路基冻害整治

寒冷地区路基冻害整治（2006-3）

铁建齐齐哈尔勘测设计院蔡松昆路基冻害是严寒地区影响铁路安全及正常运营的常见病害，它与寒冷的气候有关，冰冻线能达到相当深度，又涉及到土的特性。在哈局管内的各种路基病害中，路基冻害因其分布广、时间长、工作量大、影响行车非常严重而占首位。如何整治路基冻害，减少维修养护工作量，确保行车安全受到各级领导高度重视。

路基表层冻害的防治

一是排水及隔水。其目的在于排除地表水或降低疏导地下水，以及隔断下层水，以消除或减少路基土体的冻胀。具体措施包括：地表排水——通过修建侧沟、天沟、排水沟、排水槽、截水沟等，尽一切可能使地表排水畅通，并将大量地表水由桥梁及涵洞排走；基床排水——通过基床整形（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、纵向盲沟、横向排水管等排水；排除地下水——通过截水明沟、渗水暗沟（截水渗沟、边坡渗沟、支撑渗沟）、渗水隧洞等排水；隔水——利用塑料薄膜、聚苯乙烯薄板、聚氯乙烯软板材料制成的隔水层或树脂类注入等方式，隔断毛细水的上升及隔断冬季土冻结时所产生的水分向上迁移。

二是改土。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。

三是隔温。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。

路基深层冻害的防治

路基深层冻害产生在路基基床土体的下部。根据均质土体的冻胀情况来看，冻胀强度最大的部位均发生在路基表层，只有当地下水位较接近最大冻结

深度时或在最大冻结深度内时，则最大的冻胀才发生在下部。只有当开式析冰系统时，其下部的冻胀土才产生一定的冻胀，而且冻胀发生在冻结期的后期（约2～3月份）。所以防治深层冻害主要是整治地下水。

多年冻土地区路基的构成，其上部为季节融化层，下部为多年冻土层。所以它除了上部的季节融化层具有季节冻土地区路基冻害的特点外，下部则有多年冻土路基的特殊病害——路基热融沉陷、路基冻融坍塌、路堑边坡热融滑坍及路堤边坡表层滑坍。多年冻土地区路基特殊病害的防治总的概括为两大类：一是在使用中保持土冻结状态的原则（即采用保温措施等），这种原则适用于含冰丰富的冻土或厚层地下冰地带；二是在使用中冻土可以融化或局部融化，或控制融化速度，这一原则一般使用于厚度较薄的冻土层或含冰量局部较大的岛壮冻土地带。

路基冻害成因

牙林线k92+00～k92+845位于岩山—育林区间，为连续并垂直衔接的多年冻土地带，年平均气温-2℃，多年冻土上限为0.9m，线路位于阳坡沟谷地段，地势较平坦，路堤高1.5m，路堑高1.3m，路堤填料为砂粘土。线路右侧有两处积水坑，形成潜流及渗透作用。地表塔头草及灌木丛生，泥炭层厚0.4m，基底冻结上限下降大于1.50m，上限以下为冰土互层（含冰40%）,冬季形成冻害，最大冻高150mm，夏季融后流动路基下沉累计达900mm。下沉时间为7～9月，尤以雨后为大。

地温动态：基底地温明显升高，在路基面以下5m深度范围内，一般较自然地温高2～5℃，多年冻土上限比正常的0.9m下降1.5m，剖面成U型槽，且偏于路基中心的右侧。在基底下地温最低时仍有0～0.3℃的正常温存在。

水温水位动态：凡路基冻害较大及路基严重下沉地段的基底融化槽内均存在自由水，它们由线路右侧的积水坑补给，透过基底，并在基底进行热交换。

上述地质地貌和病害特点可知，基底富冰冻土是路基下沉的内部原因，积水坑水的渗入及积存所引起的热交换作用则是其外部原因。

每年10月份进入冻结阶段，气温逐渐下降到0℃以下，路基土层中的水

分逐渐冻结，冻结层对下层未冻土中的自由水有较大的吸附作用，积水坑的水源不断地补充到冻结层，使得冻胀体不断增大，形成冻害。地表塔头泥炭产生压缩下沉，恶化了地表的径流条件。由于近距离内无纵向排水设备，造成积水坑长期积水，并向基底内渗入。因为水有巨大的潜热，使基底多年冻土的自然热平衡条件遭到破坏，导致多年冻土上限下降，使含水量甚大的淤泥质砂粘土层在融化的同时，不但强度急剧下降，还产生压塑变形，从而形成融化槽。

路基冻害及融沉的整治

根据路基冻害及融沉产生的原因及特点，确定整治原则是保护多年冻土，隔离积水坑向基底渗入的水源，消除热源，采取必要的保温措施，以促使融化槽消失，从根本上改变基底的热平衡状态以达到彻底根治的目的。即采用EPS板保温层和土工布挡水层相结合的综合整治措施，具体方案如下：在k92+000～k92+460及k92+660～k92+845处线路右侧（积水坑侧）路基坡角处开挖深2.7 m，宽0.5m的沟，沟的右侧铺设不透水土工布进行封闭，然后向沟内回填原状土，并将土工布向路基边坡处回折覆盖在回填土表层，土工布上边夯填长1.5m、厚20cm的原状土。按4‰的坡度向路基外顺坡。

在k92+450～k92+845处路基面下0.2m处铺设厚 5cm、宽7.5m的EPS 板保温层，EPS板上、下各设20cm厚的砂垫层。路肩夯填 0.2m厚的土毛子（应在春融前施工）。

采用上述措施的目的是不允许积水坑的水向基底内渗入，由于EPS板的保温隔热功能对多年冻土起到了保护作用，提高基底多年冻土的上限，以消除路基冻害和热融下沉，尤其在春融期线路回落平稳，整治效果显著。□