青藏铁路公司德令哈工务段 青海省海西州德令哈市 817000
摘要：青藏线路西格段地处青藏高原西北部，平均海拔3220米,年平均降水376mm，大部分集中在7-9月份，气候寒冷，早晚温差大。其中西格线连湖线路车间管辖内 K535+000---K545+000线路平均海拔3000m，加之线路两侧为牧区，多为沼泽湿地，线路两侧草原灌溉及排水不畅等原因，导致路基沉降及冬季线路胀冻。每年冬季，由于路基基床面不平整而产生的冻害，冻起高度一般不超过50mm，多数在25mm左右，线路出现局部冻胀现象。春季冻害融化后，从而易导致路基下沉，危及行车安全。且此线路段为无缝钢轨，冻害容易造成线路钢轨折断现象，这对于线路车辆的行驶安全产生极大的隐患。鉴于冻害对线路安全的威胁，我们需要对于冻害采取积极有效的防治措施，以保证我们线路稳定有序的运营。
关键词：铁路；冻害；原因分析；整治措施
一、冻害危害及产生的原因：
1.冻害对路基面的影响及原因：
1.1对路基面的影响：冻害是指路基在土、水温度的共同影响下，冬季路基面将发生不同程度的冻胀，夏季有发生融化下沉，使钢轨面高低、水平产生不均匀变化，严重地段往往伴随翻浆冒泥,道床外挤等现象。路基冻害在车间管内病害中，分布广、时间长、工作量大、影响行车严重程度均占首位。每年自10月起至次年5月止，在长达七个月的时间里，K535+000---K545+000线路冻害给车间线路养护维修工作带来了繁重的负担，投入的劳动力约占全年劳动力的45%，同时耗费了大量的材料。路基冻害的存在，不仅增加了养护维修的工作量，影响了正常维修，加大了维修成本，而且使得线路质量下降，直接影响行车安全。
1.2对路基面产生影响的原因：
路基产生冻胀、下沉等冻害的影响因素主要可以归结为温、土、水和力四个要素。
1.2.1.水分原因
路基土体中的水分是形成路基冻害的决定性因素。水分迁移是冻土中主要的物理力学过程，是路基产生冻害的基本原因。由于线路排水不畅等原因，冻水结成冰，强度剧增；冰融成水，承载力几乎等于零。水的这一特性决定了冻土有很高的承载力，由于土中的水在冻结过程中能向冷冻峰面迁移、并不断冻结析出冰层，水结成冰，体积增大9%，使土颗粒相对位移而发生冻胀，路基就被抬起，即造成土体的冻胀。
1.2.2.土质原因
路基的冻害变形与土质条件有直接关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆K535+000---K545+000冻土为持续冻结三年以上的多年冻土，其黏砂土由于地下水补给，则往往发生较严重的冻害，形成较大的冻胀。当土中含水量超过起始冻胀含水量时，由于土颗间水膜厚度增大，土粒间的磨擦阻力降低以致消失，使土的抗剪强度显著减弱，在荷载作用下则造成下沉等病害。
1.2.3.温度的原因
气候条件是形成路基冻害的另一个重要原因。K535+000---K545+000铁路线路处于青藏高原西北部，平均海拔3220米，气候寒冷，早晚温差大。温差过大影响聚冰层的深度、分布。由于聚冰层距路基顶面很近，位于表层，导致冻害严重。
1.2.4力的原因
经过以上水和土质原因我们不难看出，由于水的冻结和土质冻结产生的原因，造成路基面下方能够承受路基面的力受到影响，当水和土质冻结时，体积变大，水和土质的冻结体承载力高，但是当水和土质的冻结体融化后，体积减小，路基面下方的承载力下降直至为零。这种水、土质的凝结和融化变化直接导致力的变化，由力的变化严重影响路基面的承载能力的稳定性。
2、冻害对钢轨的影响及原因：
2.1 冻害对钢轨的影响：
钢轨作为轨道结构的重要组成部分，秋冬季节昼夜温差变化大，由于受热胀冷缩的影响，承受比较大的拉应力，加上路基冻害的影响，钢轨还承受较大的切应力，由拉应力和切应力致使钢轨易发生折断现象。
2.2冻害对钢轨的影响产生的原因：
