哈大高速铁路路基冻胀问题及其对策探讨
高寒地区高速铁路路基防冻胀关键措施
高寒地区高速铁路路基防冻胀关键措施摘要：高寒地区路基冻胀易引起路基沉降变形，是高速铁路路基施工中的关键技术难题。
新建哈尔滨至齐齐哈尔铁路客运专线DK87+600-DK88+125段路基与既有滨州线之间原地面较高，原设计路基横向排水通道（护道土中的渗水土层）被封堵，地下水位埋深相对较低，为保证排水通道畅通，在哈齐与既有滨洲线间设置渗水盲沟，将路基本体中的水引入盲沟中，通过盲沟将水排到检查井中，最后将水通过渗水管井导入地下，减少了路基冻害，避免冻胀变形，有效的保证了铁路行车安全。
关键词：高寒地区铁路路基防冻胀碎石渗水盲沟2012年初，铁道部组织对在建高寒地区的盘营、沈丹、哈齐等无砟轨道客运专线路基冻胀方案进行了进一步检查论证。
鉴定中心、工管中心多次组织专项研讨和现场调查，并开展了2012-2013年度冬季路基冻胀变形监测和相关试验工作。
冻胀变形监测表明，哈齐客专变形大于4mm的路基地段占监测段落的20%，其中变形大于8mm 的路基地段占监测段落的 3.2%。
为了进一步减小路基冻胀变形，部分路基采用埋设渗水盲沟的防冻措施进行补强。
1 工程概况本段线路以填方通过，与既有线平行，位于既有线右侧约29.0m 处。
基底范围内为冲积平原。
地形平坦，地势开阔。
路基中心最大填高5.26m。
地层：粉质黏土，灰褐色，黄褐色，坚硬～硬塑，厚度1.9～11.9m，含少量铁锈斑点，偶见钙质结核，表层含植物根系，б0=110～170 kPa；黏土，黄褐色，灰黄色，含铁锰氧化物，坚硬～硬塑，厚度0～2.2 m，б0=170～200 kPa；粗砂，黄褐色，灰黄色，中密～密实，潮湿～饱和，主要成分为石英、长石，б0=430～550 kPa；砾砂，褐黄色，灰黄色，中密～密实，潮湿～饱和，主要成分为石英、长石，б0=430～550 kPa；中砂，褐黄色，密实，潮湿～饱和，主要成分为石英、长石，б0=300 kPa；泥岩，棕红色，灰白色，灰绿色，全风化，泥质结构，厚度状构造，岩芯呈土柱状，手掰易碎，б0=300 kPa。
哈大铁路客运专线路基填料冻胀性试验研究
融化 。全 线铺 设 的无砟 轨道 对路基 工 后沉 降 的要求 非 常严 格 ， 允许 的工后 沉 降不 大于 １ ｍ， 异沉 降不 大 ５ｍ 差
于 ５ｍ 。消除 冻胀危 害 是路基设 计 、 工重 点考 虑 ｍ 施
的 问题 ， 料是 影 响路基 冻胀 的最 主要 因素 ， 了控 制 填 为
铁 ２１ ０ １年 第 １ Ｏ期
道
建
筑
６１
Ｒａ ｌ ｙ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｉｗａ ｇ ｎ ｅ ｉｇ
文 章 编 号 ：０ ３ １９ ２ １ ） ０ ０ ６ －３ １ ０ — ９ ５（ ０ １ １ － ０ １ ０
哈大 铁 路 客运 专线 路 基 填 料 冻胀 性 试 验 研 究
石 刚 强 ， 王 殉
１ 季 节 性 冻 土 区路 基 填 料 要 求
对 于 路基 填料 ， 铁路 规 范有 明确 的规定 ， 大客 运 哈
２ ２ 掺 配用 细粒 土基 本物 理指 标 ． 为 研究 细 粒 土 质 和 含 量 对 粗 粒 土 有 关 性 能 的 影
响 ， 陶赖 昭松 花江 二 级 阶地 前 缘 采 集 了 粉质 黏 土 和 从
出了具 体要 求 ：
１ 基床表 层 级配 碎 石 。级 配碎 石 粒 径 、 配 及 材 ） 级 料 性能 在符 合《 客运 专 线基 床 表 层 级 配碎 石 暂行 技 术 条 件》 求 的基础 上 ， 要 同时 应 限定 细 颗 粒 含量 ， 足 颗 满
粒 粒径 ｄ≤０ ０ ５ｍ 含 量 不 大于 ５ ， 实 后颗 粒 粒 ．７ ｍ ％ 压
２ 路 基 Ａ、 组填 料 基本 性 能 指 标 Ｂ
２ １ Ａ、 ． Ｂ组填 料颗 粒组成
路基 变形 和冻 胀性 ， 路基 施 工需合 理选 择填 料 ， 置 防 设 冻层 、 断层 、 排 水 和 防 冻 胀 护 道 等 处 理 措 施 。 因 隔 防 此 ， 了更 好地 了解 路基 冻胀 的影 响 因素 ， 为 在室 内进 行
哈大高铁路基用掺水泥级配碎石冻胀特性试验研究_田士军
哈尔滨至大连高速铁路为设计最高速度 350 km / h 的无砟轨道高速铁路，对路基变形要求极为 严格，要求工后沉降不超过 15 mm，路基与桥梁或横向 结构物交界处的工后沉降差不应大于 5 mm，不均匀沉 降造成的折角不应大于 1 /1000［1］。哈大高铁所经地 区冬夏季温差巨大，冻胀问题非常严重，在该地区修建 高速铁路必须解决冻胀问题。冻胀问题处理不好极易 造成路基变 形，引 起 轨 道 面 高 程 发 生 变 化，而 且 在 路 桥、路涵过渡段存在沉降及变形差。较大的变形差在 短距离内不能平顺过渡，就会引起较大的轨道不平顺， 从而影响高铁的运营安全［2］。
图 2 六面同时受冻冻胀试验装置
表读数。试样表面温度达到 5 ℃ 时记录初始读数，试 样中心温度低于 － 1 ℃ 时再次记录读数，以后每隔 1 h 记录一次百分表读数，直至百分表读数基本不发生改 变为止。每个试件的最终单向膨胀量取 4 个百分表读 数的平均值。 2. 2 50 次冻融循环试验
50 次冻融循环试验采用与冻胀性能试验相同的 方法。
由图 7 可见，当水泥含量为 5% 时，随着细粒含量 的增加，孔隙率下降较快。当水泥含量为 7% 和 10% 时，随着细粒含量的增加，孔隙率下降的幅度变小，趋 于平缓。 3. 3 50 次冻融循环后的冻胀性能
