冻土地区路基的主要病害分析与防治措施
季冻区路基病害的常见原因与防治措施
季冻区路基病害的常见原因与防治措施首先概述了季冻区公路路基施工的重要性与施工特点，论述了季冻区公路路基病害情况与常见原因，最后提出了相关防治措施：路基填筑材料的控制、路基压实度控制、结构物台背回填控制和其他措施等。
标签：季冻区；路基；病害；防治措施当前随着我国交通现代化建设的迅猛发展，我国公路建设取得了前所未有的成果，特别是在季冻区的公路越来越多，随之发生的一些工程质量问题也引起了社会各界的高度重视。
而当前很多季冻区的公路路基设计采用较低的技术标准，季冻区的公路路基施工土方工程量巨大、分布不均匀，施工质量往往要求不严，并且桥涵、隧道、附属设施互相交错，对后期维护的要求更高，虽然主管部门对设计、施工、监理也加大了管理力度，但是季冻区路基建设质量在一定程度上仍然存在值得注意之处，严重影响着行车安全。
本文具体探讨了季冻区路基病害的常见原因与防治措施，总结如下。
1季冻区公路路基施工的重要性与施工特点当前随着我国季冻区公路运营路基的病害相当严重，同时高速公路和国道路龄的增大，路基病害也日趋严重。
随着我国国力的增强及人们生产、生活要求的不断提高，国家对季冻区公路的扩能改造也日益增多，每年都投入大量的人力、物力、资金用于维护和整治。
而在季冻区公路路面结构设计中，路基施工质量的好坏直接影响到路面结构的安全性以及工程的经济性，同时还与土质、压实度、含水量等有密切关系，其中土基的回弹模量是影响结构层厚度最敏感的参数之一，土基回弹模量较小的变化，路基的回弹模量受重复荷载作用的影响，对结构厚度将产生较大的影响，这些因素又与施工质量密切相关。
在施工中，其存在如下特点：（1）由于路基存在沉降和稳定问题，特别是高路基可能发生的稳定性问题，要求其施工质量高，因此无论对压实标准的控制、填料的选择、排水措施、基底的处理等方面都要求比较高。
（2）季冻区公路路堤的所需土方量很大，因此需要加强机械化作业，从基础的处理、开挖、运送、填料的摊铺、压实均采用一系列的机械进行施工。
多年冻土区道路病害类型及防治措施分析
多年冻土区道路病害类型及防治措施分析摘要：多年冻土及多年冻土区恶劣的环境给工程构筑物的建设及维护带来了极大的挑战。
在我国，多年冻土面积占全国面积的21．5%。
季节性冻土区面积占全国面积的53．5%，多数分布在我国的大兴安岭，青藏高原，祁连山，及喜马拉雅山等地，冻土分布及发育程度受很多方面的影响，例如植被、地层岩性、温度、土体的物理性质等都对冻土的形成有着紧密的联系，这些影响因素时刻影响着季节性冻土与多年冻土的冻融，对路基造成的影响非常大，路基病害一直是道路方向的难题，本文通过探讨影响冻土地区的因素以及冻土区的病害类型，总结与归纳冻土区病害的处理技术。
这对提高行车安全性并降低工程造价具有重要的意义。
关键词：冻土区；道路病害；防治措施引言在多年冻土地区进行道路合理有效地养护与维修，就必须首先明确多年冻土地区道路存在的主要病害类型及其形成原因，方能做到有的放矢。
在多年冻土地区修筑路基以后，破坏了冻土天然条件下的热平衡状态，改变了地表与大气间的热交换条件，使多年冻土地温重新进行热平衡调整，由于冻土的冻胀融沉特性，冻土道路普遍存在着严重的病害。
1冻土形成的影响因素1.1植被覆盖度对冻土的影响冻土环境与植被的覆盖率息息相关，研究发现，冻土区主要分布在草原，沼泽，湿地，草甸等地，除了受极低的气温的影响，草本植物和小灌木的覆盖也为冻土的发育提供良好的条件，沼泽，湿地，灌木使积水严重，增加土壤的含水率，使冻土的厚度增加，同样，多年冻土使地区的土壤长期处于含水率较大的情况，土壤甚至接近饱和状态，使草甸和植被更好发育，沼泽，植被较多分布在半阴坡，常期遮挡阳光的热传导，使地下温度降低，形成大厚度冻土层，经调查，草甸区的冻土厚度大于沼泽大于高寒草原覆盖率越小，冻土上限增加。
