多年冻土地区铁路路基处理新方法

多年冻土地区铁路路基处理新方法的探讨摘要：本文阐述了多年冻土地区工程基底的设计原则、桥涵基础施工的方式以及混凝土施工技术的研究。

关键词：多年冻土处理方式。

我国的黑龙江省及内蒙古自治区的东部地区，属中温带大陆性季风气候，冬季寒冷而漫长，多偏西风，气候干燥；按对铁路工程影响的气候分区划分，本区属严寒地区，为我国主要的多年冻土区之一。

滨州铁路全长935.0km，作为东北地区重要的运输通道，每天都有大量的粮食、煤炭、石油、木材等物资运往全国各地。由于修筑铁路时期对路基及部分桥梁基底以下的多年冻土处理不彻底，导致了铁路病害在多处出现，严重影响了铁路运营。本文阐述了多年冻土地区工程基底的设计原则、多年冻土地区的桥涵基础施工方式以及多年冻土地区混凝土施工技术的问题，指出了多年冻土地区铁路工程基底处理方式的技术关键。如果将以上技术应用于工程实践之中，即可达到工程及其构筑物设计合理、质量可靠、投资经济的目的。

一、多年冻土的特性及其对铁路运营的影响

凡温度等于或低于0℃，且含有固态水的土(石)，称为冻土。在自然界这种状态能够连续保持时间超过3年时，称为多年冻土。

由多年冻土引起的特殊工程地质问题，主要有融沉、冻胀、热融滑坍、热融湖塘、沼泽湿地等不良地质现象。融沉是指由于多年

冻土融化，导致建在多年冻土区的建筑物地基变形和破坏，主要表现为路基下沉、路基向阳侧边坡和路肩开裂及下滑、路堑边坡溜塌等。冻胀是指土体冻结时产生的最重要的物理、力学过程，是因为水由液体变成了固体，体积膨胀增大而产生的，表现为地表的不均匀升高变形。伴随土的冻胀，在建筑基础表面将作用冻胀力，从而产生冻胀变形，严重时将引起建筑物的破坏。在诸多不良冻土地质现象中，对温度变化最为敏感且对铁路路基的修筑影响最大而且不容易绕避的主要是厚层地下冰，其融化时产生大的下沉量会引起工程建筑物的严重变形和破坏。

二、多年冻土地区工程基底的设计原则

1、在多年冻土地区修建工程，首先要判明工程所处位置的多年冻土的稳定程度。一般在多年冻土层厚度大、年平均地温低的相对稳定地带，多采用保持多年冻土冻结的设计原则；在冻土层较薄的，相对不稳定的边缘地带，一般宜采用挖除或部分挖除多年冻土的措施。

2、当地基土为冻胀性土层时，要注意保护好建筑物周围天然地表状态、防止地表水的渗透作用及人为活动而破坏地表热平衡。因此建筑物周围一定范围内的天然覆盖层一定要切实加以保护。过水建筑宜尽量利用原有沟槽，不另外开渠道，不破坏天然地表。

3、建筑物基础宜放在基岩面或埋在多年冻土的人为上限以下，这样不但可以得到较大的地基承载力，同时可以充分利用冻土的冻

结力来抵消一部分冻胀力。

4、在多年冻土地区，一般冻结深度大于融化深度，所以在相对稳定的多年冻土地带，当路堤修筑后，冻土上限会随之上升，其上升幅度与路基填土高度和填料性质有关。

5、对于路堑工程，由于天然地表的改变，会导致多年冻土上限随之下降。因此当边坡或基底土为饱冰冻土、富冰冻土或含水冰层时，基底土应进行全部或部分挖除换填，边坡应采取保温措施，并做好排水工程。

三、多年冻土地区的桥涵基础施工的方式

多年冻土地区桥涵地基的设计主要应注意保持冻结、允许融化两大原则。桥涵基础施工的重点是拼装式基础施工和现浇式基础施工。基础拼装是工序中的一项重点与难点，为了满足基础拼装的平面位置及平整度要求，施工中应着重从以下方面着手：

1、采用人工配合吊车拼装，从入口端开始依次拼装成型；

2、拼装前测放出基础的轮廓尺寸，并在构件上标出中心线及吊装顺序的编号，以确保基础的正确就位；

3、垫层顶面应严格找平，以确保基础均匀受力，并且基础的顶面高差要满足设计要求；

4、拼装过程中，为了精确控制基础体的正确就位，技术人员采用经纬仪现场控制每一基础体的就位情况；

5、为了保证涵节拼装的顺利进行，在基础拼装完成后立即按设计与规范要求进行沉降缝的施工。

此外，在涵洞基础沉降缝施工完成并检查合格后进行基坑回填，填料采用粗颗粒土，回填前对基础四周侧壁混凝土面按设计要求涂上防冻胀涂料，并采用机械进行分层夯实。

四、多年冻土地区混凝土施工技术的研究

多年冻土地区铁路施工多数发生在一些高寒地带，这些地方的部分地段的河流中存在有害离子的侵蚀，部分路段还面临着强烈的风沙磨蚀。在这样特殊的自然环境下，对混凝土的低温硬化能力和耐久性能提出了更高的要求。低温早强耐久混凝土就是在这种特殊的环境下应运而生的一种高性能混凝土。它具有低温早强、耐腐蚀、高抗冻、高抗渗等高耐久性能，另一特点是早期强度高，后期强度不损失。负温达到极限时，混凝土也基本冻结，强度停止增长，但气温回升时，水泥颗粒继续水化，混凝土强度继续增长。混凝土灌注后，采取适当的加热和保温覆盖措施，较适用于低温环境下的施工。

1、原料的选用

拌制低温早强耐久混凝土所用的原材料应符合寒季施工的要求。水泥优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。硫铝酸盐水泥不得与硅酸盐水泥或石灰等碱性材料混和使用。硫（铁）铝酸盐水泥适用于钢筋混凝土现浇细薄截面结构、装配式结构的接头和孔道灌浆。拌制混凝土用骨料应清洁，不得含有冰、雪、冻块及其它易冻裂物质。

2、试配

对于低温早强耐久混凝土，耐久性要求是设计的依据。因而需要根据混凝土使用部位及工程地质条件、原材料情况、使用环境温度等具体情况选定。

3、拌制过程控制

耐久混凝土应集中拌和、集中供应，禁止分散拌和。试验室在每次开盘前应提供当次的施工配合比，搅拌站工作人员应严格执行。拌制设备宜设在温度不低于10℃的暖棚内，拌制混凝土前及停止拌制后应用热水冲洗拌和机。

五、结论：

因为多年冻土的物理力学性质比较复杂，其原始状态稍有改变就会影响其工程性能，从而导致多年冻土地区在勘察设计及施工方面均存在技术难度比较大、影响因素较多的问题。勘察设计的技术人员在对路基整治方面不断完善、积累有效的技术经验，在多年冻土地区的路网建设及改造工作中都有着深远及现实的意义。本文详述了多年冻土地区的铁路路基及结构物基底的处理方法及施工中

的技术要求，指出了保护冻土上限不被改变是其中的关键问题。在此建议各位同仁在以后涉及多年冻土的工作领域，对多年冻土路基的稳定问题仍需要进一步地进行密切关注和积极探索。

参考文献

[1]张旭芝、王星华《冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响》中国铁道科学 2007,28(4):19-24

[2]李成《青藏铁路冻土工程有关问题的探讨》铁道勘察