级配碎石掺水泥硬化后其实己成为一种混凝土结 构，考虑到这种混凝土结构在长期冻融环境下冻胀性 能可能发生变化，故进行本项试验。试件采用水泥掺
铁道建筑
2014 年第 8 期
Ｒailway Engineering
79
文章编号： 1003-1995( 2014) 08-0079-04
哈大高铁路基用掺水泥级配碎石冻胀特性试验研究
田士军
（ 中铁第一勘察设计院集团有限公司 地质路基设计处，陕西 西安 710043）
哈大高铁冻胀问题
哈大高铁冻胀问题然而，哈大客专在开通之前，遭遇了两大挫折。
一是2011年7月份，哈大客专的老总杜厚智因贪腐问题被“双规”，二是2012年下半年哈大客专被发现由于工程偷工减料导致路基出现大面积冻胀问题。
而老总被抓和工程质量问题之间，又存在着千丝万缕的关系。
据一位接触过杜厚智的人士称，杜这个人不仅贪，而且横，事无巨细，他都要管。
“一般的老总也就是在工程招投标和大型物资采购这些大节上贪点，杜这个人是哪个环节都要捞一把，甚至连办公室一次性纸杯这种事他都要管。
”哈大客专公司包括助勤人员，一共80多人，有7位副总经理，只有杜厚智有签字决策权，包括找商业银行贷款、物资采购、质量监理等多方面工作。
在杜尚在位期间，哈大客专就出现大量工程质量安全事件，包括路基沉降超标、道砟中出现异物等问题，一些在建桥梁甚至出现部分坍塌事故。
2012年下半年，哈大客专路基出现大面积冻胀。
一位铁路工程领域资深人士表示，哈大高铁与京沪相比，处于高纬度的寒带，最低气温能达零下40度左右，气温的巨变对路基、钢轨、接触网等都有更高的材料和施工要求。
东北地区由于冬夏季温差巨大，容易出现路基冻胀。
在这种区域，设计、建设高铁时，要控制路基中水的含量，让水分冬天一冻，刚好把路基中的缝隙填满，不会过度膨胀，这样路基就不会随着天气变化出现冻胀循环。
如果未在设计和施工中有效防止高寒地带的路基冻胀，则会使铁轨不平顺，这对使用无砟轨道高速度运行的客专来说将是致命：一、无砟轨道一旦铺好，则无法再通过填埋道砟来平顺轨面。
二、哈大客专设计时速350公里，平均运行时速300公里，一旦路基沉降超过高铁施工标准要求，则会出现列车颠簸甚至倾覆的危险。
原铁道部副部长卢春房在2012年8月份举行的铁路工程质量会议上点名批评了哈大客专路基大面积冻胀问题，并指出这些质量问题根子在于施工单位只重视企业效益和工程进度，而忽略了工程质量。
本报记者掌握的一份《哈大客专沈哈段路基冻胀变形地段轨道分析及处理意见》由铁一院轨道所出具，意见得出结论：路基变形引起轨道面高程发生变化不仅造成偏差超限，而且对轨道平顺性也有影响，在路桥、路涵过渡段存在沉降及变形差，较大的变形差值在短距离内不能平顺过渡，容易引起较大的轨道不平顺。
试析严寒地区高铁路基冻胀原因及其处理措施
试析严寒地区高铁路基冻胀原因及其处理措施摘要：由于严寒地区恶劣的气候及特殊的地质特点，使得高速铁路在严寒地带常遭受损害，如何维护好高速铁路在严寒地区的正常运行，使其不因冻胀而遭受损害，已成为我们高铁施工建设中关注的重点和迫切需要突破的关键点。
因此，本文主要在分析影响路基冻胀原因的基础上，提出有关的解决措施，例如改变土壤的水分含量、改良土质及改变高铁路基的结构形式等，旨在促进我国高速铁路在严寒地区施工建设这一伟大的事业。
关键词：严寒地区；高铁路基；冻胀；原因；措施随着现代社会经济的高速发展及科学技术的日渐改善，高速铁路的建设也越来越普及，并在这几年里得到了快速的发展。
尤其是在严寒地区高速铁路的建设如川藏铁路、青藏铁路的开通，更是填补了我国高速铁路在严寒地区施工方面的空白，大大为我国在严寒地区修建高速铁路积累了丰富而宝贵的经验。
但与此同时，由于严寒地区恶劣的气候及特殊的地质特点，使得高速铁路在严寒地带常遭受损害。
如何维护好高速铁路在严寒地区的正常运行，使其不因冻胀而遭受损害，已成为我们在严寒地区高铁施工建设中关注的重点和迫切需要解决的突破点。
因此，只有正确分析好严寒地区高铁冻胀的原因，并找出有关的解决措施，才能促进我国高速铁路在严寒地区施工建设这一伟大的事业。
1严寒地区高铁路基冻胀的原因分析造成高铁路基在严寒地区产生冻胀的原因有很多，一是由于气温问题及水分流失的不平衡使得聚冰层形成，二则是由于严寒地区特别是高纬度高海拔地区的土质造成的。
1.1严寒地区温度低造成的影响严寒地区特别是高纬度地区的气温低是造成高铁路基膨胀的大原因之一。
由于在严寒地区，冬季里严寒干燥会持续很长的时间，而春季和秋季又十分的干旱多风，不仅蒸发强度大，而且持续的时间也很长，而这些严寒地区最低温甚至可达到-30℃，而负温又是造成高铁路基出现冻胀现象的必要条件，同时土体会在负温的环境下产生冻结，其特性也会随着气温的变化而变化。
在相对范围内，负温越大，土的冻胀程度也会越严重，直到达到相对范围内的最大值，才会渐渐趋于稳定。
高铁路基冻胀机理及防治措施研究
高铁路基冻胀机理及防治措施研究摘要：城市发展中，高铁成为城市范围内交通轨道运营的重要组成部分。
但在建设高铁项目时，由于高铁建设环境的特殊性，项目施工中的难度较大。
基于此，本文主要对高铁路基冻胀机理及防治措施进行研究，详情如下。
关键词：精密工程测量技术；高铁工程；建设应用引言高速铁路目前已经遍布全国，促进了我国交通运输行业快速发展。
这种高速度、高舒适性以及高安全性的交通运输工具，满足了大众的交通需求。
我国寒冷地区的路基施工中，冻胀与翻浆是常见的问题，也是普遍存在的问题，其主要体现在路基施工中，水泥混凝土的错缝现象、短板和沥青路面的开裂现象等。
寒冷地区出现这种路基施工问题主要原因是随着时间的推移，气温不断下降，当温度下降至零摄氏度以下时，路基缝隙中的水分会逐渐形成冰晶体，而在温度持续下降过程中，受到引力与压力差的影响，冰晶体附近的土粒又会在充分吸附薄膜水后开始在道路层中由下至上的移动。