1.2温度对冻土的影响冻土的厚度、冻土每年的深度变化等特点与全球性气候变化都很大的关系，无论是平均的大气温度还是年平均的地面温度，都会不同程度的给冻土造成影响，通常地区，在没有冻结之前，地面温度都会高于气温，在地面马上开始冻结前，地面的平均温度和最低温度都会低于同一时刻的大气温度，但是土体也有可能会冻结，原因是土中水分由于受到土颗粒表面能的束缚且含有化学物质，使冻结温度要低于0℃，地表的温度由于周期性的波动造成的温度梯度，产生相应的热能，传导于地下，在最大季节冻深内，地温变化的强烈，导致季节性冻土易随着季节变化融化和冻结，而季节性冻深以下的地温不随时间变化而变化，这种稳定的温度场给季节性冻深以下的多年冻土提供绝佳的条件，季节性冻深以上冻土的温度场同样影响着冻土中未冻水的运动迁移的方向和冻土的强度。
冻土区铁路路基病害防治若干问题的思考
冻土区铁路路基病害防治若干问题的思考摘要：多年冻土分布具有显著时空变化特征，随着全球气候变暖和人类活动影响加剧冻土层退化，冻土区铁路路基病害主要表现为夏季融沉、冬季冻胀。
本文分析了冻胀、融沉病害产生的主要原因及影响因素，讨论了保护路基稳定的若干工程措施，为实际工程提出设计思路。
关键词：多年冻土；铁路路基；冻胀融沉1冻土分布及退化现状1.1东北冻土基本特征东北多年冻土主要广泛分布在呼伦贝尔高原、松嫩平原北部以及大小兴安岭森林地区，东北地区是欧亚大陆多年冻土的最南部突出地带，属于中高纬山地冻土，也是我国唯一的高纬度多年冻土地区。
在各种地质地理因素的影响下，东北多年冻土区域具有低温低、冻土厚度最大以及分布面积极为广泛的基本特征。
东北冻土的形成受到多种因素的影响，水、热、质状态随着时间的迁移和地域的变化，具有显著的时空转变特征。
不同纬度地带冻土区域特征明显不同，影响冻土区域的积雪、植被、水分、地形和大气逆温等的变化，经过多年质的积累，形成了与极地和高海拔多年冻土区域截然不同的东北地区独有的冻土特征。
东北冻土区根据特征的不同基本可分为大片多年冻土、岛状融区多年冻土和岛状多年冻土地带。
1.2冻土退化及原因目前科学研究表明，东北多年冻土区域呈现区域性退化状态，在全球气温持续转暖和全球排放等因素的强烈影响下，东北冻土层退化速度明显加快。
专业研究机构出具了一份东北冻土区域近50年来的报告，报告显示东北多年冻土南界有较大幅度北移，北移幅度大约在40~120km，专家预测未来50~100年气候若是持续变暖条件下，东北的多年冻土层将继续退化。
因地表目前的绿色覆盖层的保护和来自西伯利亚—蒙古显著的高压作用下，东北冻土层退化速度将放缓。
与此同时，地区的工业发展、人类活动极大地加剧了多年冻土层的退化，随着东北地区重工业基地的大规模振兴，以及为响应国家“一带一路”倡议的大力推进，多项重大的国家级重点工程如火如荼地开展，比如哈大高速铁路是世界上第一条在冻土地区兴建并运行的高速铁路，也是目前我国最北端、最严寒地区、标准最高的高速铁路之一[3]。
季节性冻土路基冻胀影响因素分析及其防治措施
季节性冻土路基冻胀影响因素分析及其防治措施摘要：路基冻胀是我国北方地区公路路基特有的破坏现象。
通过对土的冻胀机理及影响冻胀主要因素的研究，提出了防治路基冻胀的处置措施。
关键词：季节性冻土冻胀影响因素防治措施季节性冻土指地表冬季冻结而在夏季又全部融化的土。
我国北方地区温普遍较低,季节性冻土分布广泛。
路基冻胀是我国北方地区公路路基特有的破坏现象，也是该地区公路主要病害之一。
因此，了解冻胀的机理和影响因素，并寻找防治的途径是十分必要的。
由于冻胀问题比较复杂，涉及因素多，所以必须从理论上去认识和了解冰冻作用的物理力学性质，掌握和发现冰冻作用过程的规律，进而找出防治冻胀措施。
1路基土冻胀的形成机理土是由固体颗粒、液体水和气体组成的三相体。
固体土粒是土的最主要的物质成分，由无数大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架主体，称为“土粒”。
在土颗粒之间的空隙中，通常有液体的水溶液和气体（主要为空气）充填。
土在冻结过程中，不仅是土层中原有的水分的冻结，还有未冻结土层中水向冻结土层迁移而冻结。
所以，土的冻胀不仅仅是水结冰时体积增加的结果，更主要是水分在冻结过程中由下向上部迁移聚集再冻结的结果。
重力水和毛细水在0℃或稍低于0℃时就冻结，冻结后不再迁移；而结合水以薄膜形式存在于土粒表面，由于吸附的关系，结合水外层一般要到-1℃左右才冻结，内层甚至在-10℃也不会完全冻结。
所以当气温稍低于0℃时，重力水和毛细水都先后冻结，而结合水仍不冻结，依然从水膜厚处向薄处移动。
