抗冻胀设计(张红燕)
严寒地区路基防冻胀施工技术
严寒地区路基防冻胀施工技术作者：孙奇来源：《城市建设理论研究》2013年第32期摘要：火车作为一种载客量大、速度快、正点率高、安全性能好的交通工具，已经越来越融入到了民众的生活当中。
也正是如此，一旦列车发生事故，毕竟引来巨大的损失以及人员伤亡。
故此，国家对于列车的安全可谓是高度关注。
而与列车安全息息相关的，首先便是路基的情况。
以下，便是作者个人针对严寒地区的路基基床损害原因，以及防冻胀的相关措施。
关键词：严寒地区;路基防冻胀;列车;施工技术中图分类号：TU71文献标识码：A一、路基冻害原因（一）颗粒的含水量大多数人都会认为，含水颗粒在冻结的时候会产生冻胀，但其实不然。
根据查阅的相关文献以及资料显示，想要含水颗粒产生冻胀，则需要颗粒的含水量超过一定界限，而这个界限称之为起始冻胀含水量。
不仅如此，起始含水量与颗粒塑限和干容重有着不可分割的关系。
同时，还与它的密闭性有着密切关联。
比如，在封闭的空间当中，含水量的多少直接决定着颗粒的冻胀性强弱；相反，如果在非封闭的体系中，就算初始含水量很小，但外界的水源也会大大增加了颗粒的含水量，同样会增加颗粒的冻胀性。
（二）冻胀温度大家都知道，水在零度会冻结，但颗粒当中的水却不是如此。
温度降低到零度的时候，颗粒当中的水往往会出现过冷现象，伴随这个过程出现的就是冻结的起始温度和停止温度两个特征温度。
资料上表明，冻结温度即便是在同一类土壤中也是会随着含水量变化而变化的，成正比关系。
此外，颗粒的分散度、热容、导热系数和颗粒的矿物成分也影响着冻结温度。
（三）填料所用颗粒的粒径填料颗粒的大小也与冻胀性有着密切关联。
当含水量一样的时候，颗粒的粒径越小，冻胀性就越强。
不仅如此，填料的矿物成分对冻胀性也有关系。
比如，粘土性矿物类，高岭土最强，其次是水云母，最后才是蒙脱石。
至于那些沙粒和粗颗粒，由于它们含水量少或者没有水分，也就不会发生冻胀现象。
（四）填料的压实情况除了颗粒的含水量、冻胀温度和颗粒粒径之外，填料的压实情况也是影响路基冻害的原因之一。
高速铁路路基防冻胀结构设计方法的研究
面积 等 ； ③设 计冻 深 ； ④路 基含 水量 。
１ 防 冻 胀 结 构 设 计 参数 选 择
路 基是 由散 体状 矿 物颗 粒 、 水 和 气 体组 成 的三 相 体 系， 除承 受静 力荷 载和列 车振 动荷载 外 ， 还受 自然 界
各 种 恶劣气 候环 境影 响 ， 尤其 在低 温作 用下 ， 土体 中水
铁
９ ８
道
建
筑
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ３ ． １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ９ ８ — ０ ３
高速 铁 路 路基 防冻胀 结构 设 计 方法 的研 究
祁 辉 ， 胡相 钰 ， 李廷 刚 ， 程 爱君
指数 、 土 性参数 、 设计 冻深 等 因素 ； 其 次提 出 了路基 防 冻胀 结构设 计 方法及设 计流程 ， 提 出了高速铁 路路 基 冻深计 算方 法 ； 最后根 据 该方 法进行 了路基 防 冻胀结构设 计 ， 并利 用有 限元 仿真计 算及现 场 实测对该
路基 防冻胀 结构设计 的合 理性进 行 了验 证 ， 实测数 据及 仿真 计 算结 果验 证 了该 防 冻胀 结构 设 计 的合理 性及 该 设计 方法 的有 效性 。
２ ． ２ 填料选 含量 、 细粒 填 充率 、 渗透 系 数 、 比表 面 积 等 ， 其 中细 粒 含 量 （ 粒 径
时 间。 因此 ， 提 出 以下 参数作 为防冻胀 结构 设计 参数 ： ①冻 结指数 指冻结 期 间 每 天负 温平 均 值 的 累计 数 ； ② 土性参 数包括 压实 系数 、 细 粒含 量 、 细 粒 填充 率 、 比表