在移动的过程中还会受到未冻区域水源的供应，导致水源也开始运动，在冻界限促进聚冰区的形成。
这样一来，就会导致路面出现冻裂与隆起的现象，最终形成冻胀。
当寒冷地区进入3月份后，温度又会不断上升，路面开始解冻，但是其内部的水分不能有效排除，导致土基的强度逐渐变弱，最终在过往车辆特别是重车荷载的作用下出现翻浆的现象。
1路基冻胀影响因素回填土的压实度同样也是土体冻胀的影响因素之一。
土体压实度又称夯实度,是土或其他筑路材料压实后的干密度与标准最大干密度的比值。
它表示的是回填料压实后的密实状态以及土的其他物理特性,是控制路基填料压实质量的标准之一。
改变填料的压实度并不会影响其含水率,但是土颗粒间排列越紧密,其孔隙率就会相应越小。
当填料中含水量相同时,压实度小的土体,其孔隙率就相对较大,水分就更容易通过结构内的毛细孔道发生土层区域间的运动,当土体温度达到冻结温度时,水分会通过毛细孔道由高温区域向低温区迁移,结构内部的自由水向冻结面聚集,土颗粒间的孔隙被充满后不断膨胀,导致土体体积增大,从而引起路基冻胀的发生。
季节性冻土地区高铁路基冻胀规律及防治对策研究
石刚强：季节性冻土地区高铁路基冻胀规律及防治对策研究・99・DOI：10.13379/j.issn.1003-8825.2019.03.19季节性冻土地区高铁路基冻胀规律及防治对策研究石刚强(中国铁路总公司工程质量监督管理局，北京100844)摘要：哈大高铁是世界上首条投入运营的新建高寒季节性冻土地区高速铁路。
通过对哈大高铁路基冻胀监测数据综合分析，研究了路基冻胀发展变化规律，结果表明：路基冻胀发展包括初始波动、快速发展、稳定维持和融化回落期4个阶段，最大冻结深度普遍大于标准冻深；冻胀变形总体可控并趋于稳定，冻胀变形主要集中在表层级配碎石层，较高的路基含水率加剧了冻胀变形。
建议后续路基冻胀防治应对设计冻深根据填料类别等因素进行修正，采用路基基床级配碎石掺水泥不冻胀整体结构，将冻胀观测结果作为沉降评估的重要依据。
关键词：高寒季节性冻土地区；高速铁路；路基工程；冻胀；防治对策；工程质量中图分类号：U416.1+68文献标志码：A文章编号：1003-8825(2019)03-0099-050引言我国季节性冻土主要分布在东北、华北、西北等高纬度地区，占国土面积的53.5%⑴，其中冻深超过1.5m的季节性冻土区域约占国土面积的37%o季节性冻土区的铁路路基因处于开放的大气环境中，经受周期性冻融循环作用，随着寒季填料中水结成冰和暖季冰融化成水，路基面会产生冻胀抬升或融化下沉现象。
当不均匀的冻胀引起轨道几何尺寸超过容许偏差时就形成了冻害，严重影响线路的正常运营。
穿越我国东北地区的哈大高速铁路是我国在高纬度严寒地区设计建设的标准最高的无祚轨道高速铁路，于2012年12月1日开通运营，线路全长903.939km,正线路基长231.245km,其中无祚轨道路基长181.97km。
沿线最冷月平均气温-3.9~ -23.2咒，极端最低温度-39.9最大季节冻土深度93-205cm,每年从10月底开始冻结，次年4 ~5月全部融化。
路基回填冻胀土的处理措施
路基回填冻胀土的处理措施1. 路基回填冻胀土可真是个麻烦事儿，就像一颗不定时炸弹，不知道什么时候就会把好好的路基给搞坏。
那怎么办呢？咱得先把冻胀土挖出来。
就好比家里有了坏东西，肯定得先把它清理掉呀。
我曾经见过一个工程，那路基因为冻胀土开始鼓包，后来他们把那冻胀土挖走后，情况才开始好转。
2. 挖走冻胀土之后，可不能就这么空着呀。
得换上好土，这好土就像是一群听话的士兵，能稳稳地守住路基。
比如说，我的一个朋友做的项目，他们换了一种排水性特别好的土，就像给路基穿上了一件干爽的防护服，路基再也没出过冻胀的问题。
3. 还有啊，在回填的时候，要分层压实。
这就像盖房子，每一层都得夯实了，不然房子会塌，路基也一样。
我在施工现场看到过，那些工人要是不压实，监理就会大喊：“你们这样干，这路基能好吗？就像搭积木不搭稳，一下子就倒了！”4. 排水措施可不能少啊。
冻胀土为啥会冻胀？水太多了呗。
这就好比人喝太多水会水肿一样。
得设置排水管道，把水引走。
我记得有个工程，他们在路基两边挖了很深的排水沟，就像给路基挖了两条护城河，水都流走了，冻胀土的问题也减轻了好多。
5. 要是能在土里面加点添加剂就更好了。
比如说石灰，它就像一个神奇的小助手，可以改善土的性质。
我认识一个老师傅，他就喜欢用石灰，他说：“这石灰一加进去，土就像变了个性格，不再那么调皮捣蛋（冻胀）了。
”6. 保温措施也很关键。
可以用一些保温材料把路基包起来，就像给它盖了一床厚被子。
我看到过有的地方用聚苯乙烯泡沫板，那效果，就像冬天给树根裹上稻草一样，能保持温度，让冻胀土没那么容易冻胀。
7. 对路基的设计也要讲究。
不能让水都积在路基里，得有一定的坡度。
这就像滑梯一样，水要能顺利滑走。
有个设计师就跟我说：“你看这路基，要是没个坡度，水就像被困住的小兽，到处乱撞（导致冻胀）。
”8. 监测也不能落下呀。
要时不时地看看路基的情况，就像医生给病人做检查一样。
如果发现有冻胀的迹象，就赶紧采取措施。
哈大路右幅路肩冻胀现象的调查和整治方法的探讨
２ 哈大高速公路右幅硬路肩冻胀情况
哈大高速公路 哈尔滨 至肇 东段 从 １９ ９ ８年 开 始 ， 逐渐 出 现冻胀现象 ， 其路肩及路面病害表现在 以下几个方面 ： ２ １ 冬季路面与路肩形成 台阶 ． 路肩高 ， 路面低 ， 这种现象从 哈尔滨至肇 东段普遍 存在 ， 最严重 的地段 ， 二者高差达 ６ ｍ。 ｃ ２２ 路面与路肩 出现水平裂缝 ． 这种现象从哈尔滨至肇东段也 普遍存在 ， 肩与路面 且路 １ Ｔ叶 ， ．平裂缝也越宽 ， Ｌ ＿ ＿ 的高差越大 该水 裂缝最大宽度达 ５ｍ ｃ。
