摘要：线路冻害是寒冷地区分布很广和常见的病害，绥化工务段管辖地域处于季节性冻土地区，冬季线路冻害严重影响了线路质量，增加了养护维修难度。本文就路基冻害的成因，结合我段整治冻害的实际工作，运用相关理论和经验，探讨冻害的整治方法，希望能对今后的路基冻害整治工作有所参考。
关键词：线路；冻害；成因；整治
1.概述
线路冻害是寒冷地区分布很广和常见的病害，它与寒冷的气候有关，冰冻线能达到相当的深度，又涉及到土的特性，因为有的土类对冰冻作用很敏感。根据纬度和海拔高度的不同和冻土存在的时间，可以将冻土划分为以下几类。由地面向下，每年冬季冻结到一定深度，而当夏季来临时这一冻层又全部融化的土层叫做季节性冻土，如果该土层冬季冻结后，在二、三年的夏季内才能完全融化的土层叫做隔年冻土；当土层的冻结状态持续在二年或三年以上，夏季内也不能完全融化的叫做多年冻土。绥化工务段管辖地域处于季节性冻土地区，季节性冻土的路基冻害主要表现形式为：在冬季路基土体冻结时，路基（纵、横断面）在短距离地段内产生不均匀冻胀或路基发生冻结裂缝，或在春融期路基解冻时，融化下沉发生翻浆冒泥等。本文就路基冻害的成因，结合我段整治冻害的实际工作，运用相关理论和经验，探讨冻害的整治方法，希望能对今后的路基冻害整治工作有所参考。
2. 季节性冻土地区冻害成因分析
现对土和水两个内因在外因影响下发生的变化规律分析如下：
2．1水的影响
影响冻害产生的土中水分成以下几种：气态水、吸着水、薄膜水、结合水、毛细水、潜流性状态水、重力水。路基土体的水分分布状态是随着一年四季而有四个明显的阶段变化。
⒈秋季：为土中水分积聚阶段，此季节是大气降雨的集中时期，在北方地区以我段为例，降雨量主要集中在七至九月，约占全年降雨量的70%以上，因而这时期地表土体湿度增大，并下渗为地下水的主要补给期。
⒉ 冬季：为土中水分分配阶段，冬季温度下降至零下，土层逐渐从表层开始向下冻结，在冻结过程中，土中水分将发生变化，路基上部开始冻结并不断的从下面凝土层中向上抽吸水分，行成土中水分的重新分布。由于土中水分向上聚积，使得表层土体的含水量较冻结前增大，从而使土体的结够发生变化。
⒊春季：为土体稀释阶段，当温度逐渐回升路基表层土开始解冻，地表土自上而下融化，由于下部有未融化的冻土存在，使得上部融化土体中的水分无法下渗，当含水量多时可达到饱和状态。从而可产生翻浆冒泥现象。
⒋夏季：为土体排水固结阶段，此时由于气温增高，融化深度加深以至冻结消失。土中水分蒸发及下渗，固结能力不断增强，上部基床土开始干燥。土层强度在增长，稳定性在增加。
由于这种周期变化，铁路路基的稳定性受到了影响，路基病害也在年复一年的加剧，严重地影响着线路状态。
2.2土的影响
路基的冻害变形与土质条件有直接关系。例如，粗粒土的砂砾土具有良好排水条件，很少产生水分迁移和聚冰作用，冻害变形一般较小；而黏砂土若有地下水补给，则往往发生较严重的冻害，黏土则可能形成较大的冻胀。
随着气温下降，在地、气、热交换过程中，土温达到土中水结晶点时，便产生冻结形成冻土。路基基床已经存在变形时，各种道碴陷槽等都可能使冻害严重发展，在一定条件下，它可能是形成路基冻害的主要原因。季节冻土地区的路基土体状态也是随着一年四季而有四个明显的阶段变化。
秋季：地表土温度随着气温的下降而逐渐下降。这时地温由低于气温而渐变为高于气温，因地表下1～2m处的低温较高，再下深度为多年地温平均值（此处平均值低于其上部地温）。这时期地中热流是自地表下的高温层向上、下两个方向散热。当高温层消失后，整个地表土体温度才进一步降低。
冬季：当气温继续降低，这时地温高于气温，且表层地温低于深层地温。这时期地中热流方向始终向上，向大气散热。此时土层中开始形成冻结面，由地表逐渐向下移动，地表土层为单向冻结。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
春季：地表土层随气温的逐渐回升低温也在提高，但其变化幅度较小，在时间上较气温滞后，且地温低于气温。此时地表下1～2m深处地温较低，再向下时地温又逐渐升高至多年地温平均值。这时期，地中热流方向是从上、下地层流向低温层，低温层在逐渐缩小，整个土体温度在进一步升高。
