季節(jié)性凍土區(qū)鐵路客運(yùn)專線路塹路基凍害成因分析及對(duì)策研究

馬榮田，仇 鵬，歐志強(qiáng)

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京 100081)

我國(guó)陸地面積約有53.5%的地區(qū)屬于季節(jié)性凍土區(qū)[1]，凍土(巖)是季節(jié)性凍土區(qū)普遍存在的一種自然現(xiàn)象，防治路基凍害是鐵路客運(yùn)專線建設(shè)過(guò)程中面臨的一項(xiàng)世界性技術(shù)難題。經(jīng)過(guò)多年研究和實(shí)踐，我國(guó)在鐵路工程填土路基凍害防治方面積累了一些經(jīng)驗(yàn)，取得了一定的工程實(shí)踐效果[2-4]，但石質(zhì)路基凍害及巖石凍脹研究相對(duì)滯后[5-7]。在季節(jié)性凍土區(qū)鐵路客運(yùn)專線石質(zhì)路塹路基凍脹依然存在，且防凍害措施欠缺時(shí)，巖石凍脹現(xiàn)象比較明顯。當(dāng)基床凍脹量超過(guò)無(wú)砟軌道允許值時(shí)即形成路基凍害，需采取措施消除凍害，保證動(dòng)車組列車行車安全。本文通過(guò)對(duì)哈大鐵路客運(yùn)專線某段線路石質(zhì)路塹路基凍害開(kāi)展原位挖探試驗(yàn)、室內(nèi)常規(guī)及凍脹試驗(yàn)，對(duì)凍脹影響因素予以分析，并提出防治石質(zhì)路塹路基凍害的工程對(duì)策。

1 工程概況

哈大鐵路客運(yùn)專線位于東北地區(qū)，是我國(guó)在高寒地區(qū)設(shè)計(jì)、建造的第一條高速鐵路，設(shè)計(jì)開(kāi)通速度200 km/h，主要基礎(chǔ)設(shè)施按350 km/h設(shè)計(jì)，采用CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，在世界范圍內(nèi)均無(wú)可靠的工程實(shí)踐可以借鑒。本文研究的某段線路處于遼寧省營(yíng)口市以南地區(qū)，工程地貌以剝蝕丘陵為主，地形起伏較大，地質(zhì)以強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化砂巖為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，地下水發(fā)育，水位較高。該段線路路基長(zhǎng)66.540 km，其中路塹路基長(zhǎng)約27.083 km，主要為石質(zhì)路基，其橫斷面結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。該地區(qū)屬于季節(jié)性凍土區(qū)，冬季寒冷漫長(zhǎng)，1月份平均氣溫一般為－4℃～－12℃，極端最低氣溫可達(dá)－29.8℃，冰凍期長(zhǎng)3～4個(gè)月，為11月中旬至次年3月，最大自然凍結(jié)深度達(dá)到0.93 m，按季節(jié)性凍土的凍脹性分類屬于凍脹及強(qiáng)凍脹[2]。

圖1 典型路塹路基橫斷面結(jié)構(gòu)形式(單位:m)

2 路塹路基凍害調(diào)查

2.1 路塹路基凍脹狀態(tài)調(diào)查

根據(jù)不同時(shí)期軌道高程測(cè)量數(shù)據(jù)分析，2011—2012年冬季沿線路基工程普遍發(fā)生凍脹現(xiàn)象，凍脹量＞5 mm的測(cè)點(diǎn)占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的19.5%，凍脹已成為哈大鐵路客運(yùn)專線路基凍害的主要特征。不均勻凍脹變形造成的凍害基本分布在路塹路基地段，分布普遍且凍脹嚴(yán)重，其凍脹發(fā)生率和凍脹量遠(yuǎn)大于路堤路基地段。其中DK113，DK130及DK142 3個(gè)地段路塹路基凍害尤為嚴(yán)重，最大凍脹量達(dá)15～20 mm。凍害的產(chǎn)生對(duì)路基破壞影響較為劇烈，使線路軌道高程產(chǎn)生局部、差異化抬升，造成線路橫向和縱向的不平順，嚴(yán)重影響動(dòng)車組列車行車安全。這既加劇列車與線路的動(dòng)力作用，也給高速線路養(yǎng)護(hù)維修造成難以克服的困難。鐵路客運(yùn)專線無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)對(duì)路基工后沉降的要求非常嚴(yán)格，允許的工后沉降≤15 mm，差異沉降≤5 mm[3]。