分离最宽处达 ４ ｍ， ｃ 如不 及时对 此问题进行处理 ， 雨季 的雨水
从 哈尔滨至肇东沿线上很多 路段右半 幅路面 开裂 ， 裂缝 纵 向 、 向均有 所 见 ； 些纵 向裂 缝在 平 面上 延续 几 十米 。 横 有 而左 侧半 幅路 面虽有部分开裂 现象 ， 不及 右侧 半幅 路面开 但 裂 的严重 ， 这也证明 由于右路肩的冻胀 破坏 而引起 的右侧 路
哈大高速公路 于 １９ ９７年 底建 成之 后 ， 哈大 右 幅路 肩 出 现破坏现象 ， 必须进 行改 造 。为 此 ， 省公 路设 计 院组织 设 计 代表 ， 对哈大高速公 路右半 幅硬路 肩进行 了现场勘 察。１９ ９８ 年 ５月完成施工 图设 计 ， 同年 完成 施 工。施工 中 ， 对原 路基 有翻浆 的路段进行 了换 填砂 砾处 理 ， 处理长度 ３２ ｍ， ２０ 增加砂 砾３３ ６２ ９ ． ｍ 。该 路段 路面为水 泥混凝土 ， 两侧为水 泥混凝 土 路肩 。 ． 右半 幅的硬路 肩采用 以下结 构形 式 （ 图 １ ①水 泥混 见 ） 凝 土面层 ： １ ｅ 宽 １６ ｍ； ％ 水 泥稳定 砂砾 ： １ｅ 厚 ８ｍ ９ ｅ ②６ 厚 ６ｍ 宽 ２ ７ ｍ； 黏性 土路基。 ４ｃ ③ 哈大 高速公路 扩建 工程于 １９ ０ ９ ６— ５开 工 ，９ ７—１ １９ ０月竣工 ， １９ ０ ０ ９ ８— ５～ ７为迎接交通部的验收 ， 对哈大路 右幅路肩 进行 了改造 ， 由于改造 时 间正逢雨 季 ， 硬路 肩基 层 和路 基 的水 分 不能排 出， 造成 每年的冬季 ， 哈大 路右 幅硬 路肩年 年冻胀 ， 冻 胀最 高处达 ５ ｍ之 多， ｃ 同时造成硬 路肩和 行车道板 的分 离 ，
铁路路基冻害分析及整治
铁路路基冻害分析及整治铁路路基冻害分析及整治【摘要】铁路路基冻害与寒冷气候有关是多年冻土地区铁路线路上分布很广和常见病害。
在低温季节冰冻线能达到相当深度。
在上述地区的铁路路基由于基床土质、水和温度的不利组合。
基床土冻结引起线路在纵向上短距离或左右股道产生凹凸不平的不均匀冻胀而构成冻害。
路基冻害有着分布广、时间长、工作量大、影响行车安全及平稳性的程度严重等特点。
在哈局管内各种路基病害中占首位特别是哈局内线路基础有四、五十年的历史由于当时的技术人员对冻土的研究缺少经验施工时对冻土没有充分认识多采用普通的施工方法致使多年来一直普遍存在着不同程度的路基病害。
病害也呈现出多样化。
经常会出现冻胀、冻裂、路基下沉、路基边坡或路堑边坡坍塌等现象。
给线路的养护维修增加非常大的工作量。
路基冻害的存在不仅加大养护维修工作量。
影响了正常的维修工作。
加大了维修成本。
并由于其造成的线路状态的不稳定。
从而使线路质量下降。
直接影响行车安全。
对此我针对路基冻害的特点将冻害的成因冻胀过程及路基冻害的整治结合具体实例加以论述。
【关键词】路基病害整治方法线路两侧油井遍布楼房林立自然植被不同程度遭到破坏加之1998年__特大洪水影响地下水位升高线路标高相对降低。
路基长期处于浸泡状态。
（1）冻害概况自20__年12月30日起滨洲线部分区间无缝线路发生特大冻害据20__年4月统计滨洲线无缝线路上发生冻害1336处延长19.134公里其中：冻高51-毫米的大冻害发生80处延长1.300公里；冻害毫米及以上特大冻害共发生9处延长0.131公里这些冻害分布在滨洲线94公里无缝线路上占滨洲线总数34.4%最大冻高达270MM,最大日冻高平均为6MM线路发生冻害处所之多冻高之大冻害分布之广冻害变化之快都是前所末有的。
给线路养护维修带来极大难度对行车安全构成严重威胁。
滨洲线无缝线路冻害具体情况详见表一《冻害汇总表》冻高51MM及以上特大大冻害具体位置详见表二、表三《冻害登记表》 2、冻害产生的原因分析（1）路基填土为粘砂土砂粘土及盐碱土这些土的颗粒很小有较强的水化能力能吸附大量的结__；同时它们又具有一定的透水性使水分的转移能够实现这样在负温条件下土的大孔隙中先发生水的结晶这种冻晶体逐渐增大吸引自由水后便开始吸引结__随着冻晶体的增长冻结区内土粒的结__膜很快减薄从而增大了对水的吸引力造成了由非冻结区边界的水分迁移使水晶体进一步扩大水分相对集中形成冰夹层使土体冻胀加速。
冬季自然灾害对高寒地区高速铁路的影响及应对措施
运营管理冬季自然灾害对高寒地区高速铁路的影响及应对措施宁红军（中国铁路沈阳局集团有限公司，辽宁沈阳110001）摘要：哈大高速铁路是世界上第一条高寒地区高速铁路，横跨我国黑龙江、吉林、辽宁三省，从冰城哈尔滨直通海滨城市大连，冬季自然环境恶劣，大风、冻雨、冰雪等自然灾害对铁路行车设备影响较大。
通过对高寒地区冬季自然灾害进行分析，总结高速铁路运营中受冬季自然灾害影响的特点，分析高寒地区冬季自然灾害对高速铁路的影响，并针对性提出应对措施，可进一步提高高速铁路应对高寒地区冬季自然灾害的能力，保证高寒地区高速铁路安全运行。
关键词：高寒地区；高速铁路；行车安全；冬季自然灾害；哈大高铁；铁路安全中图分类号：U292.4 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2023）11-0101-04 DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2021.10.04.0010 引言随着我国高速铁路快速发展，全国高速铁路已形成系统运营网络，高寒地区的高速铁路成为网络运营中重要的一环。