当含盐浓度不同时，结合水由浓度低处向高处移动，水分移动虽然缓慢，数量也不大，但是如有不断补给来源，一定时间的移动水量还是很可观的。
水的补给来源主要通过土的毛细作用，由于结合水向上移动，在温度合适时它也被冻结，这就造成冻结后的水分比冻结前的水分大量聚集。
这些水分冻结后就会形成严重的冻胀。
2路基冻胀的影响因素2.1土质对冻胀的影响土的冻胀主要是由于水分的迁移导致的水分大量积聚而引起的。
冻土路基防治
冻土路基防治[摘要]路基作为道路施工的基础，在施工过程中我们要对其施工质量进行控制，根据施工地域的限制，在有冻土地域进行路基施工的过程中，要采取相关的措施保证地基的质量，本文就冻土路基防治进行简要的阐述。
[关键词]冻土；路基；施工；质量一、前言冻土路基在施工的过程中要采取相关的措施，避免施工完成后在运行的过程中出现质量问题影响交通道路的使用，在不同的地域采取的措施也不尽相同，在施工过程中我们要根据工程建设的需要对冻土路基进行防治。
二、高原冻土区公路路基的常见病害1、冻胀通常情况下冻胀现象大多发生在季节性冻结面积较大且深度较深的区域，尤其是多年冻土区。
土体产生冻胀时需要具备三项前提，即土粒本身具有冻胀的敏感性、土体的含水量超过塑限和外部的水分补给充分、冻结的条件及时间比较充分。
通常情况下公路地基土或填土在受到地下水或地表水的浸蚀时，若冷冻条件成熟则会发生体积膨胀现象，而且冻胀的程度也与土壤当中水分含量的多少有直接关系。
2、融沉当公路路基为粘质土时，若产生冰融就很容易出现融沉问题。
在路基基底多年冻土上限或路堑边坡当中分布着一个地下冰层时，如果冰层埋深较浅，路基在使用过程中，在自然条件变化时冻土会融化，而上层覆土也会产生一定的重力作用，这便会导致路基沉降、变形等现象的发生。
通常情况下融沉现象比较容易发生在向阳的道路解冻期间和开裂的填方路堤边坡滑坡、路堑边坡滑倒区域。
通常解冻的过程比较慢，沉降时间也相对较大。
有时的沉降比较缓慢，而有时的沉降量则较大，这时便会使隆起的两侧突出于基础表面，使路面出现凸凹不平的现象，进而缩短道路的使用寿命。
出现这种现象最根本的原因是处于饱和状态的粘性土土壤属于高压缩性土壤，因此在冰融时产生压缩。
3、冰害冰害主要是指接触路基的水，在冬季低温作用下，会在路基下结成冰或挂冰，从而对边坡造成危害。
在公路路基工程中，冰害现象通常发生在浅层地下水区、低填区域或零路堤区域，在多年冻土区这种现象比较严重。
青藏铁路冻土路基分析及防治方法
青藏铁路冻土路基分析及防治方法摘要：青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,解决了多年冻土这一世界性工程难题。
冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤，是一种对温度极为敏感的土体介质。
在冻土区修筑工程构筑物面临两大危险：冻胀和融沉。
本文主要围绕修筑青藏铁路过程中的冻土问题，以及从多年冻土区路基沉降变形、冻胀及不良地质环境等方面,系统论述了路基工程的主要病害类型、影响因素和防治方法。
关键词：青藏铁路；冻土；路基；防治方法0 引言我国是世界上第三冻土大国,约占世界多年冻土分布面积的10%,约占我国国土面积的21.5%。
青藏铁路格尔木至拉萨段多年冻土区线路总长约554km,其中,多年冻土地段长度448km,占多年冻土区线路总长的81%,融区地段长度106km,占19%[1]。
外界条件的变化会导致冻土升温，造成冻土内部结构发生变化进而引起冻土承载力降低，最终导致冻土路基会产生裂缝、冻胀、沉降等现象，影响路基长期稳定。
青藏铁路建设面临的核心技术难题之一在于如何在高温、高含冰量多年冻土地基上修筑稳定的线路。
1 青藏铁路沿线的冻土特征青藏高原冻土区是北半球中、低纬度地带海拔最高、分布面积最广、厚度最大的冻土区，北起昆仑山，南至喜马拉雅山，冻土面积为141万平方公里，占我国领土面积的14.6%。
青藏高原多年冻土的生存、发育和分布主要受到地势海拔的控制，随着地势向四周地区倾斜形成闭合的环状。
2 冻土区铁道路基主要病害2.1路基沉降变形沉降变形是多年冻土区铁路工程最主要的病害，其多发生在含冰量大的粘性土地带。