2.2.1钢轨铝热焊工艺不良，铝热焊过程中，预热不均匀，焊剂受潮封箱不严和对模不齐等原因，会在焊缝铸态金属中产生气孔，缩松跑铁，减小焊头有效截面，降低强度。特别是在低温条件下焊接钢轨时，使得焊接接头的质量难以控制，直接影响着无缝线路的安全。
2.2.2钢轨材质不良，超期服役钢轨的轨底多有锈蚀，锈蚀坑点处形成应力集中易造成钢轨突然断裂。
2.2.3线路关键处所：无缝线路伸缩区和固定区的衔接处，曲线、道口、桥梁、大坡道附近，由于列车冲击力较大，昼夜轨温变化大，钢轨承受较为频繁的拉伸应力，容易导致钢轨、钢轨焊缝在低应力下折断。
2.2.4线路冻结地段。线路冻结后，车轮施加的水平推力和剪切力使接头两个钢轨的轨头挤压会在钢轨螺栓孔上产生较大的应力，发生螺栓孔裂纹甚至钢轨揭顶。
二、冻害整治措施：
1.排水及隔水 —— 由于水是形成路基冻害各因素中关键性的条件，因此控制土体中的水分，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。①排水设备应具有抗冻、防冻的能力，不被冻融破坏，能发挥正常排水作用。其类型有：地表排水 —— 应进一切可能使地表排水畅通，并能将大量的地表水由桥梁及涵洞排走并防止地表水的下渗。具体措施有：侧沟、天沟、排水沟、排水槽、截水沟及取土坑排水等；基床排水——多数冻害的产生与基床不平整有关。因此基床排水在防治冻害中也起着相当重要的作用。具体措施有：基床整形（平整基床及路肩）、挖除道碴陷槽、加设横向盲沟等；
2.线路注浆—— 对于线路下沉严重处所，由土质不良而造成的路基冻害，且又无换填条件时，根据情况给线路路基注浆。在线路路肩及两线间给线路路基注浆，其目的是改良线路路基条件，以消除或减少路基土体的冻胀。
3.保温法（隔温）—— 由于青藏高原早晚温差大，加之线路路基下涵洞内常年处于日照照射不到地方，冬季涵洞上线路变化较慢，而其它处所线路变化较快，导致线路变化更加不均衡。因此，在线路涵洞两侧洞口处设置保温隔热层，使涵洞处线路处于均衡状态，避免由于涵洞处线路与其它处所线路变化不均衡导致线路不稳定，在涵洞口两侧进行封堵，隔热材料可采用草皮、树皮以及其他一些合成材料。
4.道床清理：经常保持道床清洁，清筛道床或更换碎石道床防止泥土杂物混入道床，及时清除土垄，增加道床渗透能力，疏通排水；削减路肩高度，平整路肩、基床面，保持路肩和边坡平整，无裂缝、无坑洼积水。
5.线路车间要根据当地气候、钢轨状态等，定期对职工进行“防三折”教育，“防三折”措施要落到实处。严格观测制度，全面观测并分析钢轨移位情况，发现钢轨位移爬行超过10mm时，提早妥善处理、整治，严格落实手工检查制度，在日常巡检中加强对钢轨、夹板，加强焊缝影响区的检查，对焊缝两端各150mm范围内的探伤检查和对线路设备的巡查力度，对焊缝的检查应纳处重中之重，认真做好记录，有异常变化及时处理上报。
6.抓好应力放散工作，锁定轨温是控制温度力的关键，必须正确详实，如发现固定区钢轨长度发生变化，应及时把他换算成轨温变化，改正锁定轨温或进行应力放散。对高温锁定的无缝线路要在设计锁定轨温范围内进行应力放散，应力放散后要组织复拧扣件，全面锁定线路，防止钢轨串动，对道岔、桥上和隧道等处所存在的轻伤发展轨进行更换，对轻伤或焊接工艺不良的焊缝和重伤焊缝处所做永久处理。
参考文献：
[1]《中国铁道科学论文杂志》铁道科学出版社
[2]《铁道线路维修规则》 中国铁道出版社
[3]华南理工大学，地基与基础[M].北京：中国建筑工业出版社，1991.
[4]《无缝线路百问百答》（第二版） “中国铁道出版社出版”发行 2004年。广钟岩 沈相宙 史鸿湘 编。杨应环 审。
论文作者:李帅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/29
标签：冻害论文; 路基论文; 钢轨论文; 线路论文; 应力论文; 原因论文; 土质论文; 《建筑学研究前沿》2017年第22期论文;