以DK130段為例，在軌道檢查車檢測(cè)出線路軌道狀態(tài)發(fā)生顯著變化后，為查清原因，通過(guò)分析絕對(duì)軌檢小車在路基凍脹前后測(cè)量的軌道高程數(shù)據(jù)，可計(jì)算出基床豎向凍脹量。計(jì)算結(jié)果表明，在600～880 m里程范圍內(nèi)，豎向凍脹量＞5 mm的測(cè)點(diǎn)達(dá)22.5%，最大凍脹量為15 mm，高程偏差突變明顯，清晰顯示此段路基凍脹已形成凍害。

2.2 路塹路基凍脹調(diào)查分析

該段線路石質(zhì)路塹路基凍脹發(fā)生率和凍脹量大于路堤路基的規(guī)律性非常明顯。為了解路塹路基凍脹特征，對(duì)該段線路進(jìn)行了路基凍害調(diào)查。通過(guò)對(duì)上述3個(gè)地段路基進(jìn)行原位挖探試驗(yàn)調(diào)查，獲得了路基巖土質(zhì)、含水量及含冰形式等宏觀信息，分析了路基各結(jié)構(gòu)層的含冰形式及關(guān)系，為路基基巖凍脹影響因素分析及防治對(duì)策研究提供了依據(jù)。

2.2.1 路基凍害原位挖探試驗(yàn)

采用人工開(kāi)挖探坑原位試驗(yàn)方式，每個(gè)斷面分別在線間、軌道板底座外側(cè)0.5 m處3個(gè)位置布置挖探。挖深包括40 cm基床表層級(jí)配碎石和100 cm深度內(nèi)的基巖，挖探中每20 cm深度取1組試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)?；鶐r每20 cm深度作為一個(gè)描述單元。表1為DK130凍害區(qū)探坑路基基床凍脹地質(zhì)描述。為對(duì)比分析，在臨近凍害點(diǎn)的非凍害區(qū)域選取典型斷面，采用同樣方式挖探。共選取9個(gè)典型斷面，取樣31組。

2.2.2 路基病害挖探調(diào)查分析

原位試驗(yàn)揭示:路塹路基結(jié)構(gòu)層符合設(shè)計(jì)要求，級(jí)配碎石已凍結(jié)，含冰結(jié)構(gòu)以均質(zhì)冰為主，呈冰霜狀存在于孔隙內(nèi)部，聚集于碎石周圍?；不鶐r節(jié)理裂隙發(fā)育，含冰結(jié)構(gòu)以橫向?qū)訝畋烷g隙冰為主，40～120 cm深度范圍內(nèi)基巖凍脹開(kāi)裂分層明顯，普遍存在0.5～2.0 mm厚度不等的冰夾層及冰晶體，積聚明顯。凍結(jié)深度一般在130～135 cm，大部分探坑基巖在135 cm深處凍結(jié)仍明顯。

表1 DK130凍害處原位挖探地質(zhì)描述

分析看出:①基巖風(fēng)化破碎程度明顯比路塹開(kāi)挖時(shí)巖石的風(fēng)化程度嚴(yán)重，這與工程巖體已經(jīng)歷4～5次自然凍融循環(huán)及工程荷載、應(yīng)力狀態(tài)改變有關(guān)，這些因素加劇了巖體裂隙的損傷擴(kuò)展，導(dǎo)致巖體物理力學(xué)性質(zhì)降低，即巖體加速劣化[7]。②基床實(shí)際凍結(jié)深度達(dá)135 cm，基巖部分為95 cm左右，路基實(shí)際凍結(jié)深度與設(shè)計(jì)凍結(jié)深度差距較大。如設(shè)計(jì)凍結(jié)深度選取不當(dāng)，對(duì)季節(jié)性凍土區(qū)工程實(shí)踐及防凍害措施應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生較大影響，往往造成工程措施效果降低或失效。

3 室內(nèi)凍脹相關(guān)試驗(yàn)分析

為分析路塹路基各結(jié)構(gòu)層凍脹對(duì)凍害的貢獻(xiàn)度，在現(xiàn)場(chǎng)挖探取樣基礎(chǔ)上，對(duì)級(jí)配碎石與巖石樣品做了室內(nèi)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)級(jí)配碎石進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，獲得了級(jí)配碎石的含水率、凍脹率等數(shù)據(jù)。通過(guò)巖樣的含水量試驗(yàn)，獲得了基巖含水率指標(biāo)。