多年冻土区路堤变形的最主要因素是融沉。
积水渗透和路堤本身的热效应会引起路基的融沉。
冻土融沉还与地基土体、含水量、冻土层中粉黏粒含量等因素密切相关。
2.2冻胀季节性冻土区的路基病害以冻胀为主，直接影响到铁路的平顺性，给铁路工程安全带来严重隐患。
影响路基冻胀的主要因素有土质、温度和水分。
黄新文等[2]根据吉珲客运专线路基冻胀变形的监测数据，发现基床排水不畅是引起路基冻胀变形较大的主要因素。
冻土地区路基分类、病害与防治措施路基病害整治62页文档
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27、只有把抱怨环境的心者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
冻土地区路基分类、病 害与防治措施路基病害
整治
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
冻土病害及防治
止地下毒绸窭上刊兼起排术｝啕黼
基冻骨酷作用，姒而减轻路面冻胀．路面 层中尽量使用整体性好的二灰土石灰 土水泥稳定碎石．水泥稳定砂砾等半
刚性结构层以加强路面结构ｔ面层沥
度；在路面结拘耀中加设排水垫蓐．阻；＝
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采用保温层措施如设置保温护道 护脚等等其物理本质在于增添保温 层后可推迟地基土冻结提高土的
多年冻土和零星多年冻土
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换填换填料应为含粉牯粒不超过
１
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ｏ。ｃ至３
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根据当地的冻结诛度和建筑物的特点
ｃ厚度由几十厘米到几
决定对于路堤换填深度与路堤高 度之和不小于保温层计算厚度的Ｉ
至２ ０倍．基土换填法简单适用
节公式（２－２ ２３】计算．虫ｕ援破蚵、原则 设计则路基高度按一般情况注计
在强冻胀性土上修建桥涵路 基常去掉强椿胀性土填＾非拣月长
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国道２１９线新藏公路是我国主要的 国防经济旅游大动脉之一沿线海
拔高程均在４。。０米以上Ｔ均海拔高程 选４５００米曲藏境内跆段位于雅告藏布 江上游属于青藏高寒匪．沿线气 候恶劣工程地质条件复杂鲁种ｉ堇路 病害频繁发生危害严重萁中冻土分 布地围尤其广泛有多年冻土季节冻 土和短剐冻土冰缘作用强烈．
５
十米不等。本段路线即从分布有多年 冻土的马攸木拉高山古夷平面埽口穿
过绝对海拔高程５２。。米．
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永久消除冻胀危害． 防渗】辅水与排水是简单且常用
的种方法
路线经过的平坦咎地沼泽地
季节性冻土导致的公路路基冻害及防治方法分析
交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2019-09-23作者简介：马宁（1990—），男，河北深泽人，从事公路工程建设工作。
季节性冻土导致的公路路基冻害及防治方法分析马宁（河北省交通建设监理咨询有限公司，河北石家庄052560）摘要：在公路的建设与使用过程中，季节性冻土对路基性能产生了较大的影响，威胁公路通行安全。
鉴于此，从翻浆、冻胀两方面分析季节性冻土对路基的影响，并总结了应对路基冻害的方法，包括保温法、土质改善法、路基水分抑制法、优化路基结构等，旨在更有效地防治公路路基冻害，提高公路的路用性能，延长公路的使用寿命。
关键词：季节性冻土；公路工程；路基；冻害中图分类号：U418.53文献标识码：B0引言季节性冻土主要发生在寒冷的北方地区。
在冬季与春季交替时，公路路基土中含有的水分将出现冻融，致使公路路基结构的稳定性降低，导致翻浆、冻胀等病害产生，增大了公路通行的安全风险。