哈尔滨—大连高速铁路（简称哈大高铁）地处我国东北高寒地区，冬夏温差大、南北温差大、昼夜温差大，季节性灾害多发。
自然灾害对高寒地区高速铁路产生影响时，会降低线路通过能力［1］，甚至中断运输，进而成为路网的瓶颈。
因此，对哈大高铁冬季自然灾害进行分析，提出应对措施，以保证高寒地区高速铁路安全有效运营，是亟待研究的课题。
1 高寒地区冬季自然灾害分析高寒地区对高铁行车设备和列车运行秩序影响较大的冬季自然灾害主要为以下几类。
1.1 大风 哈大高铁地处我国东北高寒地区，该地区是西伯利亚冷空气和海洋暖流交汇处，受环境和地形影响，风力较大且持续时间长，而冬季树木凋零、草丛枯萎，植被作为天然屏障的防风能力减低。
因而我国东北高寒地区冬季较其他季节风力更大、更迅猛，遇风雪交基金项目：中国铁路沈阳局集团有限公司科研计划项目（2022006）作者简介：宁红军（1972—），男，总调度长，高级工程师。
季节性冻土区高速铁路路基防冻胀设计优化
１ ４ ． ５ ６ ％， 均不 大于 １ ５ ％， 满 足《 铁 路 特 殊 路 基 设 计 规 范》 （ Ｔ Ｂ １ ０ ０ ３ ５ －２ ０ ０ ６ ） 对路 基填 料 的规 定 。沿 线 基床 填料 颗粒 分析及 含水 率试 验结 果见表 １ 。
表 １ 基 床 填 料 参 数 统 计
李先明 ： 季 节 性 冻 土 区 高 速铁 路 路 基 防 冻 胀 设 计 优 化
９ ７
粗粒 土 细 粒 含量 与 冻 胀 的关 系见 图 １ 。按 照 Ｔ Ｂ １ ０ ０ ３ ５ －２ ０ ０ ６对 不 冻 胀 土 的 定 义 ， 细 颗 粒 含 量 为 １ ５ ％时 ， 土 的冻 胀率 已达到 １ ％ 。 当 细 粒 含 量 超 过 １ ５ ％ 之后 ， 随着 细粒 含 量 的增 加 土体 冻 胀 敏 感性 显 著 增大 。哈 大高铁 按 照平 均 冻 结 深度 １ ． ５ ｍ计算 ， 理 论 上冻胀 量 会达 到 １ ５ ｍｍ， 对 于 高速铁 路 而言变 形很 大 。 这也从 理论 上证 明 了路基 冻胀 的普遍 性 。建议 在后 续 规范修 订完 善 时 ， 应 提 出新 的填 料冻 胀级 别划 分标 准 ， 为设计 和施 工提供 依 据 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ — ０ ５ ． ０ ９ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ６ － ０ ８ — ２ ７
基金项 目： 铁道部科技研究开发计划（ Ｚ ２ ０ １ ２ — ０ ６ ２ ）
作 者简 介 ： 李先 明（ １ ９ ８ ６ 一 ） ， 男， 工程师。
２ ０ １ ６年 第 １ １期
极 为严格 的要 求 。在季 节性 冻土 区如何 将 路基冻 胀 变
形控 制在 一定 范 围之 内是建 造者 面临 的一个 难题 。
在严寒地区高铁路基冻胀产生的原因及整治措施分析
我们发现 ，渗沟设置 能够很好 的改善路堑基床 的水分情况 ，缓 解地下水位 的影响 ，降低路基冻胀 ，这是一种非常有效的冻胀
异常 ，这在很大程度上都为安全行车造成影 响。所 以，分析路 防治 手 段 。 基冻胀发生的 因素 ，根据实际情况予以有效的整 治措施 ，进而 （ ４ ）在路基冻胀变化阶段 ，综合测检列车每两天对哈大高 为严寒地 区高铁的可靠运行给出参照。 铁进行一遍全面 的测检 。综合检测列车根据相关规定 ，即对每 １ 造 成 冻 胀 的 主 要 因 素 小 时２ ５ ０～ ３ ５ ０ ｋ ｍ 线 路轨道 动态质 量容 许偏差 管理值 指标 予 土中细粒土饱和度与水的饱 和度还有冻胀 ，室外环境越凉 以线 路 质 量 检 测 。 冻胀量也随之增加。 哈大 高铁段共 安放 了４ ２ 个 典型观 测断面 ，遍 布于全线 １ ３ 相关文献 显示 ，哈大客专路基冻 胀主要 出现于基床外 层， 个区间 ，其中包括哈大高速铁路沿线路基 重点冻胀区域 。全 面 外层也就是无砟轨道路基 面下方 的四毫米 以内。 相 关规 定指出， 通过路基变形 自动测检参数，统计计算路基冻 胀形态变 化、冻 严寒地区路基基床 外层 范围中填料细颗粒含量不得超过百分之 胀深度对 轨道的影响，分析路基 冻胀 的发展状态 。 五。不过工程过程中无法 有效控制细颗粒 的饱和度 。伴随细粒 对综合测检列车全部一级与一级以上超 限处所 予以静态 复 饱 和度 的提高，土冻胀性敏感性也会随之提升 。细粒饱和度低 核，对相 关晃车区域予以静态测检 。为确保检测 的精准 性，按 于５ ％ 的时候 ，含水 比例 对填料的冻胀无 明显影 响 ；在细粒含 照作业环境依次使用电子水准设备、轨道 几何状态测量 设备 以 量超 过 ５ ％ 的时候 ，含水 比例 的改变对 士的冻胀程度有较 大的 及激 光弦线等测量器 予以全面测检 。 影响 。哈大高铁段环境条件较 差，且负温指数较大 ，其低温环 ３ 结 论 境在世 界高速 铁路 也实属 罕见。大连 年平均 气温为 １ １ ℃ ， 哈 通过哈大高速铁路路基 维护案例 ，构 建了检测 列车 、人 工 尔滨年平均气 温为四摄 氏度 ； 大连 的低 温极值为 ． ２ ２ ℃，哈尔 添乘以及晃车仪检 查与轨道 静态复核 相结合 的检测机制 ，从根 滨 的低温极值为 ． ４ １ ℃； 哈 大段最大冻结指数为 ２ １ ４ ４；大连的 本了解了哈大高铁 全线 轨道 变化 情况 ，进 而为冻胀 的整 治给 出 路基冻 结深 度为９ ３ ０ ａ ｒ ｍ，扶余段的路基冻 结深度为 ２ １ ０ ０ ｍｍ。 