3.1 級(jí)配碎石及巖石相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果

基床表層級(jí)配碎石顆粒分析及細(xì)粒含量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，凍害區(qū)與非凍害區(qū)級(jí)配碎石含水率及其它物理指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3、表4、圖2，凍害區(qū)基床基巖含水率試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3，不同含水率下級(jí)配碎石凍脹率時(shí)程曲線見(jiàn)圖4。

表2 基床表層級(jí)配碎石顆粒分析及細(xì)粒含量試驗(yàn)結(jié)果

表3 凍害區(qū)基床表層級(jí)配碎石含水率及其它物理指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表4 非凍害區(qū)基床表層級(jí)配碎石含水率及其它物理指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

圖2 凍害區(qū)基床表層級(jí)配碎石含水率分布

圖3 凍害區(qū)基床基巖含水率試驗(yàn)結(jié)果

圖4 不同含水率下級(jí)配碎石凍脹率時(shí)程曲線

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

從表2可以看出，基床表層級(jí)配碎石顆粒級(jí)配滿足規(guī)范要求，0.075 mm以下細(xì)粒含量滿足抗凍性設(shè)計(jì)要求，屬于非凍脹性填料[4]。

從表3、表4及圖2中可以看出，級(jí)配碎石含水率總體不高，0～20 cm范圍碎石含水率總體上高于20～40 cm范圍，凍害區(qū)與非凍害區(qū)含水率基本相同。

從圖3中可以看出，基巖巖樣含水率基本都在10%以上，最大含水率達(dá)22.9%，在路基結(jié)構(gòu)豎向上基巖含水率呈上小下大規(guī)律。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)砂巖飽和含水率為0.24% ～0.66%[8-9]，可見(jiàn)基巖的整體含水率高，已超飽和狀態(tài)。

從表2和圖4中可知，級(jí)配碎石隨著含水率增加，凍脹率逐漸增大。在含水率不超過(guò)8%的情況下，凍脹率＜0.5%。但含水率為10%時(shí)(已接近級(jí)配碎石塑限)，在凍結(jié)起始后約17 h內(nèi)凍脹率增長(zhǎng)很快超過(guò)0.8%，此后凍脹率增長(zhǎng)不明顯，趨于平緩。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合2.2節(jié)分析表明:①級(jí)配碎石含水率為其塑限的30% ～50%時(shí)，級(jí)配碎石已凍結(jié)，但凍脹變形不明顯。在封閉不飽和狀態(tài)下，級(jí)配碎石凍脹率要小于由 Mellor公式(η=9%n，n為含水率)[10]計(jì)算的理論值。②基巖含水率超過(guò)飽和含水率15～34倍，巖體中冰夾層與冰晶體的體積占比大，在基床豎向上呈現(xiàn)多個(gè)聚冰帶，凍脹非常明顯。③路塹路基地下水位淺，屬高位潛水。

總之，該段線路路塹路基基床表層級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)層凍脹不明顯或無(wú)凍脹，不是引起凍害的主要原因?；不鶐r及裂隙充填物飽和度高，基巖凍脹非常明顯，且?guī)r體凍脹敏感性屬于凍脹～強(qiáng)凍脹，是路基凍脹量的主要貢獻(xiàn)源，是造成路基凍害的主體部分。

4 路塹路基基巖凍脹影響因素分析

有凍土存在的地方一般都存在凍結(jié)巖石的問(wèn)題，目前對(duì)路基凍巖問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和研究還相對(duì)薄弱。鐵路工程傳統(tǒng)理念認(rèn)為，季節(jié)性凍土區(qū)石質(zhì)路塹路基通常不會(huì)發(fā)生凍脹現(xiàn)象，一般采用零換填或淺換填的結(jié)構(gòu)形式，基本不考慮防凍害工程措施。但有關(guān)研究表明[11-12]，非凍脹巖石在破碎情況下也會(huì)表現(xiàn)出凍脹性，裂隙發(fā)育程度對(duì)巖體凍脹性的影響至關(guān)重要。通過(guò)研究可知，凍巖是復(fù)雜的多相和多成分綜合體，巖體凍脹是巖石與裂隙兩者凍脹疊加的結(jié)果，涉及低溫環(huán)境下裂隙巖體的THM多場(chǎng)耦合問(wèn)題。影響路基基床基巖凍脹的因素眾多且復(fù)雜，巖體滲透性、地下水、溫度以及工程條件是主控因素。