导致路基冻害的因素包括土质、含水量、温度、道路整体结构等。
应采取科学、合理的方法来解决冻害问题，以提升公路路基的稳定性，延长公路的使用寿命。
1季节性冻土导致的公路路基病害1.1翻浆翻浆是指地下水过于饱和并渗透到路面上。
在冬季与春季交替时，翻浆现象较为明显。
由于北方地区在春融期存在早晚温度低、中午温度高的气温特点，使得土壤中的水分进入冻融循环模式，进而破坏道路结构，严重影响道路的质量与使用性能。
季节性冻土主要发生在我国北方地区，且春季该现象较为明显。
翻浆引起的道路凸起一般是由车辆运行轨迹决定的。
高速公路的翻浆现象较为明显时，将威胁车辆的驾驶安全。
1.2冻胀公路路基冻胀的特点主要包括路基变形量过大、纵向断裂、横向不均匀等。
从力学角度分析，冻胀将产生横向挠曲力，且路基中间产生的作用力要明显高于道路两侧。
冻胀现象大多发生在北方地区，其主要影响因素为温度。
高速公路建成后，由于道路结构受到外部环境因素的影响，加大了冻胀产生的几率。
如果高速公路的车流量较大，则路基产生的裂缝更宽，将对高速公路的稳定性造成严重影响。
青藏铁路格拉段某断面冻土路基病害及防治措施分析
青海交通科技2020—&青藏铁路格拉段某断面冻土路基病害及防治措施分析刘有乾！党海明&王进昌&潘亚飞&杨林&赵耀军&(!西宁银龙铁道工程有限公司西宁810000&2.中国铁路青藏集团有限公司西宁810000)摘要气候变暖的背景下，青藏铁路冻土路基稳定性面临严峻挑战，主要表现为路基出现沉降、 开裂等病害"本文通过分析青藏铁路多年冻土区K1496 +750路基断面地质条件，对本断面路基 沉降产生原因进行分析!并通过分析长周期的变形监测数据，讨论了路基采取块石护坡和热棒等防护措施的作用效果!为多年冻土区路基病害防治提供借鉴" 关键词 青藏铁路 冻土路基 防护措施 块石护坡 热棒6"'.03(3)*' &$%;'*%)3#$;7'">;$"#3$4#()"9(3$'3$'"9&%)#$4#(?$;$'3,%$3("G).;,9$ =5'3' 3$4#()")*<("25'($:(7$#-'(./'03*"D#(%,#"1# +(#E#%&;(%&& #4#%F-(%&'(%&(C1#B(%&#,#%3(%&(5"%.-(*&(1']1212:l125=2:4315637-2:12;;812:/='# ?@A # ]1212:810000#/0123&&'/01234315637a12:031$,1J;@<8=9> /='# ?@A # ]1212:810000#/0123)673#%'4# G2A;8@0;J3CK:8=92A =DC51I3@;638I12:# @0;a12:031$,1J;@4315637;IJ32KI;2@E@3J151@71ED3YC12:E;81=9EC035;2:;E12 >;8I3D8=E@8;:1=2E # I31257D=8;IJ32KI;2@E;@5;I;2@# C83CK12:32A =@0;8A1E;3E;E'\2 this pap ；, by 3dlysis th; eibdnKient section K1496 + #50 of Qinghdi $ TiJet Railway geological conAitions ,C39E;E=D;IJ32KI;2@E;@5;I;2@3@@01E5=C3@1=2 38;12H;E@1:3@;A'U2A J7 E@9A712:@0; 5=2:$ @;8I A;D=8I3@1=2 I=Ynoil8ongAaia , ih;;D ;aiilDp8li;aioH;I;ai98;ii9ah aia89ih;A 8laK 8;H;iI;nianA ih;8Iliyphlni6;8;Aoia9 i ;A ,ilaiilp8lHoA;8;D;8;na;Dl8ih;p8;H;nioln anA i8;aiI;nilD8laAJ;A Aoi;ai;ion ih;D9i98;p;8IaD8liia8;a'8$0 /)%93%Q ongha o$ T oJ; i Ra oy6ay & p;8IaD8lii;IJanKI;ni & p8li;aioH;I;ai98;i & a89ih;A 8laK 