摘要：严寒地区路基防冻胀工程是一个系统工程，根据新建哈尔滨至佳木斯铁路工程设计及施工过程中对路基防冻胀施工技术的应用总结，分析了季节性冻土区设计及施工理念，总结了防冻胀措施应用的综合技术措施。并从具体做法和材料选型上阐述了防冻胀技术的应用。
关键词：严寒地区；路基；防冻胀；施工技术；探讨；
1 前言
铁路是我国交通运输的主要方式，具有安全、平稳、快速、便捷等优点。近年来，随着国家快速铁路网的建设与实施，铁路基建行业发展迅猛。铁路施工建设过程中，路基填料由抗变性能差、抵抗动载能力弱的散体材料填筑而成，是线路结构中最容易产生病害的地方。新建哈尔滨至佳木斯客货共线铁路工程位于东北深季节冻土地区，路基防冻胀施工技术的总结和应用为哈佳铁路的开通运营和后期维护作出了突出的贡献。
2 工程概况
新建哈尔滨至佳木斯客货共线铁路工程是东北铁路快速运输网络的重要组成部分，位于黑龙江省哈尔滨市，线路全长343公里，设计时速200公里。地区气候多变，秋冬季多寒潮侵袭，降温急剧，易发生冻害。由于沿线最冷月平均气温均低于-15℃，按对铁路工程影响的气候分区属严寒地区。年平均气温4.2℃～5.3℃，极端最低温度-35.7℃～-38.6℃，最大积雪厚度30～50cm，最大季节冻土深度189～205cm。施工环境复杂、施工条件恶劣，极易发生路基冻胀等病害。
3 设计及施工理念
季节性冻土区域，铁路路基的冻害现象主要是土体冻胀。负温总量、路基填料为冻胀敏感土以及土体内含水量是易形成冻胀病害的条件。在工程中可以采取隔水，换土和隔温三种措施中一种或多种措施结合使用来达到较少冻胀病害的发生。
新建哈尔滨至佳木斯客货共线铁路工程中路基设计及施工时，对路基各部位填料作出明确的规定：基床表层填筑0.6m厚级配碎石，基床底层填筑1.9m非冻胀AB组土，基床以下路堤填筑ABC组土。同时对路基本体范围内地表水和地下水采用“防排堵截，综合治理”的理念，综合采用地表混凝土排水沟、盲管、渗水盲沟及保温出口等措施做好防排水工作。对于排水困难的路堤区段，采取在路基本体两侧增设防冻胀护道达到保护路基中心温度的目的。
4路基施工防冻胀综合措施
4.1路堤防冻胀施工技术
路堤施工前，对填筑区段进行表土剥离作业，清除地表树根等杂物。将表土留存在指定区域堆放，用作后期边坡覆绿施工。综合调查施工周围排水系统，结合永久性排水设施位置和流向，做好红线范围内临时排水设施，防止地表水聚集，影响路基施工质量。路基填料选择冻胀非敏感土和借配碎石填筑，同时在基床表层与基床底层中夹铺一层两布一膜不透水土工布，有效阻隔土体向下渗透，边坡防护施工时，增设边坡仰斜式泄水孔，有效排出路基本体内水流。路基顶部设置4%排水坡向两侧边坡排水，在护肩内沿线路方向加密设置泄水孔，排出电缆槽内积水及路基顶面排水。使用前期表土剥离的腐殖土对边坡进行覆盖，种植耐寒耐旱灌木，防止水土流失。对地处水田、雨季滞水和地下水位较高的平坦路基，在路基本体外侧设置防冻胀护道。
4.2路堑防冻胀施工技术
路堑施工时，及时对边坡进行防护施工。综合做好路堑天沟、边坡吊沟及截水沟、侧沟等排水设施。对富水区段路堑边坡，采用加设边坡渗水盲管的方式，辅助排出边坡内水流。路基本体内水流采用渗水盲沟的方式引排。同时在盲沟出口设置掩埋式干砌片石XPS保温板锥体式保温出口。盲管出口排水引至边坡底排水沟。路基填筑时在基床底层底部摊铺一层复合防排水板，引导路基本体水流流向两侧渗水盲沟。其他排水措施同上述路堤段防排水措施。
5 路基主要防冻胀措施具体做法
5.1 渗水盲沟
