边宇星
中铁二十二局哈尔滨铁路建设集团有限责任公司黑龙江哈尔滨150000
摘要：严寒地区路基由于地表水下渗以及地下水的毛细上升、冻结过程中产生聚冰效应，导致基床水分聚集，致使填料含水率较大，冬季严寒时路基、尤其是路堑及低路堤地段出现冻胀从而导致轨道抬升。因此，为了减小路基基床含水率，采用了疏堵相结合的处理措施，确保既有设施的安全。
关键词：严寒地区；路基冻胀；整治；
路基冻害在路堤段数量最多，过渡段次之，路堑段最少。发生冻害的地段多是低矮路堤和零断面换填路基。冻害区段地表水、地下水丰富，部分区段水位较高，导致路基在冬季负温作用下发生冻胀。
一、季节性冻土区铁路路基
从整个东北地区地形、气候和地质环境来看，具备了路基冻胀发生的条件。而东北地区也是我国受冻害影响最严重的地区，冻害严重影响着铁路安全运营，每年冬季都要花大量人力物力进行线路维修，降低了列车运营效率。
二、东北地区环境条件对路基冻害影响
1.东北地区东西主要为低山丘陵，可形成较厚的风化残积层；而中部为强烈沉降区，地势低洼，聚集水，使地下水很浅。
2.大部分地区降雨，从东南向西北，降雨只有西北部降雨局部为200～300mm，从东南向西北减少。降雨主要集中在6、7、8月份，基本可渗透路基。
3.气候寒冷，路基冻深为80～230cm，北部还出现多年冻土。
4.在低山丘陵有风化残积层，由碎石或黏土夹碎石组成，山麓地带、山间谷地、盆地松散层堆积相对较厚，坡洪积类型。岩性为腐殖土、粉土、黏土夹碎石、砾石。在沉降平原区，为粉土和黏土。
三、根据冻害调查资料的分析，总结引起路基冻害的普遍原因是：
1.路基基床的表面不平整，造成基床表面积水加之道床脏污引起道碴陷槽或道碴囊等表层冻害。冻害深度和强度随道碴陷槽或道碴囊的深度不同而不等，最终造成线路下沉等冻害；
2.路基填筑的土体来源不同，特别是基床部分，大都来自当地的粉质粘土，一般含水量较大。由于填筑时的土层厚度不均及夯实密度不同，引起土体冻胀量差异，形成冻害；
3.路基低矮，两侧多是农田、沼泽和湿地，或上游侧地表排水不畅。因而地下水位较高，浸润路基，使得路基土体的含水量也较大，容易因冻胀不均而形成冻害；
4.气温影响及路基朝向的不同，还有路基纵向结构的不连续，造成路基土体在冻结时的温度场不均衡，影响路基土体的冻结速率和程度，也会使冻胀量发生差异。
四、导致路基冻胀的主要影响因素
1.土质对冻胀的影响。形成路基土冻胀的主要因素是土质，冻胀破坏程度与土颗粒的粒径大小有直接关系。冻胀现象通常都发生在粉性土中，这是因为粉性土颗粒的粒径小，单位体积土颗粒总表面积大，在冻结过程中粉性土吸水性强，吸附的水较多，能够形成通畅的毛细水补给通道，并且毛细水上升高度大，上升速度也快，这些不利因素促使冻胀形成。反之，粒径＞0．25mm的砂性土，在无粉土、粘土颗粒填充情况下，表面能很低，表面吸附作用几乎没有，很难形成薄膜机构或毛细机构，冻胀性就很小或不产生冻胀。
2．气温对冻胀的影响。土体温度变化是产生路基冻胀的主要原因之一。路基的冻胀过程实际是气温对土体温度的影响与变化过程，土体温度变化使路基内不同深度处出现温差，在温差的影响下，土基中的水分以液态或气态由高温区向低温区积聚，从而使路基中的湿度分布发生变化。特别是东北地区，冬季寒