8;H;iYI;ni & ih;8Iliyphlni作为通往西藏腹地的第一条铁路，青藏铁路通 车于2006年#月，同时它也是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路，被誉为“世界屋脊上的钢铁大道”％青藏铁路格拉段全长1142km ，穿越了连续多 年冻土区550km ，其中近半为高温或高含冰多年冻土％因此其运营稳定性受冻土稳定性影响显著，而冻土稳定性则受工程活动和气候条件变化影响％外 界条件的变化会导致冻土升温，造成冻土内部结构 发生变化进而引起冻土承载力降低，最终导致了冻土路基发生变形等系列病害％青藏公路经验表明，路基融沉占常见病害的85S %吴青柏等(1)的研究表明,在高温冻土区修筑普通路基后,路基下冻土基本处于持续退化过程％为了缓解由于气候变化或工程活动引起的路基下伏冻土升温造成路基融沉，基于冷却路基保护冻土的思路，在青藏铁路的修建和运行期维护过程中,科研人员和建设者开创性的提 出并使用了多种主动冷却路基措施来降低冻土温度％目前使用较为广泛的措施包括块碎石护坡、热棒、块石基底等(2)%通过现场检测数据分析、室内模型试验和数值计算等方法，研究发现块碎石护坡、 热棒等冷却措施对路基下冻土稳定性提升有显著效果(*-5)%［作者简介］刘有乾(1973 $),男，工程师，主要研究方向:从事铁道工程研究%青海5通科技2020—&本文从青藏铁路K1496+750断面地质条件出发，分别在冻土温度、冻土类型以及气候变化三个角度对路基断面病害产生的原因进行了分析％在介绍了养护期间使用的块石护坡和热棒防护措施的基础上#通过分析在此期间路基沉降量的变化对两种防护措施作用效果进行了评价#为青藏铁路冻土区路基下一步的防护工作提供参N%!%+,DKL本监测断面位于唐古拉山南侧安多谷地山前冲洪积扇前缘，铁路里程K!496+750#整体地貌为沼泽化湿地，地表冻胀草丘发育，植被覆盖率约T0S 〜90%,有轻微的人为破坏!图1"%此断面经度为91。
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冻土地区路基的主要病害分析与防治措施兰州交通大学铁道技术学院刘敬旭201120419 摘要:结合青藏铁路的建设,对冻土地区路基的主要病害进行了分析,详细地阐述了冻土地区路基主要病害的防治措主要措施,从而为冻土地区的铁路路基的设计、施工及养护提供帮助。
关键词:冻土,路基,基床,病害引言：建设青藏铁路是西部大开发中的重头戏,而冻土( 冻土是指温度在0 ℃以下含有冰晶的土壤和岩石,冻结状态持续三年以上的土层称为多年冻土) 问题是修建青藏铁路最主要的技术难题。
青藏铁路全长1 118 km ,海拔4 000 m 以上的地段有960 km ,其中多年冻土地段约600 km ,是全球目前穿越高原、高寒、缺氧及连续性永久冻土地区的最长的铁路,将成为世界上最长的高原冻土铁路。
冻土地区路基病害在铁路运营之前很严重,在行车运营后,时隔几年、十几年仍将陆续出现新的冻害,其破坏程度是罕见的,引起路内外工程界人士的关注。
1主要病害分析1. 1 融沉融沉是多年冻土地区主要病害之一,一般多发生在含冰量大的粘性土地带,当路基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰且埋藏较浅时,在施工及通车运营过程中各种人为因素的影响下,使多年冻土层局部融化,上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷,造成路基的严重变形。
具体表现为路基下沉,路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑,路堑边坡滑塌等。
融沉的特点有:1) 突然的大量下沉;2) 周期性的持续下降。
1. 2 冻胀冻胀是寒区铁路特有的主要病害之一,在季节冻结深度较大的地区及多年冻土地区均有发生,尤以多年冻土地区最为严重。
由于地基土及填筑土中的水冻结时体积膨胀产生不均匀的冻胀造成了线路超限。
根据铁路部门有关标准,左右两股路轨之间或每股路轨在10 m 以内的变形差不能超过4 mm ,一旦超过这个规定,视为超限,有可能发生火车脱轨、翻车等事故。
