北方铁路路基冻害原因及治理

北方铁路路基冻害原因及治理

徐星星

中铁二十二局集团第一工程有限公司100043

摘要：我国北方地区由于当地气候寒冷干燥，气温较低，环境条件较差等原因导致北方铁路路基冻害较为严重，给当地的铁路设施建设和防护当来一定的困难。铁路路基是铁路正常运行的基础条件，为了保证铁路正常通行，应当加强铁路路基冻害的治理，维护铁路路基的安全。作者通过实地调查研究后，围绕着北方铁路路基这一核心内容，分析了北方铁路冻害的原因，提出了防止铁路冻害的方法措施，以期维护好北方铁路路基，保障铁路正常、安全地高载运输，为我国的货物运输发挥重大的作用。

关键词：北方铁路；路基；冻害；治理

引言

我国北方的部分铁路从民国时期建设以来，由于历史时代条件的限制、铁路建设技术、铁路施工条件、工程配料、施工单位技术水平、铁路管理不善、环境作用等诸多原因，虽然北方铁路多年来不断地修缮、改造、建设，但是在现有的铁路路基中依然存在着大范围的季节性冻土，给铁路带来了较多的路基冻害。随着我国铁路的不断地向着重载、高速度、高密度的方向发展，铁路路基冻害的存在给北方铁路的建设、保养、维修等一系列工作带来了巨大的困难，严重威胁着我国铁路运输的安全，进而在很大程度上制约了我国铁路的高效运营。

一、铁路路基冻害原因

在20世纪60年代，我国对铁路就展开了深度的调查研究，对冻土进行了多次综合性、科学性的实验考察，对铁路路基冻害产生的原因有了全面深入的了解。铁路路基冻害是一种路基病害，路基冻害有许多鲜明的特征，其外部特征主要有冻谷、冻峰、单侧冻胀、冻阶、交错冻害等。铁路路基冻害严重制约着铁路高速、重载运行，造成北方路基冻害的原因也是多种多样的。经过调查研究发现，造成北方铁路路基冻害的原因主要有气温、土质、路基结构、路基荷载和水分等。其中土质是造成铁路路基冻害的内部因素，温度是媒介，水分是条件，铁路荷载是激发。北方的气候干燥、温度较低、土地水分积聚，在温度、土质、水分三者相互作用下造成了北方铁路路基冻害。由于地表径流和降水使得铁路路基的内部含水量较大，在短时间内路基内的水分得不到及时的排出，使路基内部水分积聚，加之没有彻底清除路基道床内的污染物，导致了北方铁路路基冻害时常发生，给铁路运输发展带来了巨大的障碍。

铁路路基冻害产生的部位是不同的，主要分为表层冻害、道床冻害以及深层冻害等三种，不同部位路基冻害其产生的原因也是不同的。造成道床冻害的原因主要有道床材料质量不达标、道床厚度不足、道砟不清洁、粉黏土量严重超标，道砟槽囊不达标、道砟破损严重、道床浸透渗透等诸多原因。产生铁路路基表层冻害的原因主要有路基基床不均匀、表层积水结冰、土质不均匀、表层冻胀量不统一、表层结构不一、表层聚流量不等等诸多原因。造成路基深层冻害的原因大多是因为地下水的关系。在深季节像冬季，北方地区路基冻害较为严重，由于北方地区的温度、气候以及路基水分等原因形成了两种不同类型的铁路路基冻胀:第一种铁路是地基冻胀，地基冻胀危害较大能够使得路基冻胀变形；第二种是路堤冻胀，造成路堤冻胀的原因大多是因为路堤填料的含水量较大，已达到了土体冻胀所需的含水量，路堤冻胀很容易导致路肩隆起、路基边坡。由于温度、水分、土质等诸多原因导致了北方铁路路基冻害，给铁路正常运输带来了巨大的挑战，为了解决北方铁路路基冻害必须采取一系列的方法措施，彻底解决路基冻害，保障铁路运输正常、安全发展运营。

二、铁路路基冻害的防治措施

通过以上调查研究，发现了造成北方铁路路基冻害的主要原因，根据造成北方铁路基冻害的原因以及路基基床冻害的特点，提出了一系列防止路基冻害的方法措施。北方铁路路基冻害治理是一项长期的工程，其治理应当遵循两大基本原则:第一是要进行综合治理，第二是要消除不均匀的冻胀，因此需要做到以下几点来防止北方铁路路基冻害。

第一，清筛道床脏污。通过实地考察发现，北方铁路部分路段的道床没污染特别严重，道床板结、淤泥堆积、翻浆较多、脏污物较多、道床内含水量较高，所以使得铁路路基在冬季很容易形成冻害。针对此现象目前需要做的就是降低道床的污染、及时清理道床，降低路基冻害。首先要清理道床，根据铁路路基脏物的堆积情况作出相应的清筛深度，尽量做到全断面清筛:①清除道床的板结层;②清筛厚度是整个道床厚度与换填砂垫层的和，这样做可以做到全面整治路基冻害，整治效果较好;③铲除线路两侧土高出的部位，做到及时排水。其次，及时排水，将道床中的不透水层清除;将土垄清除掉以增加道床的渗透能力;将线路两侧农田内的积水清除，彻底切断水源补给。最后，平整铁路的路肩，使之达到铁轨下的标准高度，然后用材料将路肩封闭，使边坡和路肩平整，这样就不会造成坑洼积水。

第二，基床换填。我国北方地区的基床换填主要有两个方面:首先是铁路的部分路段因为在填土时的土质不良，使得土地的透水性不佳。在路桥的过渡段这一现象更为严重，因为过渡段各结构之间的施工质量和刚度都是不一样的，造成了不均匀的沉降。为了解决这一问题应当换填一些颗粒较粗的土体，来提高基床的压实质量，进而消除路基冻害。其次是大部分的路段因为土质软化、压实质量较差，导致了道碴囊堆积，水分排除不畅。针对这样的现状需要使用复合土工膜来封闭基床的表层，来恢复路拱，进而防止大气降水侵入。

第三，横向排水盲沟。北方的铁路大部分的路段都是低矮的路堑，路基的两侧都设有排水沟。由于北方环境、气候以及当时的施工条件等诸多原因使得排水沟出现裂缝进而漏水，这样路基内的水就不能顺利排出，路基内水分积聚加上北方环境寒冷，进而形成冻害。为了解决这一问题，需要在这些容易形成冻害的路段，把改路段两侧的路堑清除掉，在路基的本体内每隔一段距离施做横向的排水盲沟，这样加固排水沟，防止排水沟水分渗漏，进而防止水分堆积，消除铁路路基冻害。

第四，疏干排水孔。经过调查研究发现北方铁路路基冻害严重，为了防止因水分积聚产生铁路路基冻害，研究专家、学者在一些铁路路段做了疏干排水孔的群试点，将水排出路基以外，其效果甚佳。设计疏干排水孔群的技术要点主要有以下几点:首先，在坡面的垂直方向布设排水孔，然后采用双层排水孔群或者是采用双层排水孔群;第二，在坡面的水平方向布设排水孔，因为排水孔的水平间距会严重影响排水孔的排水。(3)在路基的两侧布设排水孔，其长度以能将水排出路基为宜。

结语

北方地区由于温度、地质、水分等原因，造成了铁路路基冻害，为了解决路基冻害，应当根据路基的状况来采用不同的冻害防治措施，彻底整治北方铁路路基冻害，进而确保铁路每个段路都能正常、安全的运行，为我国铁路向着高速度、高密度、重载方向发展奠定基础。

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