了参 照。按照动态测检 ，结合 自动检查 ，以遏制二级 、控制一 我国北方的降雨都集 中于七 、八月 ，雨水流进路基，造成 级为 基点，对 于冻 害上涨 阶段、回落 阶段 的长短波 高低超 限采 入 冬前路基含水量 高，在次年一月份降雪融化，造成冬季地面 取有 效的方法 。对 于季节性冻土路基冻胀融沉 的特性 ，依 附于 冬病夏治 的基本 原则 ，通过预 垫板作业 与调 低铁垫板等措 施 ， 积 水进入 到路基之 中。 有效 的降低 了维护工作量 ， 从根本确保 了高速铁 路的可靠运 行。 ２严寒地 区高铁路基冻胀整治方法 哈大段 高速铁路迄今为止是全球第一条在严寒地区修建的 参考文献 高速铁路 ，而在 哈大高铁开通之前 ，施工方就予 以了封缝 、保 ［ １ ］ 邴 慧，何平 ． 土体 冻结过 程 中的盐分迁 移研 究现状 与进展 温 以及盖缝等冻胀整治手段 ，构建冻胀 自动监测 机制，研究冻 ［ Ａ ］ ． 中国地质学会工程地质专业委员会 ２ ０ ０ ６ 年学术年会暨“ 城 胀变形 的基本模式 ，评定整治情况 ，为整治方式的完 善与线路 市地 质 环境 与工 程 ” 学术 研 讨 会论 文 集 ［ ｃ 】 ． ２ ０ １ １ ，１ ５（ ３ ） ： 维护给 出了参考 。现阶段沈阳局通过动静态 测检 、人工添 乘以 ３８１ — ３ ８６ 及地面检测等相关手段对冻胀区域予 以检查，进 而确保 了动车 ［ ２ ］ 牛 富俊 ，吴 青柏 ，赖 远 明，孙志 忠，冯文 杰 ． 青藏 高原多 组 的可 靠 运 行 。 年 冻土退 化及铁 路路基 工程热稳 定性 ［ Ａ 】 ． 中国地 质学会 工程 （ １ ）在保温方面 ，在 已有纤维混凝 土防水面 、电缆槽盖板 地质 专业委 员会 ２ ０ １ ２年 学术 年会 暨 “ 生 态环境脆 弱区工程地 与 路 肩 外 层 铺 设 六 厘 米 厚 的 ＸＰ Ｓ保 温 板 ，保 温 板 顶 端 放 置 Ｐ Ｖ 质 ”学术论坛论文集 『 Ｃ １ ． ２ ０ １ ２ ，１ ７（ １ ） ：１ ０ ５ — １ ０ ７ 真空膜保护膜 ，在此基础上新浇筑纤维混凝 土防水涂料 ，同时 ［ ３ 】 李 国玉 ，李 宁，牛 富俊，喻 文兵 ，石磊， 毕贵权 ． 高 温冻 要保证防水层顶端不低于百分之四的排水横坡 。通过实 际操作 土 区开放新 型复合 护坡路 堤热稳 定性研 究 ［ Ａ 】 ． 中国地 质 学会 显示 ，路肩与线 间特定的保温环境下，保温位置 的保温效果显 工程地 质专业委 员会 ２ ０ １ ３年 学术年会 暨 “ 生态环境脆 弱 区工 著 ，冻结深度 明显降低 ，冻胀也随之降低 ，不过轨道构架位置 程地质 ”学术论坛论文集 【 ｃ ］ ． ２ ０ １ ３ ，１ ４（ ８ ） ： ８ １ ２ — ８ １ ５ 的冻 胀 并没 有 显 著 的 改 变 ，这 也 从 侧面 证 实 了 局 部保 温 手 段对 【 ４ ］ 刘 升传 ，王连 俊 ，丁 桂伶 ． 青藏铁 路冻 土斜坡 路基稳 定性 于路基 的冻胀存在局限性 。 研究 ［ Ａ ］ ． 中国地质 学会工程地质专 业委员会 ２ ０ １ ２ 年 学术年会 （ ２ ）在封缝方法上 ，用纤维混凝土根据 线路长度方 向每 五 暨 “ 生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集 【 ｃ 】 ． ２ ０ １ ２ ，１ ６ 米增加一道横 向伸缩缝 ，和轨道板底座问也有纵 向伸缩缝 ，利 （ ２）： ２ ９ ４ ． ３ ０ ０ 用密封胶予 以封缝 ，避免地表 水通 过伸缩缝流入路基 。 ［ ５ ］ 李 天霄，付 强，刘东 ． 寒 区冬季 大 田土壤 入渗特 性试验研 轨道板底座和纤维混凝土防水层 间伸缩缝通过 防水钢 片进 究 ［ Ａ】 ． 寒 区水科 学及 国际 河流研 究系列丛 书 ２ ・ 寒 区水 循环 及 行盖缝 。防水钢片均 由不锈钢 制作 而成 ，不锈钢材 的择取要侧 冰工程研 究一一第 ２ 届 “ 寒 区水资源及其可持续利 用”学术研 重于抗老化性、耐久性、温度 变化 适应 性，在封缝措施方法 的 讨会论文集 ［ ｃ ］ ． ２ ０ １ ４ ，１ ５（ ０ ７ ）： ８ ２ １ － ８ ２ ４ ． 基础上通过盖缝手段完善 了防堵 效果 。 ［ ６ １ 王小 军，蒋 富强 ． 青藏铁 路清水 河多年 冻土试验 段路基 典 通过实践显示 ，新的封缝手段对 防止表水进入具有显著 的 型裂缝的解剖与分析 ［ Ａ ］ ． 科技、 工程与经济社会协调发展一一 效果，不过需要对底座间缝隙予以全面 的封堵 ，防止地表水流 中国科 协第五届 青年学术年会 论文集 ［ ｃ 】 ． ２ ０ １ １ ，１ ８（ ９ ） ： ８ ５ １ —
高速铁路路基防冻胀结构设计方法的研究
高速铁路路基防冻胀结构设计方法的研究高速铁路，也叫做城市轨道交通，是以机动化的方式运行的一种快速铁路运输系统。
由于它的特殊的地形和气候条件，高速铁路的路基结构设计方法十分重要，尤其是防冻胀结构设计方法，其设计一定要考虑到气候条件、地形特点、路基物料性质及路基工程施工等因素。
首先，对于地下水位的变化，在路基防冻胀结构设计中应该根据路基施工地点的不同地下水位情况，提出不同的设计方案。
例如，在低水位地区，可以采取侵蚀控制技术，通过设置替代路段，减少路基土壤的侵蚀；在高水位地区，可以采用地下水排放技术，将地下水排放至路基外围，缓解路基水压力。
其次，在路基防冻胀结构设计中，应该考虑路基物料的性质，根据路基的物料性质，采用不同的设计方法。