4.1 巖體滲透性對(duì)基巖凍脹的影響

巖體的滲透性指巖體允許流體透過(guò)的能力。一般情況下，完整砂巖的滲透性在10－6～10－7cm/s以下，而巖體滲透性約為10－2cm/s[13]，二者之間相差4 ～5個(gè)數(shù)量級(jí)，這說(shuō)明裂隙在其中起到了主要作用。實(shí)際工程巖體滲透性強(qiáng)弱及特征受巖性、斷裂構(gòu)造、風(fēng)化程度及應(yīng)力狀態(tài)等因素控制，直接影響巖體凍脹變形的嚴(yán)重程度，是基巖凍脹的內(nèi)在條件。在低溫環(huán)境下，巖體中的水分遷移主要依賴巖體滲透性的強(qiáng)弱，也直接控制同一時(shí)期水分遷移量的多少，水分遷移積聚越多，巖體凍脹量越大。巖體凍脹量與其滲透性呈線性規(guī)律，同時(shí)巖體滲透的各向異性、不均勻性等特征也決定了凍脹變形的不均勻性。如果實(shí)體工程巖體中存在斷層破碎帶、裂隙密集帶或局部節(jié)理發(fā)育，則會(huì)加劇巖體凍脹的不均勻性，造成路基頂面不均勻隆起變形，加大凍害的危險(xiǎn)性。

4.2 地下水對(duì)基巖凍脹的影響

低溫環(huán)境下，巖體含水量、地下水的補(bǔ)給是引起巖體凍脹性強(qiáng)弱的基本因素之一。封閉條件下巖體含水不與外界發(fā)生交換，低溫環(huán)境出現(xiàn)時(shí)水分僅發(fā)生原位凍結(jié)，其凍脹率只取決于巖體的飽和程度，干燥狀態(tài)時(shí)反而產(chǎn)生凍縮。開(kāi)放條件下，由于存在地下水的補(bǔ)給，受水頭勢(shì)(重力勢(shì))的影響，地下水在巖體中直接遷移，對(duì)巖體凍脹變形影響顯著，遷移水量越多，凍脹量越大。在天然情況下，巖體中水分補(bǔ)給主要來(lái)源于地下水(含大氣降水)，如秋末降水多，冬季巖體的凍脹量就會(huì)增大。另外，因路塹開(kāi)挖，使得原地下水滲流途徑、動(dòng)靜水壓力發(fā)生改變，導(dǎo)致路基地下水位升高。地下水位越淺，基巖的凍脹量也越大?？梢哉J(rèn)為，在荷載作用力小到可以忽略不計(jì)時(shí)，凍脹量與距地下水位距離的平方成反比。

4.3 溫度對(duì)基巖凍脹的影響

隨著環(huán)境溫度下降，巖體溫度也會(huì)隨之降低，當(dāng)溫度低至水冰相變點(diǎn)溫度以下時(shí)，巖體中的水分開(kāi)始凍結(jié)膨脹。巖體的凍脹過(guò)程實(shí)際上是巖體中溫度的變化過(guò)程，溫度梯度變成水分遷移的主要驅(qū)動(dòng)力。另外，巖體凍結(jié)速度取決于溫度降幅強(qiáng)度，對(duì)巖體凍脹影響顯著。如果氣溫降溫速度較快，凍結(jié)速度隨之加快，凍結(jié)鋒面迅速向未凍區(qū)推移，巖體很快凍結(jié)到最大凍深處，水分來(lái)不及遷移積聚，凍脹量較小;如果氣溫緩慢下降，則凍結(jié)速度緩慢，凍結(jié)鋒面推移慢，水分達(dá)到充分遷移，形成冰夾層與聚冰帶，凍脹量會(huì)顯著增大。因此，降溫幅度相同時(shí)，降溫速度快，則凍結(jié)速度快，凍脹量小;相反，溫度緩慢下降，則凍結(jié)速度慢，凍脹量大。有關(guān)研究表明[14]，無(wú)約束條件下巖石的凍脹變形主要發(fā)生0℃ ～－10℃，低于－10℃后幾乎沒(méi)有凍脹。