夏季：气温在继续升高，气温高于地温。这时期地中热流方向是：无冻土层者由上向下流动，地表及地中温度都在升高；有冻土层者由上、下两个方向向冻土层流动，直至冻土层全部消失为止，有的地方可直至秋季时期，才能完全融化。
3. 路基冻害整治方法
通过前面的分析，我们知道了影响路基冻害形成的主要因素，因此只要针对以上因素对症下药，找准方法，便可大大提升路基冻害整治水平。
3.1 路基冻害的整治原则
冻害整治原则归纳起来有以下几个方面：
⒈认真调查分析冻害的形成原因和规律，必要时使用现代的新型设备和试验方法、手段，综合分析，进而采取正确的措施。
⒉冻害整治必须是以消除局部病害地段的冻害高度为目的，这是一条重要的原则。
⒊采取冻害整治措施时，必须首先考虑排水，然后再考虑其他配合措施。
⒋要因材因地制宜，尽量做到就地限材，采用经济合理，施工简便的方法，以减少对行车的干扰。
3.2 路基冻害的整治措施
⒈对脏污、混砟道床应当及时清筛，破底清筛效果最好，仅仅清筛边坡和道板心是不解决问题的。清筛时应做到：⑴将轨枕下的板结层除去；⑵清筛厚度至少为枕下150mm，否则效果不明显；⑶对两轨枕之间的高出部分应清除掉（枕底清筛机的大梁移动过程中即可解决），使之基面平顺排水良好。⑷做好排水工作，削平路肩，清理截排水沟。以我段2015年绥佳线下行106.500-112.000为例，2015年-2016年清筛前该区段冬季共有冻害68处，最大冻高35mm，中修清筛后，2016年-2017年该区段冬季共有冻害30处，最大冻害25mm。清筛后，冻害数量及冻高幅值都大幅下降。
2.排水及隔水。主要采取的方法有开挖排水沟、反压护道、修建渗水盲沟等，通过以上措施，可有效减少地表水及地下水对土体冻胀的影响，达到降低冻高的目的。以我段齐北线161公里为例，2015年该公里4#钢轨冻害最大冻高32mm、2016年最大冻高34mm，2017年在该公里修建了排水沟排除地表水后，2017年该公里4#钢轨最大冻高只有10mm，冻高降低了24mm。
3.注盐。注盐已成为近些年整治表层冻害的一个主要手段，该方法的优势在于操作简单，见效快、费用低。2015年我段注盐150吨，整治冻害330处，取得了较好的效果。例如，绥佳上行线70.565-70.600冻害往年冻高可达57mm，注盐后当年冬季冻高19mm，下降了38mm。
⒋高抬道。抬道方案整治路基冻害的适用范围主要是在平面和纵断面条件允许条件下的水侵路基和冻害连续的地段。使用大型线路捣固机抬道是保证施工质量，降低费用的最有效手段，高抬道对冻害连续地段整治效果明显，2015年我段对北黑线51.900-52.700进行高抬道整治冻害，最大抬道量500mm，通过抬道减少冻害数量19处，最大冻高从60mm降低至15mm。
⒌改土换填。其目的是换除路基土体中的不均匀土质，或改良土的性质，以消除和减少路基土体的冻胀，换土分两种情况：一种是换填砂垫层，主要用于冻结深度内的土层是冻胀性较强的土；另一种是换填与周围土层冻胀性相同的土，主要用于因土质不同或不均匀的冻害地段。
⒍隔温，其目的是冻胀土脱离冻结层或部分脱离冻结层，从而减少和消除路基土体的冻胀，主要采取措施是铺设EPS板。
⒎深层冻害的整治方式较为复杂，主要采取工程手段，具体来说有以下几个方法：（1）壕堑式渗沟：分为无管、有管及廊式渗沟。（2）隧洞；（3）立式渗井；（4）混合渗沟。
本文就季节性冻土路基冻害进行了全面细致的探讨和总结，建议采取的整治措施是多年来整治路基冻害常用的方法，经过生产实践证明是行之有效的，通过采用这些冻害整治措施大大减少了冻害数量，降低了冻害高度。随着科学技术的发展，新材料、新技术的出现，在整治冻害选材上，为加固和改良土质，提高路基的承载力、抗水性和抗冻性方面，又有了新的突破和发展。相信，随着经济和科学技术的发展，更新更先进的技术和方法必将产生和推广应用。
论文作者:刘欣
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/10
标签：冻害论文; 路基论文; 冻土论文; 地温论文; 土层论文; 气温论文; 水分论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;