路基的冻胀病害是与气温、土质及水源条件密切相关的,主要发生在气候严寒、季节冻结深度较大的地区和多年冻土地区。
其土质以细颗粒的粘性土为主,往往富含水分。
工程上主要发生在土质的浅路堑和修筑在塔头沼泽积水地段的较低路堤上。
分析冻胀产生的原因主要有以下几个方面（1)路基基床表面不平整,积水冻结膨胀形成冻胀病害。
其最大量很少超过50 mm ,一般最多在30 mm～40 mm ,多在25 mm以下。
形成时间从10 月中旬,到11 月末便趋于稳定,一般产生在路基基床表面往下30 mm～50 mm 左右。
（2)碎石或混砂道床垫层不洁,污染严重,混入泥土较多,遇积水产生冻胀。
当含泥量为20 %～50 %时,冻胀量可达10 mm～20 mm 左右,道床冻胀在时间上从10 月中旬～11 月上旬基本稳定。
（3）地表水或地下水(或浅层水)对路基土的不均匀浸湿。
（4）路堤填土不均匀及路堑基底土质差异,因土的性质及结构不同,从而形成不同的冻胀病害。
（5）路基不同朝向形成的不均匀冻胀,如线路走向为东西向时,路基有明显的向阳和背阳坡,使路基填土的冬季含水量和冻结深度发生差异,其结果是出现单侧冻胀。
1. 3 冰害冰害主要是指在路堤上方出露地表的泉水或开挖路堑后地下水自边坡流出,隆冬季节随流随冻,形成积冰掩埋路基顶面或边坡挂冰、堑内积冰等病害,是发生在寒冷及严寒地区特有的路基病害,在严寒的多年冻土地区则尤为严重。
1. 4 冻融翻浆“冻融翻浆”是寒冷地区路基基床在冻融循环作用下所产生的一种特有的翻浆现象。
冻融翻浆的变形时间虽然较短,但在运营铁路线上,往往同一时间、同一地点连片发生,直接危及行车安全。
如烟双专用线在1996 年春季,一次性发生冻融翻浆17 处,长465 m ,造成基床松软、路肩挤出、道中心与碴肩冒泥,不得不插封锁线路。
（1）气候。
秋末初冬,形成较大的温差梯度。
由于土中薄膜水具有自高温向低温转移的特性,较大的地温差,将使深部的土中水向基床上聚集,结成扁冰体。
初冬气候温和,降温缓慢,使冻结线在基床上层滞留时间较长,造成水分向上聚集的有利条件。
春寒较长,晚春气温急剧回升,基床上部土融化较快,大量的融冻水分无法排出,又来不及蒸发,形成流塑状泥浆。
（2）水源。
秋末多雨,冻结前土基原始含水量大。
台地区域上层滞水或丘陵区域的层间水丰富,地下水位偏高。
土层冻结具“开系统”条件,地下水位在冻层附近。
地表排水系统不畅,积水较多,或路基有道碴槽积水,向基床渗透聚集。
最后,侧沟积雪较多,春融期又遇降水,造成融冻层湿度恶化。
（3）土质。
具有较强的毛细作用和渗透性较差的细粒土,薄膜水聚流性能强烈。
如B ,C ,D 基床填料中的粉质土和粘性土,在适当条件下,均会产生强烈的聚流现象。
（4）动荷载的作用。
列车动荷载通过松软基床时,动应力将远远超过基床承载力,特别由于翻浆基床的存在,加剧了列车的冲击作用,成为翻浆冒泥的直接原因。
2 防治措施2. 1 预防性措施设计通畅的地表排水系统,以确保路基不受地表水的侵害,注意在秋末宣泄路基基床附近的积水,初春清除积雪。
及时清筛脏污的道床,整治道碴陷槽,防止道床积水。
新线路基要严格使用规范规定的填料填筑基床,土质不良的路堑地段应采取换填或改良土质等措施。
如遇地下水丰富,应同时考虑降低地下水水位的措施。
2. 2 导温措施2. 2. 1 基床保温措施基底铺设隔温层,可以补偿路堤基底因表层植被及泥炭受到压缩变薄及压实而导致的热传导性能增加,亦可减少填土蓄热对基底的散热影响,起到保温效果。
隔温材料的种类,国外有采用泡沫塑料隔热板材的,但造价较高。
东北大小兴安岭地表生长的塔头草及泥炭层为良好的保温材料,可就地取材,造价低且施工简便。
铺设厚度一般为0. 2 m～0. 3 m。
基底铺设泥炭层的多年冻土路堤,在基底泥炭隔温层及两侧设置的保温护道的共同作用下,基底人为上限上升明显。
更换基床土为一定厚度的保温材料,如炉渣等,以调整路基冻结深度,减少基床上冻土的水分聚流现象,同时炉渣具有吸着薄膜水和较好的排水性能,可以促使融期基床干燥。
炉渣保温层厚度可通过冻渗理论计算,一般不少于0. 4 m。