4.4 工程條件對(duì)基巖凍脹的影響

在季節(jié)性凍土區(qū)建設(shè)鐵路客運(yùn)專線時(shí)，路基形式也是影響路基凍脹的一個(gè)不可忽視的因素。路塹路基因地下水活動(dòng)的活躍性，更易產(chǎn)生凍脹，引發(fā)路基凍害。因此，應(yīng)把路塹路基作為抗凍脹設(shè)計(jì)的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。另外，在工程活動(dòng)(如爆破震動(dòng)、機(jī)械設(shè)備擾動(dòng)等)中，一方面由于路塹開(kāi)挖，工程荷載施加于巖體之上，會(huì)破壞巖體結(jié)構(gòu)及完整性，降低巖體物理力學(xué)性質(zhì)，造成巖體劣化加快，促使巖體凍脹敏感性轉(zhuǎn)強(qiáng);另一方面，由于路塹結(jié)構(gòu)改變了區(qū)域或局部地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件，形成人工干擾下的新地下水滲流場(chǎng)，抬高地下水水位，向有利于巖體凍脹發(fā)生的方向發(fā)展。

5 路塹路基凍害治理措施

綜合前述分析，季節(jié)性凍土區(qū)路塹路基凍害主要由基床基巖凍脹引起。因此，研究路塹路基凍害治理對(duì)策，應(yīng)從引起基床基巖凍脹的主要影響因素著手分析。在今后鐵路客運(yùn)專線工程實(shí)踐中，設(shè)計(jì)可以從加強(qiáng)降水排水、優(yōu)化路基結(jié)構(gòu)形式、控制基床低溫及弱化地下水滲透作用等方面考慮，采取必要的工程對(duì)策減弱基床凍脹，防治路塹路基凍害的發(fā)生。

5.1 設(shè)置地下降排水設(shè)施和加強(qiáng)路塹邊坡排水

1)設(shè)置地下降排水設(shè)施，降低地下水位，切斷地下水橫向遷移的滲流通道，減小巖體含水量。在路基兩側(cè)增加滲水盲溝，將基巖中的地下水通過(guò)盲溝積聚并引排到路塹之外，并增設(shè)保溫出口，保證低溫下排水暢通。滲水盲溝深度Hmin必須大于產(chǎn)生凍脹的地下水位臨界深度，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Hmin=hf+d選取，其中hf為最大凍結(jié)深度，d為地下水位低于凍結(jié)深度的最小距離，要大于毛細(xì)水上升的高度，建議巖石類取0.4 m。

2)加強(qiáng)路塹邊坡排水，排出邊坡體內(nèi)的地下水，降低靜動(dòng)水壓力，可有效降低路塹基床地下水位。在工程實(shí)踐中，為了保持邊坡穩(wěn)定，都要采用擋土墻、抗滑樁、錨索(桿)、漿砌片石、噴射混凝土等措施對(duì)邊坡進(jìn)行加固和防護(hù)。這些措施的運(yùn)用也會(huì)在邊坡體內(nèi)或體外形成擋水結(jié)構(gòu)，抬高路塹邊坡的地下水位，增大地下水壓力。因此，可在已施工完成的邊坡坡腳處布設(shè)多排水平疏干排水孔，盡可能降低邊坡的地下水位。

5.2 優(yōu)化路基結(jié)構(gòu)形式，增設(shè)防凍層和隔斷層

對(duì)現(xiàn)有路塹路基結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增設(shè)路基防凍結(jié)構(gòu)層和隔斷層。當(dāng)基床范圍內(nèi)為凍脹敏感性巖石時(shí)，可挖除一定深度的巖體，換填非凍脹性AB組填料，形成路基防凍層，能有效減小路基總凍脹量，降低凍害程度。防凍層最小換填厚度(Zmin)取決于產(chǎn)生凍脹的地下水位臨界深度，建議根據(jù)公式Zmin=hf+d確定，建議巖石類d取0.4 m。另外，為切斷巖體中水分豎向遷移通道，在防凍層底部鋪設(shè)防滲復(fù)合土工膜形成路基隔斷層。在哈大鐵路客運(yùn)專線建設(shè)中，個(gè)別路塹地段路基結(jié)構(gòu)也采用了換填法，但換填厚度不足與隔斷層鋪設(shè)位置不當(dāng)，致使預(yù)防凍脹效果不佳。因此，防凍層厚度和隔斷層鋪設(shè)位置是換填法能否有效抑制路基凍脹的關(guān)鍵。

