哈大高速铁路路基冻胀问题及其对策探讨

表2－2
钢轨水平静态允许偏差（2014） v≤120 120＜v≤160 160＜v≤200
线路允许速度 （km/h） 正线及到发线 （mm） 道 岔（mm）

4
4
4
4
3
3
2014年11月1日施行的《铁路技术管理规程》（高速铁路部分）第 45条：线路两股钢轨顶面，在直线地段应保持同一水平。

“铁路线路维修规则”中，把冻起高度＜25mm称为轻微冻害、 25～50mm称中等冻害、大于50mm称严重冻害。在《铁路路基填 料冻胀分类》报告中，把冻胀分类按冻胀变形进行了分级，如表2－ 3。


2000年5月1日施行的《铁路技术管理规程》第38条：维修线路的正 线、到发线两股钢轨水平面不得大于4mm、10m内钢轨的冻胀差不 得大于4mm为依据，将4mm作为冻胀与不冻胀的界限。 2007年4月1日施行的《铁路技术管理规程》第41条：验收线路时， 线路两股钢轨水平静态允许偏差见如表2－1。

表2－ 3
我国铁路线路等级和轨道类型对路基冻胀变形控制要求 线路等级 200～250km/h、300～ 350km/h 300～350km/h 200～250km/h 冻胀变形控制（mm） 5 5 5 8 10 12
轨道类型 无砟
有砟
200km/h客货共线 160km/hⅠ级线路 120km/h II级线路

表2－ 2
轨道动态质量允许偏差管理值（高低偏差mm） Ⅰ级 3 4 5 6 8 Ⅱ级 5 5 8 10 12 12 15 20 15 20 24 Ⅲ级 Ⅳ级
线路等级 300、350km/h 250km/h 200km/h客货共线 160km/hⅠ级线路 120km/h II级线路

中国铁道科学研究院研究报告《寒区铁路路基防冻胀结构及设计参数 研究》，根据表2－2 轨道动态质量允许偏差管理值（高低偏差 mm），提出我国铁路不同等级线路路基冻胀变形控制要求值，对于 200～250km/h、300～350km/h铁路采用Ⅱ级标准，保证列车的 舒适性要求；对于200km/h客货共线、160km/hⅠ级线路、 120km/h II级线路由于速度较低，冻胀变形控制考虑最不利情况， 即秋后连续降雨，完全渗透路基，在这种极端情况下，轨道动态质量 允许偏差管理值采用Ⅲ级，而在一般年份轨道动态质量允许偏差管理 值采用Ⅱ级，可保证铁路舒适性要求，据此提出了我国铁路线路等级 和轨道类型对路基冻胀变形要求建议值，可参考表2－3 我国铁路线 路等级和轨道类型对路基冻胀变形控制要求。
冻前天然含水率ω（％）
平均冻胀率 η（％）
冻胀等级 及类别
不考虑
不考虑
ω≤12 12＜ω≤14 ω≤19 ω≤ωp+2
＞1.0
η≤1
＞1.0 ＞1.5 ＞2.0
粉砂 粉土 黏性土
Байду номын сангаас
Ⅰ级 不冻胀


3.2 路基渗水土填料指标 现行《铁路路基设计规范》中，路基渗水土填料指标为：A、B 组填料中，细粒土含量小于10%、渗透系数大于10-3cm/s的巨粒土、 粗粒土（细砂除外）为渗水土。渗水土填料能满足现行《铁路特殊路 基设计规范》季节性冻土Ⅰ级不冻胀土的要求。 3.3 季节性冻土防治措施 现行《铁路特殊路基设计规范》中，对防止路基冻害设计的路堤 最小高度作了如下规定： 基床顶面至地面的最小距离（Hmin）应按公式3.2计算： Hmin＝Hc＋△h＋hi±hw （3.3） 式中 Hc——毛细水强烈上升高度（m）； △h——安全高度，一般取0.5m； hi ——有害冻胀深度（m），可取最大冻结深度的 60%～95%； hw——冻胀期地下水埋深或地面积水深度，当为地下 水时取负号。

3.1 季节性冻土的冻胀分级 现行《铁路特殊路基设计规范》中的季节性冻土的冻胀分级见表3.1。

表3.1 季节性冻土的冻胀分级（部分）
冻结期间地下水位距冻结 面的最小距离hw（m）
土的类别
粉黏粒质量不大于15％的 粗颗粒土（包括碎石类土、 砾、粗、中砂，以下同）， 粉黏粒质量不大于10％的 细砂 粉黏粒质量大于15％的粗 颗粒土，粉黏粒质量大于 10％的细砂
2014年11月·北京



季节冻土区，地表土层中孔隙水冻结成冰，体积发生膨胀（膨胀系数 为9％），并发生水分向上部冻结区迁移，其总冻胀变形量变化幅度 在100～300mm不等，部分甚至可超过400mm。 无砟轨道高速铁路，工后沉降不超过15mm。路基与桥梁、或横向结 构物交界处的工后沉降差不应大于5mm，不均匀沉降造成的折角不 应大于1/1000。 现行《铁路特殊路基设计规范》中的不冻胀土，平均冻胀率η≤1%。 对于德国铁路，最大设计冻深0.7m，对应的最大冻胀量为7mm；日 本设计冻深1.5m，对应的最大冻胀量为15mm。对于最大冻结深度 2.05m的哈大高速铁路，按照《建筑地基基础设计规范》 GB50007—2002规定的设计冻深，即便是在其范围内全部采用砾石 土填料，冻胀量也可达1.4×2.05×1%×100 = 28.7mm。 本文将从冻胀变形控制的需求、现行路基设计规范的适应性、高铁路 基基床防冻胀设计、哈大高铁路基基床冻胀情况分析等方面，对有关 路基基床防冻胀设计问题进行讨论，供参考。

表2－3 Ⅰ级 轻微冻胀 ≤4
冻胀等级划分 Ⅱ级 弱冻胀 4～25 Ⅲ级 冻胀 25～50 Ⅳ级 强冻胀 ＞50
冻胀等级 冻胀名称
不冻胀 不冻胀 /
冻胀高度Δh （mm）

根据《轨道维修规则》及《高速铁路动态验收指导意见》，轨道检查 车对轨道动态局部不平顺（峰值管理）检查的项目为轨距、水平、高 低、三角坑、车体垂向振动加速度和横向加速度七项。各项偏差等级 划分为四级：Ⅰ级为保养标准，Ⅱ级为舒适度标准，Ⅲ级为临时补修 标准，Ⅳ级为限速标准。各级轨道动态质量允许偏差管理值（高低） 见表2－2。


表2－1
钢轨水平静态允许偏差（2007） 120＜v≤160 4 4 160＜v≤200 3 3
线路允许速度 （km/h） 正线及到发线（mm） 道 岔（mm） 其他线（mm）
v≤120 4 4 6

2014年11月1日施行的《铁路技术管理规程》（普速铁路部分）第 43条：验收线路时，线路两股钢轨水平静态允许偏差见如表2－2。