冻害成因分析与整治

摘 要：分析冻害成因，提出针对性治理措施，取得了明显效果。

关键词：冻害；治理措施

一、线路概况

京包线k697-k801地处严寒地区，线路冻害比较常见，并且比较集中，主要分布在k697-700、k735-k740、k770-k772、k785-k786段间。在冰冻季节因大气负温的影响，使土中水分冻结成冻土，根据其冻融情况分为季节性冻土、隔年冻土和多年冻土。我国华北、西北地区特点：四季分明，冬季负温时间长，地表冻结深度大于0.3m，土基湿度随季节发生有规律变化。引起土基上层水分积聚，使这些地区线路形成不同程度冻胀和翻浆。

二、线路冻害成因

京包线位于河套平原，地势低洼。线路于建国初期就已修建，早期路基填土不符合规范要求。而影响路基和道床冻害的主要因素为土、水、温度和力。道碴和粒径大于0.1mm的颗粒土是不冻胀的，但当土中粒径小于0.05mm的粒径含量超过15%时，路基道床就可能出现冻害；路基道床内含水量大于起始冻胀含水量时，即开始冻胀，特别是地下水位对路基道床的冻胀影响很大，地下水位愈高愈严重。环境温度的冷却速度和梯度变化对路基道床冻胀也有影响。

不同部位产生冻害原因不同：

1.表层冻害。

（1）路基基床面不平整，易积水。因水分渗入基床表层，土层含水量增大超过了起始冻胀含水量是，表层中水结冰，体积膨胀的同时，水分又向冻结锋面补给，水分比冻前增加较大，并形成冻害。由于路基基床面不平整而产生的冻害很少有超过50mm的，一般在30mm-50mm间。冻害形成的深度因道碴陷槽或道碴的深度不同而不等。在呼和浩特铁路局管内，一般都产生在路基基床面下30mm-50mm。

（2）路基土体的表层为非匀质。由于路堤土质来源不同，且在填筑时土层厚薄和压实密度实度也不同；路堑土体虽然是自然形成的，但土的覆盖堆积厚度及层次也是不完全相同的。在冻期经水分迁移、聚集时，由于这些土质、结构、层次等条件的不同，其聚流量也不尽相同，产生的冻胀量也不等，从而形成冻害。由于土质不同，而产生单侧冻起。

（3）气温影响形成冻害。气温随着地形、土质、日照及植被的不同其热变换不同，同时对土中的冻结速率的影响也不同。在土冻结时，由于表层土温及冻结速率的不同因而其水分迁移的聚流量和冻胀量便不同，产生冻害。

2.深层冻害

深层冻害表现的大小与地下水位的高低有关。当地下水位距基床面近时，则冻胀量大，反之冻胀量较小。如果地下水位在冻期中下降不多，其本身冻胀很大，当水位又处在水分迁移的距离内，则冻害在冬期末也还能向上冻胀。因此，深层冻害形成的原因主要是地下水所引起的冻胀差异。

三、防治措施

1.表层冻害防治

在路基冻害的实践中，大多数冻害都是属于表层冻害。因此，防治很关键。对路基表层防治措施归纳起来主要有三大类：①排水及隔水。其目的在于排除地表水或降低疏导地下水及隔断下层水以消除或减少路基土体的冻胀；②改土。其目的是换除路基土体中的不均匀土质，或改良土的性质，以消除或减少路基土体的冻胀；③降温。其目的是使冻胀性土脱离冻结层或部分脱离冻结层，从而减少路基土体的冻胀。另外，也可以起道等办法达到以上目的。

2.深层冻害防治

根据匀质土体的冻胀沿冻深的分布情况分析，如果为闭式析冰系统，则其冻胀强度最大的部位均发生在路基表层。只有当地下水位较接近最大冻结深度时或在最大冻结深度内时，最大冻胀才发生在下部；当开式析冰系统时，其下部的冻胀发生在冻结期的后期。所以，深层冻胀防治主要是整治地下水，对地下水流向路基采取截水渗沟、引水渗沟、排水槽等措施；路基土体有浅层地下水采取明沟、引水渗沟、排水槽等措施；路基土体有深层地下水采取降低地下水位、引水渗沟、保温层等措施；路基基底有泉眼采取设涵洞引排措施。

四、结论与建议

在冻胀原因上，冻胀是土质、水分、负温因素共同作用下导致的，不同地域因土质所含矿物成分不同，所导致的季节性冻害强弱也不同。

在线路施工完成后，采用适当措施进行科学合理的降水及排水处理，以有效预防和减少冻害问题的发生。

参考文献：

[1]于元峰.季节性路基土水分迁移室内综合研究.长春.吉林大学硕士论文，2005

[2]冻土地区建筑低级基础设计规范（JTJ118-08）.北京.中国建筑工业出版社，2008