严寒地区路基防冻胀施工技术

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摘 要：火车作为一种载客量大、速度快、正点率高、安全性能好的交通工具，已经越来越融入到了民众的生活当中。也正是如此，一旦列车发生事故，毕竟引来巨大的损失以及人员伤亡。故此，国家对于列车的安全可谓是高度关注。而与列车安全息息相关的，首先便是路基的情况。以下，便是作者个人针对严寒地区的路基基床损害原因，以及防冻胀的相关措施。

关键词：严寒地区;路基防冻胀;列车;施工技术

中图分类号：TU71文献标识码：A

一、路基冻害原因

（一）颗粒的含水量

大多数人都会认为，含水颗粒在冻结的时候会产生冻胀，但其实不然。根据查阅的相关文献以及资料显示，想要含水颗粒产生冻胀，则需要颗粒的含水量超过一定界限，而这个界限称之为起始冻胀含水量。不仅如此，起始含水量与颗粒塑限和干容重有着不可分割的关系。同时，还与它的密闭性有着密切关联。比如，在封闭的空间当中，含水量的多少直接决定着颗粒的冻胀性强弱；相反，如果在非封闭的体系中，就算初始含水量很小，但外界的水源也会大大增加了颗粒的含水量，同样会增加颗粒的冻胀性。

（二）冻胀温度

大家都知道，水在零度会冻结，但颗粒当中的水却不是如此。温度降低到零度的时候，颗粒当中的水往往会出现过冷现象，伴随这个过程出现的就是冻结的起始温度和停止温度两个特征温度。资料上表明，冻结温度即便是在同一类土壤中也是会随着含水量变化而变化的，成正比关系。此外，颗粒的分散度、热容、导热系数和颗粒的矿物成分也影响着冻结温度。

（三）填料所用颗粒的粒径

填料颗粒的大小也与冻胀性有着密切关联。当含水量一样的时候，颗粒的粒径越小，冻胀性就越强。不仅如此，填料的矿物成分对冻胀性也有关系。比如，粘土性矿物类，高岭土最强，其次是水云母，最后才是蒙脱石。至于那些沙粒和粗颗粒，由于它们含水量少或者没有水分，也就不会发生冻胀现象。

（四）填料的压实情况

除了颗粒的含水量、冻胀温度和颗粒粒径之外，填料的压实情况也是影响路基冻害的原因之一。当另外三个条件一样的时候，填料的密度越大，冻胀性越强。物极必反，当填料超过了临界密度的时候，冻胀性反而会减小。如果将填料压实，密度超过了临界密度，那颗粒的含水量和空气就会被排出去，冻胀性也会相对减弱不少。

故此，针对这四个方面，采用相关措施的话，就可以预防路基的冻胀损坏。

二、施工措施

（一）针对颗粒含水量

填料颗粒的含水量主要来源土石类型、原料场、气候、运输过程等。不过这些因素都是极难控制的，因此，让填料颗粒的含水量的减少就变成了重要任务。而且颗粒的含水量也影响着冻结温度。首先，对于填料材料的选择，尽量选择含水量很少的材料，这样可以避免填料颗粒自身含水量太大所带来的麻烦。其次，就要对路基的排水着手了。路基两侧要形成一定角度，这样即便是遇到下雨天，水分也可以迅速排走，不至于造成积水，增加颗粒含水量。不但如此，还可以再路基两侧设置排水沟，沟底用粗砂垫层和防渗土工膜。

（二）填料的选择

由于路基的基床是承受列车动荷载的主要部分，尤其是基床表层，承受约60%的列车动荷载。如果选料不当，就会造成路基难以承受冬季冻胀的破坏，出现变形、疏松的现象。如此一来，路基就会被损坏，难以达到“零沉降、领冻胀”的质量效果。

对于基床表层的填料选择，一般选用为级配碎石，这是一种由粒径大小不一的粗细碎石与砂和部分塑形指数较高的粘土按照一定比例混合而成，它也满足密实级配的要求。其中，碎石颗粒中扁平以及细长的颗粒含量应该小于20%。基床的上层填料则选用耐磨性较好、模量高的石英质母岩为最好。为了提高填料刚度，可以适当提高颗粒的最大粒径。粗颗粒的含量也是可以增加的，厚度在0.2~0.3m为宜。至于行机床下层的填料颗粒选择，应该与基床底层匹配，渗透系数不能高于10-4m/s。

对于路堤本体的填料选择，满足三个条件即可。第一便是能够在列车与路基自身重荷载作用下，保持长期稳定而不出现变形等现象；第二是路堤本身的压缩沉降要迅速完成；第三是填料物的力学特性不会受到水、温度和地震等其他因素影响，从而保证路基稳定。

（三）有效的压实方法

将填料拌和时，要严格按照相关规定的要求。拌和好之后要尽快送到铺筑现场，并进行碾压。为了使基床表层第一层得到好的效果，可以用平地机将拌和好的填料摊铺均匀，不均匀处则可以进行人工休整；基床表层第二次，则要用摊铺机进行摊铺。碾压的话最好采用振动压路机，要按照先轻后重、先慢后快的原则进行碾压。直线段从两边的路肩向中心碾压；曲线段，从内侧路肩向外侧路肩碾压。为了保证路基的质量，需要先静压两遍，弱振一遍，强振三遍，弱振一遍，然后再静压两遍收光平整路面。同时，压路机的碾压行驶速度应该小于4km/s。对于各区段的交界处，也要多次、重叠压实，纵向搭接长度应该大于2m，沿线路纵向行与行之间重叠压实则该大于40cm，上下两层填筑接头应该错开大于3m。

三、其他防冻胀措施

（一）防冻胀护道设置

在冬季的时候，为了保护路堤不会因受冻而引起路基面的隆起，损坏路基，当路基填土的高度超过3m的时候，可以在路堤的两侧设置长宽都是1.5m的防冻胀护道。护道的高度和宽度则应该大于当地季节的最大冻深！

（二）新型合成材料的运用

土工合成材料是一种新型的复合材料，可以用在路堤边坡，用来铺设土工格栅加筋补强；也可以用于加固路基垫层，在其中铺设土工格栅，有良好的增强地基的稳定性、使应力均匀分布、减少路基沉降的作用。

（三）提升路基接口的质量

倘若在施工过程当中，破坏了防水材料的完整性，处理不当的话，那路基的排水效果就好大打折扣。因此，完善路基接口施工工序、工艺和严把施工质量的控制，做好接口部位的防水处理，就很是重要。可以采用旋挖钻或则垂直切割开挖，及时灌注混凝土，减少挖开后暴露的时间，还要严禁在雨季施工。

结论：严寒地区的路基防冻胀技术还需要吸收国内外的经验和科学技术，从而才可以不断提升和改进，最重要的还是要根据实际情况作出相应的合理的措施。

参考文献：

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[3]戴隆吉，杨新华.严寒地区路基基床病害原因分析[J].铁道勘察.2004（12）.

[4]刘桂萍.浅谈严寒地区高铁路基施工技术[J].山东工业技术[J].2013（04）.