冷，冻深非常大，使水分向土基上层冻结区积聚现象就更为明显，发生冻胀的可能性也更大。但是路基能否出现严重冻胀还取决于负温度向下渗透的速度，如果冬季大气负温下降迟缓，冻结线向下推移速度慢，冻结区得到水分补给时间长，形成结晶冰的量大，出现严重冻胀的可能性就大。反之，在冰冻季节初期，气温骤降，冻结线很快下降至距路面较深的部位，毛细水补给通道短时间内被冻结堵塞，路基上层聚冰量少，就不会产生明显的冻胀。
3.水对冻胀的影响。水是路基产生冻胀的直接原因，路基冻胀就是由于路基土中所含的水分由液态转化为固态后体积增大产生的。但是路基土产生冻胀，并不完全是因为土体初始水分冻结后体积膨胀的结果，只有当土体在冻结时能够获得充足的外来水分补给，且含水量达到一定界限值之后才会产生冻胀。水分补给量决定了路基冻胀的轻重与否，路基在冻结过程中如果没有充足的补给水源，路基中结晶冰的含量就不足矣形成能够引起严重冻胀的聚冰层，此时路基的冻胀就是轻微的或不发生冻胀。反之，路基在冻结过程中如果能够获得充足的外来水分补给，就可能会发生严重冻胀。
五、路基冻胀病害的整治措施
1.土质控制。土质结构与路基能否发生冻胀至关重要，在制定防治道路冻胀措施前，首先应对道路用地范围内的土质情况进行调查，必要时可以在冻胀影响深度范围内，通过钻探取样了解各层土的土质、粒度组成、密实度、含水量等内容。对有些土质的冻胀情况难以界定时，可以通过冻胀实验进行取证。如果土质确实存冻胀隐患，设计单应依据调查结果，提出相应的防冻胀技术要求，用非冻胀性材料，换填部分冻胀敏感性土，弥补土质缺陷，限制土基的冻胀量不超过允许值，达到消除冻胀的目地。
2.隔温控制。温度是产生冻胀的必要条件之一，冻胀现象就是由于温度变化形成的。因此熟悉和掌握齐齐哈尔地区的温差变化情况及冻深就更显得尤为重要，它可为道路防冻胀设计提供参考依据。对于不能满足冻胀要求的结构，通过调整结构层的厚度或采用隔温性能好、承载能力高、和耐水性能好的材料，做隔温处理，控制冻结作用向路基深部侵入，满足防冻胀技术要求。
3.控制路基含水量。在各种自然因素中，水对路基土冻胀的影响最大，冻胀形成时一定有充足的外来水分补给，否则，就不会发生冻胀。如果在冻结前能够排出路基土中的水分和隔断其他外来水分，即可达到防止路基冻胀的目地。因此，在对道路冻胀病害进行治理时，认真查清引发路基土冻胀时补给水的来源，提前采取措施，对路面裂缝及时进行灌填修补，防止雨水通过裂缝渗入路基；地面积水通过疏导排至路边沟或雨水管线，避免地上水向路基渗透；对地下高水位进行工程降水或设置隔离层，阻止毛细水上升进入路基上部，保持路基上部土体处于干燥状态。
4.增设渗水盲沟。根据实际在路堑及低路堤段两侧或单侧原有水沟下设置上覆保温板的渗水盲沟，渗水盲沟底标高低于基床底标高，使基床尤其基床底层积水顺纵向渗水盲沟排除，减少基床填料的含水率，同时有效降低地下水位或截断侧向水补给；保温板可减缓渗水盲沟冻结深度范围内水的冻结速率，利于严冬初期基床从上往下冻结时受到向下挤压的未冻结水的排出。
深入了解和掌握路基冻胀形成的规律，对导致冻胀的主要影响因素加以控制，采取科学的应对措施，消除冻胀隐患，增强路基的抗冻性能，使路基在不良水温作用下仍能保持足够的强度和稳定性。只有这样才能有效的控制路基冻胀形成，防止道路冻胀病发生。
参考文献
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