例如，对于砂土路基，可以采用改良技术，将砂土与砂砾混合使用，提高路基的抗冻胀性；对于粘土路基，可以采用膨胀性材料技术，将膨胀性材料加入路基结构中，提高路基的抗冻胀性。
此外，路基施工的环境温度也是影响路基防冻胀结构设计的重要因素。
对于低温环境，在路基设计中应该考虑保温方法，采用阻热剂和保温层等方法，减少路基冻胀；对于高温环境，应采取降温技术，例如遮阳、通风、沉积技术等，降低路基温度，以防止路基受热膨胀，保持路基结构的稳定性。
最后，对于路基防冻胀结构设计，还可以采用监测技术，对路基的温度、湿度、地下水位等参数进行实时监测，以及路基结构的抗冻胀性能进行实验测试，以便及时发现路基结构的异常情况，及时作出应对措施，保证路基的安全和稳定性。
总之，路基防冻胀结构设计是一项复杂的工程，必须从地下水位、温度、路基物料性质以及施工环境等方面考虑，并采用改良、保温、降温、监测等技术手段才能设计出具有良好抗冻胀性能的路基结构。
因此，研究高速铁路路基防冻胀结构设计方法，对于提高高速铁路路基结构的安全性和可靠性具有重要意义。
季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究
季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究季节冻土区高速铁路路基冻胀机理及规律研究随着我国高速铁路的迅速发展，大面积结冰的季节冻土区高速铁路路基的冻胀问题引起了广泛关注。
为了确保高速铁路的安全运营，研究季节冻土区高速铁路路基的冻胀机理及规律势在必行。
冻胀是指在季节性冻土地区，土壤在冻融循环作用下由于冻水的膨胀而发生的变形现象。
在高速铁路路基上，土壤冻胀会导致路基不稳固、变形、裂缝等问题，严重危及铁路的运行安全。
因此，对季节冻土区高速铁路路基的冻胀机理进行深入研究尤为重要。
首先，冻胀机理主要受冻融循环作用和地下水位变化的影响。
冻融循环作用是指土壤由于温度变化而发生冻胀和融胀的循环过程。
在冬季，土壤中的冻水膨胀会引起路基土体的变形；而在夏季，随着温度的升高，冻水会发生融化，导致土体的回缩。
这种循环过程会不断地使路基土体发生变形，从而增加了路基的沉降和不均匀变形风险。
另外，地下水位的变化也会影响冻胀机理。
当地下水位高于路基底部时，冻融作用会更加剧烈，导致更严重的冻胀问题。
其次，冻胀规律受土壤物理力学性质、水分含量和孔隙结构等因素的影响。
土壤物理力学性质包括土壤的密实度、孔隙度、占空比等。
这些性质会影响土壤的抗冻胀能力和变形特性。
例如，密实度较高的土壤抗冻胀性能较好，而孔隙度较高的土壤则容易发生冻结膨胀。
水分含量对土体的冻融特性也有很大影响。
过高或过低的水分含量都会使土壤的冻胀性能下降，容易引发路基破坏。
此外，孔隙结构也会影响冻胀规律。
孔隙大小和分布对冻结水的排泄和变形具有重要影响。
较大孔隙会容纳更多的冻结水，从而增加冻胀因素。
最后，针对季节冻土区高速铁路路基的冻胀问题，应采取相应的措施来确保路基的稳定和安全。
首先，可以采用地基改良技术，如加固工法、排水工法等，提高土壤的抗冻胀能力。
其次，加强构造设计和施工质量控制，保证路基的稳定性和可靠性。
此外，合理控制路基的水分含量，避免土壤过湿或过干，对减少冻胀问题也有积极意义。
浅谈寒地铁路路基防冻胀施工技术
浅谈寒地铁路路基防冻胀施工技术1.前言随着我国经济的高速发展，在严寒地区进行的路基工程越来越多，标准也越来越高。
但随之而来伴随着的难点就是路基冻胀的处理，路基冻胀使路基产生纵向裂缝、沉降变形等多种病害，直接影响路基的使用寿命和稳定性，对行车安全造成隐患，特别是高速行驶的客运专线。
因此针对路基冻胀产生的原因，在施工过程中采取针对性的施工处理措施，保证路基的整体稳定性和使用寿命。
本文结合我公司哈大高铁路基施工的工程实例，总结了防止及减少高寒地区路基冻胀的一系列施工技术，为后续在高寒地区进行路基施工积累了相关的施工技术和施工经验。
2、工程实例新建铁路哈尔滨至大连客运专线自大连起，向东北与既有哈大铁路并行，纵穿辽宁、吉林、黑龙江三省，沿线属中温带亚湿润季风气候区，四季分明，春季干旱多大风，夏季湿润多降雨，秋季凉爽多早霜，冬季寒冷而漫长。
极端最低温度-39.9℃～-32.8℃。
第二项目经理部施工段里程为DK650+213.4～DK674+464.69，线路全长24.25km，位于吉林省内。
桥梁总长约18.487km，占标段总长度的76.24%；其中路基3段，总长约5.76km，占标段总长度的23.76%；路基地层主要有冻胀性粉黏土和弱膨胀性泥岩等，部分路基是以填、挖相间形式通过，工程对路基工后沉降有极其严格的标准。
3、路基产生冻胀病害原因分析根据以往在季节性冻土地区路基施工过程中，发现部分路基出现不同程度的翻浆、纵向裂缝、弯沉指标超标以及不均匀下沉变形等病害。
经过研究人员分析，发现主要病害在路基顶面100cm以下，土体有机质含量变低，但含水量较大，路基土胶结成松散颗粒，土体颗粒之间发现残余冰晶，经专家核实，属于季节性冻土造成的冻融现象。
为了解决路基冻融现象，我公司在2008年选取DK654+480～DK654+620段进行了路基填筑试验段研究，联系设计院以及相关专家采用新工艺新技术进行施工，按要求在以下几方面进行了调整。
铁路冻害原因分析及整治措施
铁路冻害原因分析及整治措施摘要：铁路线路的冻害，通常是因为土体在冻结过程中产生冻胀，温度过低的环境下，土壤中的水凝结冻固，并在冻结的过程中产生冰冻层，众所周知水结成冰体积会变大，因此土壤中的水冻结成冰的时候会使土粒的位置移动，路基因此会被抬起或者弄变形，形成土体的冻胀情况。
这种情况将直接影响铁路的行车安全，需要引起高度重视。
