可形成較厚的風化殘積層；而中部為強烈 沉降區，地勢低洼，聚集水，使地下水很淺。大部分地區降雨，從東南向西北，降雨只有西北部降雨局部為200 300mm，從東南向西北減少。降雨主要集中在6、7、8月份，基本可滲透路基。氣候寒冷，路基凍深為80230cm，北部還出現多年凍土。在低山丘陵有風化殘積層，由碎石或黏土夾碎石組成，山麓地帶、山間谷 地、盆地松散層堆積相對較厚，坡洪積類型。巖性為腐殖土、粉土、黏土夾碎石

3、、 礫石。在沉降平原區，為粉土和黏土。三、根據凍害調查資料的分析，總結引起路基凍害的普遍原因是：路基基床的表面不平整，造成基床表面積水加之道床臟污引起道碴陷槽或 道碴囊等表層凍害。凍害深度和強度隨道碴陷槽或道碴囊的深度不同而不等，最 終造成線路下沉等凍害；路基填筑的土體來源不同，特別是基床部分，大都來自當地的粉質粘土， 一般含水量較大。由于填筑時的土層厚度不均及夯實密度不同，引起土體凍脹量 差異，形成凍害；路基低矮，兩側多是農田、沼澤和濕地，或上游側地表排水不暢。因而地 下水位較高，浸潤路基，使得路基土體的含水量也較大，容易因凍脹不均而形成 凍害；氣溫影響及路基朝向的不同，還有路基縱向結構的不

4、連續，造成路基土體 在凍結時的溫度場不均衡，影響路基土體的凍結速率和程度，也會使凍脹量發生 差異。四、導致路基凍脹的主要影響因素土質對凍脹的影響。形成路基土凍脹的主要因素是土質，凍脹破壞程度與 土顆粒的粒徑大小有直接關系。凍脹現象通常都發生在粉性土中，這是因為粉性 土顆粒的粒徑小，單位體積土顆粒總表面積大，在凍結過程中粉性土吸水性強， 吸附的水較多，能夠形成通暢的毛細水補給通道，并且毛細水上升高度大，上升 速度也快，這些不利因素促使凍脹形成。反之，粒徑0. 25mm的砂性土，在無 粉土、粘土顆粒填充情況下，表面能很低，表面吸附作用幾乎沒有，很難形成薄 膜機構或毛細機構，凍脹性就很小或不產生凍脹

5、。氣溫對凍脹的影響。土體溫度變化是產生路基凍脹的主要原因之一。路基 的凍脹過程實際是氣溫對土體溫度的影響與變化過程，土體溫度變化使路基內不 同深度處出現溫差，在溫差的影響下，土基中的水分以液態或氣態由高溫區向低 溫區積聚，從而使路基中的濕度分布發生變化。特別是東北地區，冬季寒冷，凍深非常大，使水分向土基上層凍結區積聚現象就更為明顯，發生凍脹 的可能性也更大。但是路基能否出現嚴重凍脹還取決于負溫度向下滲透的速度， 如果冬季大氣負溫下降遲緩，凍結線向下推移速度慢，凍結區得到水分補給時間 長，形成結晶冰的量大，出現嚴重凍脹的可能性就大。反之，在冰凍季節初期， 氣溫驟降，凍結線很快下降至距路面較深的部

6、位，毛細水補給通道短時間內被凍 結堵塞，路基上層聚冰量少，就不會產生明顯的凍脹。水對凍脹的影響。水是路基產生凍脹的直接原因，路基凍脹就是由于路基 土中所含的水分由液態轉化為固態后體積增大產生的。但是路基土產生凍脹，并 不完全是因為土體初始水分凍結后體積膨脹的結果，只有當土體在凍結時能夠獲 得充足的外來水分補給，且含水量達到一定界限值之后才會產生凍脹。水分補給 量決定了路基凍脹的輕重與否，路基在凍結過程中如果沒有充足的補給水源，路 基中結晶冰的含量就不足矣形成能夠引起嚴重凍脹的聚冰層，此時路基的凍脹就 是輕微的或不發生凍脹。反之，路基在凍結過程中如果能夠獲得充足的外來水分 補給，就可能會發生嚴重

7、凍脹。五、路基凍脹病害的整治措施土質控制。土質結構與路基能否發生凍脹至關重要，在制定防治道路凍脹 措施前，首先應對道路用地范圍內的土質情況進行調查，必要時可以在凍脹影響 深度范圍內，通過鉆探取樣了解各層土的土質、粒度組成、密實度、含水量等內 容。對有些土質的凍脹情況難以界定時，可以通過凍脹實驗進行取證。如果土質 確實存凍脹隱患，設計單應依據調查結果，提出相應的防凍脹技術要求，用非凍 脹性材料，換填部分凍脹敏感性土，彌補土質缺陷，限制土基的凍脹量不超過允 許值，達到消除凍脹的目地。隔溫控制。溫度是產生凍脹的必要條件之一，凍脹現象就是由于溫度變化 形成的。因此熟悉和掌握齊齊哈爾地區的溫差變化情況及

8、凍深就更顯得尤為重要， 它可為道路防凍脹設計提供參考依據。對于不能滿足凍脹要求的結構，通過調整 結構層的厚度或采用隔溫性能好、承載能力高、和耐水性能好的材料，做隔溫處 理，控制凍結作用向路基深部侵入，滿足防凍脹技術要求。控制路基含水量。在各種自然因素中，水對路基土凍脹的影響最大，凍脹 形成時一定有充足的外來水分補給，否則，就不會發生凍脹。如果在凍結前能夠 排出路基土中的水分和隔斷其他外來水分，即可達到防止路基凍脹的目地。因此， 在對道路凍脹病害進行治理時，認真查清引發路基土凍脹時補給水的來源，提前 采取措施，對路面裂縫及時進行灌填修補，防止雨水通過裂縫滲入路基；地面積 水通過疏導排至路邊溝或雨

9、水管線，避免地上水向路基滲透；對地下高水位進行 工程降水或設置隔離層，阻止毛細水上升進入路基上部，保持路基上部土體處于 干燥狀態。增設滲水盲溝。根據實際在路塹及低路堤段兩側或單側原有水溝下設置上 覆保溫板的滲水盲溝，滲水盲溝底標高低于基床底標高，使基床尤其基床底層積 水順縱向滲水盲溝排除，減少基床填料的含水率，同時有效降低地下水位或截斷 側向水補給；保溫板可減緩滲水盲溝凍結深度范圍內水的凍結速率，利于嚴冬初 期基床從上往下凍結時受到向下擠壓的未凍結水的排出。深入了解和掌握路基凍脹形成的規律，對導致凍脹的主要影響因素加以控制， 采取科學的應對措施，消除凍脹隱患，增強路基的抗凍性能，使路基在不良水溫 作用下仍能保持足夠的強度和穩定性。只有這樣才能有效