5.3 設(shè)置隔熱層，控制基床低溫

保溫法是最早應(yīng)用于工程凍脹防治的措施之一，寒區(qū)路基應(yīng)用廣泛[15]。但在季節(jié)性凍土區(qū)，保溫法采用較少。在路塹路基基床表層防水層下部設(shè)置保溫隔熱層，通過(guò)人工干預(yù)控制路基內(nèi)溫度降低幅度，降低路基凍脹變形，可減少凍害程度。如配合5.2節(jié)中提出的工程措施共同使用，可以很好地消除或減小路基凍脹量，有效降低路基凍害。在哈大鐵路客運(yùn)專線凍脹整治實(shí)踐中，選取1 km長(zhǎng)度路塹路基做了試驗(yàn)，試驗(yàn)段在基床表層防水層上部與邊坡處鋪設(shè)聚苯乙烯泡沫保溫板形成保溫隔熱層?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析顯示，試驗(yàn)段預(yù)防凍脹效果不理想，這可能與隔熱層鋪設(shè)位置、保溫材料性能以及施工工藝要求較高有關(guān)。

5.4 注漿加固巖體，弱化地下水滲透

利用注漿加固方式對(duì)路塹坡頂、邊坡及路塹底巖體進(jìn)行水泥漿高壓灌漿，漿液凝結(jié)后充填在巖體裂隙、節(jié)理及巖石孔隙等結(jié)構(gòu)面中，將破碎巖塊重新膠結(jié)成整體，從而降低巖體滲透性和凍脹敏感性。注漿加固能夠減弱巖體中的水分遷移，也能有效阻斷地下水的滲透。巖體中含水量減少，致使路基凍脹量減弱或無(wú)凍脹。文獻(xiàn)[16]通過(guò)凍融損傷試驗(yàn)證明，注漿方法對(duì)提高巖體持久抵抗凍害能力有顯著效果，是防治巖體凍害的有效途徑。目前，注漿加固在地下巖土工程實(shí)踐中應(yīng)用廣泛，效果顯著。但在防治石質(zhì)路塹路基凍害方面少有工程實(shí)例。在季節(jié)性凍土區(qū)鐵路建設(shè)中，可以嘗試采用注漿加固方式對(duì)路塹路基凍害防治進(jìn)行有益的探索。

6 結(jié)論與建議

1)通過(guò)原位和室內(nèi)試驗(yàn)表明:基床表層級(jí)配碎石各項(xiàng)物理指標(biāo)符合非凍脹性填料要求，無(wú)明顯凍脹;基巖凍脹變形非常明顯;基巖風(fēng)化程度比設(shè)計(jì)給定的巖石等級(jí)嚴(yán)重;基床實(shí)際凍結(jié)深度超過(guò)設(shè)計(jì)凍結(jié)深度40 cm左右。建議工程設(shè)計(jì)時(shí)，巖體等級(jí)確定應(yīng)考慮巖石劣化加快的影響;設(shè)計(jì)凍結(jié)深度選取應(yīng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)凍深進(jìn)行修正，根據(jù)調(diào)查和經(jīng)驗(yàn)確定修正系數(shù)為1.3～1.5。

2)低溫環(huán)境下，路塹路基表層級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)層僅發(fā)生孔隙水原位凍結(jié)。而基床基巖凍脹是造成路基凍害的主體部分。巖體凍脹影響因素眾多且復(fù)雜，巖體滲透性、地下水、溫度以及工程條件等是主要影響因素，是石質(zhì)路塹路基的重點(diǎn)研究對(duì)象。

3)通過(guò)路塹路基基床基巖凍脹成因和影響因素的分析，研究提出了幾種有效的路基凍害防治對(duì)策。建議在今后鐵路客運(yùn)專線建設(shè)中，重點(diǎn)從以下幾方面加強(qiáng)抗凍脹設(shè)計(jì)防治路塹路基凍害產(chǎn)生。

①路基兩側(cè)設(shè)置滲水盲溝，盲溝深度Hmin可根據(jù)公式Hmin=hf+d選取，建議巖石類d取0.4 m。

②路塹邊坡坡腳處布設(shè)多排水平疏干排水孔，降低邊坡地下水位。

③優(yōu)化路基結(jié)構(gòu)形式，增設(shè)防凍層和隔斷層。防凍層最小換填厚度Zmin可根據(jù)公式Zmin=hf+d確定，建議巖石類d取0.4 m。路基隔斷層鋪設(shè)在防凍層底部。

④在路塹路基基床表層防水層下部設(shè)置保溫隔熱層，控制基床低溫，減少凍害程度。

⑤嘗試采用注漿加固巖體方式對(duì)路塹路基凍害防治進(jìn)行有益的探索。

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