三峡大学成人教育学院冻土地区路基的主要病害分析与防治措施

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< /p>

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

< /p>

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< /p>

,

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。

（

）土质。具有较强的毛细作用和渗透性较差的细粒土

,

薄膜水