关键词：铁路；冻害；整治一、路基工程冻害类型及成因1.路基冻胀路基冻胀成因具体包括以下6个方面：①路基基床设计填筑厚度小于该地区的最大冻结深度；②路基填筑填料不满足非冻胀填料要求，路基填料细颗粒含量超标，造成路基透水性差，不满足填料内细颗粒（细颗粒粒径≤0.075mm）含量＜5%（重量比）、压实后＜7%（重量比），压实后透水系数≥5×10-5m/s的要求；③路基基床下或路基基床表层未设置土工防水材料，或施工不当造成土工防水材料破损、失效，土壤中地下水由于毛细作用而上移或大气降水渗入造成路基含水量升高；④路堑地段渗水盲沟、盲管堵塞，排水不畅，造成路基含水量升高；⑤施工过程中路基顶面横坡控制不严，路基排水不畅，造成路基含水量升高；⑥气候、降雨等其他原因造成路基含水量升高。
2.路堑侧沟平台冻胀鼓裂、侧沟冻胀倾倒铁路路基路堑地段坡脚设2—3m宽侧沟平台，再依次为侧沟、混凝土路肩、路基。
其冻害主要影响因素有：①路堑地段土质为粘性土、黏土等含水量高透水性差的土，及膨胀土等工程性质差的土；②侧沟平台浆砌片石砌筑横坡不足造成积水及浆砌片石防水性差，水渗入平台下土内含水量升高；③春融季节，平台及边坡上积雪融化，冻融循环造成冻害。
3.路堑边坡防护冻融造成溜塌路堑边坡采用带截水槽的M10浆砌片石拱形骨架护坡，内铺六边形空心块，块内种紫穗槐灌木防护。
其病害主要成因为：①春融季节，融化的雪水来不及蒸发，通过浆砌缝隙向下渗透，沿骨架缝隙进入土体，致使土体含水量增加，上体软化，强度降低，引起路堑边坡局部浅层溜塌或防护变形；②春融季节，冷热交替气温变化大，土壤含水量高，冻土表层融化，产生浅层溜塌；③堑顶低洼处，形成凹坑，连续集中降雨积水，积水渗入路堑边坡，致使边坡土体含水量增加，土体软化，边坡局部产生浅层溜坍；④边坡浆砌片石骨架圬工整体性差，骨架内灌木紫穗槐成活率低，植物防护效果欠佳，雨水易于骨架内进入边坡，软化土体[3]；⑤路堑边坡防护截水槽预制块间砌筑砂浆不饱满，雨水流入边坡内含水率升高，软化土体；⑥路堑边坡坡率过陡，自稳性能差，造成局部溜塌；⑦路堑边坡岩层倾角与路堑边坡平行或夹角小，自稳性能差，造成局部溜塌。
哈大高速铁路路基冻胀区轨道不平顺特征分析
哈大高速铁路路基冻胀区轨道不平顺特征分析赵国堂;刘秀波;高亮;蔡小培【摘要】路基冻胀会导致无砟轨道产生结构变形,引起轨道不平顺,直接影响列车的安全、平稳运行.为研究路基冻胀变形作用下无砟轨道不平顺的特征,本文基于综合检测列车测得的动态轨道不平顺数据,利用轨道不平顺波形图、轨道不平顺累积分布和轨道不平顺谱等方法,分析了哈大高速铁路路基冻胀及冻融前后轨道不平顺变化规律.研究结果表明:路基地段高低不平顺波长等于底座板和轨道板跨度,桥梁地段高低不平顺波长等于桥梁跨度;冻胀对路基地段波长10 m以上的高低和水平不平顺影响较大,对中长波轨向不平顺稍有影响,对其他影响较小;冻土融化后轨道不平顺能基本恢复到初始状态,每年的同时期冻胀引起的高低不平顺位置、形状和幅值具有再现性.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2016(038)007【总页数】5页(P105-109)【关键词】高速铁路;高寒地区;无砟轨道;冻胀;轨道不平顺谱【作者】赵国堂;刘秀波;高亮;蔡小培【作者单位】中国铁路总公司,北京 100844;中国铁道科学研究院基础设施检测研究所,北京 100081;北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】U213.21路基冻胀是高寒地区高速铁路冬季的主要病害，也是影响轨道结构平顺性和耐久性的主要因素，对列车运营安全性和旅客乘坐舒适性产生非常不利的影响，严重限制了高速铁路预期效果的正常发挥[1,2]。
哈大高速铁路是世界上第一条在高寒地区建设的设计时速350 km的高速铁路，全长903.9 km[3]。
从以往工程经验看，东北地区普速铁路路基冻胀现象较为普遍[4]，因此哈大高速铁路设计时采取了一系列措施对路基冻胀进行预防[5]。
2012年哈大高铁开通前又对冻胀较大段落进行了设计补强和系统整治，路基冻胀得到了有效控制，但部分地段局部仍存在较大冻胀，引起了轨道不平顺[6]。
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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
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
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。
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 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。
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2－2
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。
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
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。
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。