2. 2. 2 导温盲沟导温盲沟也称冷暖盲沟,是一种由炉渣横向暖沟与卵石纵向冷沟联合起来组成的导温方案。
其原理是通过在轨道下基床间隔设置的横向暖沟,使土基冻结滞后。
而在轨道两侧设置的纵向冷沟,则由于其填料的温度传导系数大且通风良好,使其周围的基床土先行冻结,因而,轨道下基床土中的水分必然向冷沟附近的冷却区聚集。
春融时,冷沟附近冻土及冻体先行融化,土中水由纵向盲沟中排出。
这样,整个基床土分期融冻,分期冻结,使轨道下的基床湿度大大降低,并提高了基床的整体承载力。
烟双铁路专用线冷沟设计采用<40 mm～<200 mm 洗净的卵石并包裹土工布代替反滤层,效果较好。
2. 2. 3 设置保温护道多年冻土路堤的另一保温措施是设置保温护道,用以减少及削弱因热传导作用而引起的对多年冻土的影响。
防止向阳坡侧人为上限的下降和缓和坡侧人为上限的破坏。
以粘性土填筑的保温护道并可阻挡和减少路堤坡脚处地表水渗入基底,防止基底冻土融化,保证路堤稳定的效果。
护道材料宜根据“就地取材,方便施工”的原则,并结合防水综合考虑。
采用泥炭草皮或细粒土均可。
在需要加强防水的地段以土护道为宜。
2. 3 土工布、EPS导温垫床土工布具有隔离、渗滤、排水、加固和强化土体的作用,在整治一般翻浆中已广泛应用。
EPS是铁科院铁建所试验研究的一种新型防冻土工聚合材料,由可发性聚苯乙烯贮存,予发泡、成熟处理及模制过程加工而成的泡沫材料。
试验证明,密度为45 kg/ m3的EPS材料,吸水率小,含气量高,导温系数小,在受水浸湿时仍有较好的隔热效果,且能满足动荷载为200 kPa 的强度和变形要求。
近几年已在寒冷地区整治路基冻害中多处使用,效果良好。
采用EPS密度45 kg/ m3,外形尺寸为(厚×长×宽)5 cm×150 cm×75 c的聚苯乙烯塑料保温板。
2. 4 保证路堤的最小高度在多年冻土上修筑路堤,只要满足最小高度(采取保护多年冻土原则设计路堤时,能使基底人为上限维持在原天然上限位置的最小高度) ,并采取综合的保温措施后,一般人为上限最终均能较天然上限有所上升,或保持在天然上限的位置。
因此,为保持路堤稳定,防止基底人为上限下降,需要确定路堤的最小高度。
确定路堤的最小高度,需要考虑多种因素。
它既与区域气候密切相关,又与填料类别、地表下泥炭层厚度及以下的冻土介质特性和采取的保温措施有关,但最主要因素是区域气候。
国内外有采用公式计算确定路堤最小高度的,但一般都根据调查资料经统计分析后得出。
我国青藏线确定用粘土填筑的最小高度为1. 0 m～1. 5 m。
地下冰地段采用大值,饱冰地段采用中值,富冰地段用小值。
2. 5 保护地表植被及泥炭层在地表多为活地被植物及泥炭层所覆盖,这些活地被植物及泥炭层是多年冻土良好的保温层。
因为植物介于大气层和地层之间,积极参与两者之间的热量交换,对土的冻结和融化均有很大影响。
尤其夏季,植物能遮挡太阳的强热辐射,减弱地表的受热程度,减少进入土中的热量。
因此,植被能降低地表的受热程度,减缓和减少冻土的融化速度和深度。
冬季,植被使土中的热量不易散发,减小疾患土的冷却速度。
植物根系有保持一定水分的能力,若为苔藓及泥炭,吸水能力更强。
大量的水分蒸发,消耗很多热量,使相当一部分太阳辐射热达不到冻土中。
同时植物在进行光合作用时,也要吸收太阳内能供其生长发育的能量。
这就增加了土的热容量,降低了土的导热系数。
由此可见,天然植被起着非常重要的作用。
3 结语冻土路基虽然有许多的病害,但只要从设计、施工乃至养护维修各个环节都能够充分认识病害的发生机理及其严重性,并给予足够的重视,就有理由相信,并且实践也已经证明青藏铁路可以担负起开发西藏、联系西藏与中东部地区以至世界的重任,成为一条全天候运营的大动脉。
参考文献:[1]郭东信.中国的冻土[M].兰州:甘肃教育出版社,1990. 13224.[2]郭东信.大兴安岭北部霍拉河盆地地质构造在冻土形成中的作用[J ].冰川冻土,1989 ,11(3) :1142124.[3]杨海蓉.多年冻土地区铁路路基工程[A].铁道部基建总局. 铁路工程建设设计科技动态报告文集[C]. 北京:中国铁道出版社,1990. 23234.[4]铁道部第三勘测设计院. 冻土工程[M]. 北京:中国铁道出版社,1994. 2132234.。