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随着我国高速铁路（HSR）建设的蓬勃发展，轨道铁路路基的质量越来越重要。
针对地温变化、地质结构复杂等多种条件，路基的设计必须考虑到一定的机械性能以抵抗典型的自然环境因素，从而保证路基的稳定和耐久性。
HSR路基的设计往往需要考虑更高的设计负荷。
此外，典型的路基结构（如水泥混凝土路基）特性不易增加，而铁路路基多处于萎缩期，增大了路基在复杂地质条件下发生冻胀变形的可能性。
为了解决路基冻胀变形，针对HSR轨道路基的防冻胀结构设计方法是一项艰巨的任务。
文章就HSR轨道路基的防冻胀结构设计方法进行研究。
首先，对温度变化和地质环境因素影响下的不同防冻胀结构材料进行分析，总结出具有优良耐冻胀性能的结构材料。
其次，结合HSR轨道铁路路基的质量要求，采用结构宏观分析方法，研究不同设计风格下的冻胀变形情况，并确定合理的设计参数。
最后，将设计方法应用于HSR路基实践中，进行参数调整和结构优化，获得最佳设计方案。
设计HSR轨道路基的防冻胀结构，应从以下几个方面入手：首先，要明确针对地温变化、地质结构复杂等多种条件，HSR路基的设计必须具有一定的机械性能，以保证路基的稳定和耐久性。
其次，应确定路基结构的耐冻胀特性。
有关信息可以通过对现有技术方法和新型材料等进行综合分析而得到。
下一步，应研究典型的路基结构下的冻胀变形情况，并确定合理的设计参数。
根据路基质量要求，采用结构宏观分析方法对HSR路基冻胀变形进行研究，确定最佳设计方案。
基于上述分析，我们认为使用HSR路基防冻胀结构的设计需要考虑的内容有：首先，综合分析不同环境条件下的路基结构，确定具有优良耐冻胀性能的材料；其次，根据HSR轨道路基的质量要求，确定合理的设计参数，以保证路基结构的稳定性和耐久性；最后，采用结构宏观分析方法研究不同设计风格的路基冻胀变形，获得最佳设计方案。
通过对HSR路基防冻胀结构设计方法的研究，缩短了HSR路基的施工周期，减少了劳动力的消耗，同时也提高了路基的机械性能和耐用性。
关于抗冻胀设计规范中冻胀量预报的讨论
１０
注：①该图Ｃ ０．２—１与计算值基本一致（Ｐ６３）｝②该计算值也 与渠系工程抗冻胀设计规范（ＳＬ２３—２００６）Ｐ１３图３．２．２一ｌ粘土冻 深与冻胀量的关系曲线基本一致；③由表可知冻胀置ｈ随冻深增加 而增加，达到不尽合理的地步。
２）图Ｃ
０．２—２粉土的冻胀量图乙一Ｏ、２０
ｚｄ １５４ １８０ ２００ ２００ ２００ ２００ ２００ ２００
ｈ ４．５ ３．８ ３１ ２４ １９ １４ ７．５ ４．０
ｚｄ ２２０ ２２０ ２２０ ２２０ ２２０ ２２０ ２２０ ２２０
ｈ ５７．６ ４４．０ ３４．２ ２６．２ ２０．３ １８．７０ ８．２０ ４．３０
经使用了８ ａ，故对该规范［２］进行了修订，对于冻胀
８０ １００ １５０ ２００ ２．５ １．９ １．０ ０．５
注：①该图Ｃ ０．２—２与计算值基本一致（Ｐ６３），②该计算值也 与渠系工程抗冻胀设计规范（ＳＬ２３－－２００６）Ｐ１４图３．２．２—２基本一 致，但因ＳＬ２３－－２００６规范中的冻胀量ｈ＝Ｏ～ｌＯ ｃｍ，划成６个格。故 笔者莺新计算乙＝１０ ｃｍ各Ｚ０条件下的数据；③显然冻胀量ｈ随 冻深增加而增加是不合理的。
ＺＩ－ＩＵＡＮＧ
（１．Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｔｅａｍ ｏｆ Ｂａｏｑｉｎｇ
Ｇｕａｎｇ－ｊｉｎｌ，ＹＩＮ
Ｙａｎ－ｄｏｎｇｚ，ＬＩＵ Ｙａｎ－ｈｕｉ３
Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｂａｏｑｉｎｇ １５５６００。Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ。Ｃｈｉｎａ；２ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｗａｔｅｒ １５２０００，Ｃｈｉｎａ｝３．Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｉｎ
北方地区渠道衬砌工程抗冻胀设计及建议
冉 忠 明
１ ５ １
【 节 水灌 溉 】
北 方 地 区 渠 道 衬 砌 工 程 抗 冻 胀 设 计 及 建 议
冉 忠 明
（ 呼伦贝尔 市阿荣旗水 务局， 内蒙古 阿荣旗 １ ６ ２ ７ ５ ０ ）
［ 摘
要］ 从北方地 区近几年建设 渠道 防渗抗冻的实际情况 出发 ， 全面论述 了防渗抗 冻计算过程、
采 取对 粘性 土压实 或强夯 来提 高基 土密实 度 的抗 冻 措施 。在 渠道施 工 过 程 中按 照 施 工要 求 ， 分 层 辗 压
解 决 问题 的措 施 及 经验的 总 结 ， 对 下一 步北 方地 区渠道 防渗抗 冻 的 实施 奠 定 了良好 的技 术基础 。
（ 关键词 ］ 北方 ； 防渗 ； 抗冻； 措施
中图分类号 ： Ｔ Ｖ ６ ９ ８ ． ２ ６ 文章标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ９— ０ ０ ８ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２— ０ １ ５ １ — ０ ２
３ ． ２ 断面 形式 采 用
候， 全 年有 一半 是 冬 季 ， 气 温 变化 存 在 明显 的季 节 性 ， 多年平 均气 温 为 ２ ． ２ ℃， 多年 平 均 无 霜期 为 １ ３ ４ ｄ ， 最 大 冻 土深 为 ２ ． ７ ｍ。冬 、 春 季 地下 水 埋深 ２ ｉ ｎ ， 靠 近 河
（ ２ ） 对 于北 方 缺水 地 区水 稻 实 行 分 组 泡 田， 可 以 减 少泡 田期 用 水 量 ， 灌 区 面积 越 大 ， 减 少 的用 水 量 越 多， 水 的利用 效益 越 高 。 （ ３ ） 水稻 实行 分 组 泡 田 ， 可 以 减 小 灌 区 设 计 灌 水 率值 ， 从 而 降低 工程 规模 ， 减少 投资 。对 于 已建 枢纽 工
红旗干渠改线工程抗冻胀设计
［ 收稿 日期 ］０ ０— ３一ｌ ２１ ０ ５ ［ 作者简介 】 曼 （ ９ １一） 女 ， 龙 江哈 尔滨人 ， 李 １８ ， 黑 助理 工程 师 ； 洪 岩 （ ９ ８一） 男 ， 龙 江 绥 化 人 ， 理 工 程 师 ； 冰 李 １７ ， 黑 助 王
（９ １ １８ 一） 女 ， 龙 江 哈 尔滨 人 ， 理 工 程 师 。 ， 黑 助
３ 抗 冻 胀设计
３ １ 设 计 冻 深 ．
为求 基础 设计 冻 深 ， 要进 行 工程 地 点 的设计 冻 深计 先 算：
ｚｄ＝ ｄ 巾ｚ
式中 ： ｈ为地表冻胀量 ，ｍ； 为冻前天然地表 或设 计地 面高 ｃ Ｚ （） １ 程算起 的地 下水位深度 ， 取 ＝１０ｃ ５ ｍ。ｈ 为基础 结构下冻 ｉ
２ 工程 背 景
红 旗 干渠 为东 城 水 库 和 红 旗 水 库 供 水 干 渠 ， 旗 干 渠 自 红
深度 ， 取 。坡 面 ） Ｚ ；渠 底 ）＝１５Ｉ。 （ ＝ （ ． Ｉ Ｔ
北引 总干渠末端乌南段 桩号 １３＋ ７ ４ ２处开始 ， １ 到红旗水库进 水 闸止 ， 长 ３． ３ｋ 全 ９４ ｍ。现 状 渠 底 宽 为 １ 水 深 １９ ２ｍ， ．０～ ２４ 纵 向 比 降 １２５ ０～ １ １ ０ ， 状 过 流 能 力 为 ． ０ｍ， ／ ０ ／ ００ ０ 现 １． ４ｍ ／ 。本次红旗干渠改线 段 为现红 旗干渠 的 ３ ９ ２ ｓ ２＋１０ ５
＝
（） ２
蓦
㈩
式 中 ： 为渠 系工程 的设计冻深 ， 为 日照及遮 荫程度修 ｍ；