渗水盲沟设置于侧沟平台下，渗沟内填充洗净碎石，下设厚0.2m的C25混凝土基础，其上设置Φ315mmPVC带孔双壁波纹渗水管，在渗沟四周采用一层透水土工布反滤层包裹。渗水管底高程＜（侧沟平台高程-1.3倍最大冻结深度-管径-0.25）。沿线路方向每隔30m设置一处预制拼装式圆形检查井，检查井盖板高程高出地面不小于0.3m。在渗沟转角处设置现浇混凝土方形检查井，渗沟最后一个检查井外采用Φ300mmC25混凝土引水管向线外排水。引水管上夯填黏性土，厚度≥（1.3倍最大冻结深度+0.25），引水管深入蓄水带不小于2.0m。蓄水带为干砌片石码砌，顶部高出引水管顶0.5m，片石四周设0.3m厚碎石垫层，并于碎石垫层外铺2层XPS保温板。为保证冬季排水顺畅，渗沟出水口采用掩埋式锥体保温出口，保温出口顶宽1.0m、两侧及出水端坡率均为1：1.5的锥体，其端部及两侧边坡于XPS保温板外夯填黏性土。保温出口四周均采用紫穗槐防护。保温出口处设置明沟，将水流引入周边排水系统。
5.2 路基边坡仰斜式排水孔
对于边坡内土体含水率高，冬季形成高含水量季节性冻土，造成水分聚流，边坡存在垮塌风险的区域，选择放缓边坡坡率，同时在坡面上一定间距设置仰斜式排水孔排出坡面内积水，钻孔仰角一般为10~15°，钻孔深度较透水管深0.2m，孔位根据具体水文情况布置。排水孔采用空心型RCP-10NG（A）渗排水管材填充。
仰斜式排水孔示意图
6 施工材料的选择
6.1渗水盲沟排水管材
Φ315PVC双壁波纹管，环形刚度：5.5~9.0N/cm；扁平度：压至外径30%时不破不裂；无脱皮、发毛现象。孔壁孔眼要求：孔长70~80mm；孔宽3~5mm；孔间距200mm。孔眼相互错开。
6.2挤塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）保温板
板厚≥5cm；压缩变形5%时，抗压强度≥0.3MPa；导热系数≤0.027（W/C.℃）；吸水率＜1%。
6.3边坡仰斜式排水管材
空心型RCP-10NG（A）渗排水管材，管径100mm，环刚度≥32kpa，管壁孔隙率≥80%。
6.4 复合防排水板
三维土工网芯，一面复合滤水土工布（铺设时此面向上），另一面复合两布一膜而成，具有“反滤-排水-隔水”功能。复合体单位面积质量≥1600g/㎡；复合体厚度≥8mm；纵向抗拉强度≥18KN/m，网芯与复合膜的剥离强度≥0.3KN/m。网芯厚度≥5mm。无纺土工布单位面积质量≥200g/㎡，法向渗透系数≥0.3cm/s。复合膜单位质量≥400g/㎡。
7 防冻胀技术应用效果
新建哈尔滨至佳木斯客货共线铁路工程在设计施工阶段应用了路基防冻胀技术，于2018年9月30日顺利开通运营，比原计划竣工日期提前了3个月。半年多的运行期里，经受住了寒冬和春融期间列车运行的考验。
8 结束语
现如今，国家铁路网的快速建设和深季节冻土区域冻害问题之间的矛盾已经成为阻碍我国铁路建设发展总体目标实现的一个重要瓶颈。本文通过新建哈佳铁路的建设期对设计理念的理解，结合现场实际施工做法，探讨了相关防冻胀技术的应用，对寒区路基施工防冻胀技术进行了总结，有一定的推广意义。
参考文献：
[1]寒区路基改良土力学特性分析/王天亮编著.-北京：中国铁道出版社，2014.10.
[2]王秋枝.季节性冻土地区铁路路基冻害及其防治措施.铁道勘察（2009第3期22-24）
[3]新建哈尔滨至佳木斯铁路工程图纸 哈佳施路-201（DIK121+302.68-DIK121+580）.
[4]新建哈尔滨至佳木斯铁路工程图纸 哈佳施路变-31（DK155+010.00-DK155+575.00）.
论文作者:刘晓光
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/14
标签：路基论文; 佳木斯论文; 渗沟论文; 冻土论文; 哈尔滨论文; 路堤论文; 铁路论文; 《基层建设》2019年第8期论文;