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摘要：无砟轨道路基冻害产生原因是路基含水率过大，冬季路基冻胀，引起路基上拱，春融路基下沉，导致无砟轨道线路状态变化，导致动车组安全性、舒适度降低。
关键词：无砟轨道、路基冻害、路基防排水、轨道精调
一、路基冻害的成因及主要影响因素
冻害是土体在冻结过程中因冻胀所引起的病害。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。土冻结时，还发生水分向冻结面转移，更使土的冻胀量增大，融化后则使土剧烈沉陷。
路基产生冻胀、下沉等冻害的影响因素是很复杂的，但主要可以归结为温、土、水和力四个要素。四个要素中温度和压力的变化是外因，而土和水是内因。这四个要素在建筑物的冻害过程中都是存在的。其中值得提出的是水这个要素，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。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，而融土的承载力则大为降低。
二、路基冻害的分类
1.按纵向外部形态划分
冻峰：路基面在短距离内的冻胀高度大于相邻两地段的冻胀高度所形成的凸起部分；冻谷：路基面在短距离内的冻胀高度小于相邻两地段的冻胀高度所形成的凹槽部分；冻阶：路基面两相邻地段的冻胀高度不同而在连接处所形成的错台部分。
2.按横向外部形态划分
单侧冻害：沿路基面横断面两侧冻胀高度不等；双侧冻害：沿路基面横断面整个冻胀高度大体一致；交错冻害：在路基纵横断面上相邻地段的冻胀高度均不相同形成高低交错的现象。
3.按冻胀产生的部位划分
表层冻害：受地表水影响产生的冻胀，发生在路基土体临界冻结深度内上半部分，一般冻高度较小，表现为“早起早落”型；深层冻害：受地下水影响产生的冻胀，发生在路基土体临界冻结深度内下半部分，一般冻胀高度较大，表现为“晚起晚落型”。
三、冻害对无砟轨道线路影响
1.增加养护维修工作量
每年自11月起至次年4月止，在长达5个月的时间里，冻害使线路长期变形，给养护维修工作带来了繁重的负担，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。通过对管内线路养护维修工作量统计投入的劳动力约占全年劳动力的40%，消耗维修材料35%。
2.水对路基影响造成冻害
随着无砟轨道设备运营，无砟轨道路肩封闭层、嵌缝胶、排水沟等防水设施出现开裂、老化，导致路基防水能力逐年下降，雨季雨水大量渗入路基本体，土体含水量增大。同时无砟轨道覆盖在路基表面，导致土体内部水分无法正常蒸发，随着年限增长，土体内含水率逐年升高。冬季气温降低，路基本体内水结成冰，体积逐渐增大，路基状态出现不均匀变化。截止2018年管内统计冻害16处，主要集中在车站、路基地段。
3.无砟轨道线路设备质量影响
路基冻胀引起无砟轨道线路轨道变化，导致动车车体运行过程中安全性、舒适性下降。通过对综合检测车2018年1月与2018年2月数据进行对比，冻害处所上行K1940+935、下行K1940+969随着气温降低，路基冻害逐渐显现，无砟轨道出现明显上拱，上行K1940+916-943出现高低峰值最大8.4mm；下行K1940+962-981出现高低峰值最大10.2mm。同时对2、3月份数据进行对比，冻害已基本稳定，线路轨道状态无明显变化。通过对综合检测车数据进行分析，无砟轨道精密测量、轨道精调作业后，上行K1940+916-943、下行K1940+962-981冻害得到彻底整治处理。
上 行 下 行
四、无砟轨道冻害整治措施
1.提高路基本体防水能力
1.1路基地段无砟轨道，线间混凝土填充层纵或横向嵌缝封闭材料失效整治。
2017年为整治无砟轨道路肩封闭层、道床板、嵌缝胶等开裂问题，我单位对K1934-K1935线路进行试验，采用硅酮嵌缝材料，对失效嵌缝进行重新嵌缝封堵，避免水通过伸缩缝、侧缝渗入路基本体 达到改善基床环境的目的。通过整治处理，路基防水能力大幅度提升。目前计划管内全面平推整治处理。
1.2 对路基边坡开裂、破损，排水沟、天沟淤积堵塞，年久失修处所有计划进行整治处理，提高路基防水能力。
1.3 对路基周围水文环境差，路基本体受地下水影响大区段，按照“截、防、堵、排”原则，因地制宜，综合治理。
2017年9月份，为解决车站路基水害，施工单位对车站K1771+443-K1774+083段路基进行隔水墙施工，车站周围水体进行“截、防、堵、排”整治。采取主要措施是：第一是对路基段左侧设护道，护道外侧设C25混凝土隔水墙，墙高4m，基础埋深3m，墙脚设梯形截水沟兼灌溉；第二是对护道顶面距离坡脚2m处设C25混凝土梯形排水沟，将坡面水流排向临近涵洞；第三是对线路右侧栅栏外地面低于坡脚2m，受低侧修建进站道路影响平时积水，将靠近线路侧15m宽度内分层填平，坡脚设高宽各1m脚墙，坡面下部一米采用0.2m厚C25混凝土防护。
2.加强冻害分析检查
2.1每15天重点冻害处所对总公司综合检测车数据进行对比分析，掌握线路动态变化量，确定病害处所峰值是否影响行车安全。
2.2在冻害上涨及回落时期，车间每十天对冻害处所进行人工检查、记录。检查过程中重点检查冻高、水平、三角坑等，对水平、三角坑超限处所现场进行整治处理。同时对冻害检查数据进行对比分析，掌握冻害变化规律。
3.无砟轨道线路进行整治
通过对综合检测车数据分析，结合动态添乘检查、静态质量监控，确定需整治冻害处所。采用轨道绝对测量小车，采集病害处所绝对线形，按照轨道“绝对测量，相对分析”原则，结合现场扣件实际状态，采取“销峰填谷”数据分析思路，通过对扣件调高垫板进行抽垫作业，改善无砟轨道线路状态，提高线路安全性、舒适度。
五、冻害整治后效果
1.提高路基本体防水能力
通过对路基防水、排水设施设备质量进行改善，路基防水能力得到大幅度提升，路基本体含水率降低，冻害问题得到一定程度的改善。2017年对路基防水整治后，2018年冻害数量比2017年减少4处，防水整治效果明显。
2.无砟轨道线路病害整治
通过对冻害处所、路基沉降地段无砟轨道线路养护维修作业，管内综合检测车TQI值基本保持在2.75，II级病害全部消灭，I级病害由前期65处减少至30处左右。
六、后期养护维修中注意事项
1.加强路基防水能力整治，对检查发现路基防水设施老化，失效问题及时进行整治，防止雨水、地下水等大量进入路基本体，引起无砟轨道路基不均匀变化及路基冻胀发生。
2.加强路基冻胀期间无砟轨道线路轨道状态监测，防止因冻胀引起三角坑、水平、短波高低等病害突然出现，危机动车组行车安全。
3.加强综合检测车数据分析，结合人工动态添乘检查及静态检查，掌握冻害处所变化速率、变化规律、变化量，为动车组安全平稳运行保驾护航。
论文作者:刘建菊
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/17
标签：路基论文; 冻害论文; 轨道论文; 处所论文; 线路论文; 病害论文; 本体论文; 《建筑模拟》2018年第24期论文;