正 系数 ； 为 地 下 水 影 响 系数 ； 为 历 年 最 大 冻 深 ， 取 Ｚ ｚ ｍ， ＝２９ｍ；ｔ 系 数 ， ｄ（ 面 ）＝０ ６ ， （ 底 ）＝０６ ； ． ｏ为 取 坡 ．８ 渠 ．４
严寒地区建筑结构防冻胀
严寒地区建筑结构防冻胀
防冻剂、引气剂的作用机理：
防冻剂通过降低水的冰点，从而起到防冻的作用。引 气剂的作用机理：当混凝土中掺入引气剂后，引入了大量 均匀分布的微小气泡，由于气泡的可压缩性，因而可以缓 解结冰产生的膨胀压力。同时，气泡还可以容纳自由水的 迁入，因而可以大大缓解渗透压力，引气剂对混凝土抗冻 性的改善不是百分之几十，而是几倍甚至几十倍的提高.防 冻剂是在施工的时候防止混凝土冻结带来的施工不便,甚至 影响混凝土的强度而添加的.而引气剂主要是针对于建筑物 的使用过程中,防止其冻融循环造成的破坏 。
一月中旬哈市日均最低气温以达-25摄氏度
严寒地区建筑结构防冻胀
建筑结构防冻胀问题：
主体结构（地上）
防
冻
胀
问
题
基础及相关
（模）
严寒地区建筑结构防冻胀
建筑结构主体防冻胀问题：
根据JGJT_104-2011《建筑工程冬季施工规程》 一、在气温未降至连续五日5℃以下时，可正 常施工，即通过平时加快施工，保证工程质 量。
建筑结构冬期越冬维护措施
汇报文件
严寒地区建筑结构防冻胀
建筑结构防冻胀的意义
哈尔滨位于祖国极寒地 区，是我国纬度最高的省会 城市。
本地区每年越冬时间近 5个月，冬季气温低，做好 越冬维护，保护建筑工程成 品不受冻胀侵害，对于建筑 工程质量具有重大意义。反 之，对于工期、成本均有重 大损害。
严寒地区建筑结构防冻胀
严寒地区建筑结构防冻胀
裸露于室外的钢筋外套PVC管，防止其因为长期暴露于空气 中而导致锈蚀、老化等
严寒地区建筑结构防冻胀
小结：
通过以上越冬维护措施，可以比较有效的 完成本项目未完工工程的冬期防冻胀工作，进 而保证项目工程、成本等要求。
寒区铁路路基防冻胀设计中冻深计算方法的探讨
式 中，
为 冻 结 深度， ｎ ｌ ； Ａ为 土 的导 热 系数，
ｋ ｃ ａ ｌ ／ （ ｌ ・ ｈ ・ ｃ Ｉ ＝ ） ； 为 冻 结 期 的平 均 气 温 ， ℃； Ｔ为 冻 结
延续 时 间 ， ｈ ； Ｑ为 融化潜 热 ， ｋ ｃ ａ ｌ ／ ｍ （ Ｑ＝ ８ ０ （ 一 ）×
路路 基 防冻胀 设计 的 冻深公 式 ， 并对计 算 求解步骤 和设 计参 数进行 了探 讨 ， 对现 场 实测和有 限元 计算 结
果进 行 了比较 ， 说 明采 用推 荐 方 法较 接 近真 实值 。
关键 词 ： 铁 路路 基 冻深 计算 防冻胀
中图分类 号 ： Ｕ ４ １ ６ ． １ ６ ８ 文献 标识 码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ － １ ９ ９ ５ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． １ ８
铁
道
建
筑
５ ７
２ ０ １ ３年第 ２期
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ ． ０ ０ ５ ７ — ０ ３
寒 区铁 路 路基 防冻 胀 设 计 中冻 深 计算 方 法 的探 讨
王仲 锦 ， 叶 阳升 ， 闫宏 业 ， 张千里 ， 程 爱 君
（ 中 国铁 道 科 学 研 究 院 铁 道 建 筑 研 究 所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
摘要： 在 寒 区修 筑 高速铁路 ， 冻深是 防 冻胀设 计 的主要技 术指 标 ， 目前 我 国《 铁 路 特 殊路基 设 计规 范》 中 没 有计 算冻 结深度 的公 式 。本 文分 析 了 国 内外冻 结 深度 的计 算 方 法 ， 提 出选择 改进 Ｂ ｅ ｒ ｇ ｇ ｒ ｅ ｎ法作 为铁