高鐵線路路基凍脹的整治

張慶海

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖南 衡陽(yáng) 421002）

引言：如今，隨著高鐵的快速發(fā)展與全面推行，很多嚴(yán)寒地區(qū)也逐漸增加了高鐵里程，但也面臨著嚴(yán)重的路基凍脹問題，而要想更為有效的提高高鐵線路的順暢運(yùn)行，就必須要通過對(duì)高鐵線路路基凍脹的整治，保證高鐵運(yùn)行的通暢與安全。因此，在進(jìn)行高鐵線路路基凍脹的整治過程中，首先要明確高鐵線路路基凍脹原因分析，具體問題具體分析，根據(jù)路基面凍脹變形的具體特征，制定針對(duì)性較強(qiáng)的高鐵線路路基防凍脹對(duì)策，進(jìn)一步推動(dòng)高鐵運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。

1 路基面凍脹變形特征

1.1 地基沉降

通過對(duì)部分季節(jié)凍土區(qū)的調(diào)查與數(shù)據(jù)分析可知，動(dòng)機(jī)高鐵路基凍脹變形多是由路基基床上部?jī)雒洝⒙坊鶎酉虏繅嚎s與變形以及地下地基沉降所導(dǎo)致。對(duì)于路基面凍脹變形特征而言，首要特征就是地基沉降，主要體現(xiàn)于：隨著時(shí)間的推移以及荷載量的遞增，沉降數(shù)據(jù)主要呈現(xiàn)為 S形，分為“發(fā)生——發(fā)展——成熟——極限”四個(gè)階段。由此可見，隨著寒冷指數(shù)的升高，加上高寒地區(qū)的防凍脹護(hù)道的保護(hù)，使得路基基本不會(huì)受到環(huán)境負(fù)溫的明顯影響。由此可見，對(duì)于高鐵路基面凍脹面型特征得分析可知，地基沉降是其主要特征，在進(jìn)行高鐵路基防凍脹維修過程中，務(wù)必要注重對(duì)地基沉降的數(shù)據(jù)分析與對(duì)比。

1.2 基床面凍脹變形

根據(jù)不同地區(qū)高鐵凍融周期內(nèi)，所產(chǎn)生的凍脹變形及凍深時(shí)程的分析與對(duì)比發(fā)現(xiàn)，基床面凍脹變形是路基面凍脹變形的另一個(gè)顯著特征。隨著溫度的逐漸降低，處于穩(wěn)定凍結(jié)期之前，高鐵線路路基面出現(xiàn)了不同程度的凍脹變形，與此同時(shí)伴隨著短暫時(shí)間的凍結(jié)現(xiàn)象；但隨著氣溫的逐步回升，之前所出現(xiàn)的凍脹變形現(xiàn)象也逐漸消失復(fù)原。通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析與研究發(fā)現(xiàn)，處于春融階段的路基所表現(xiàn)出的凍脹變形務(wù)必要引起重視，需要使用更具抗凍性的路基填料。

1.3 基床非凍結(jié)層變形

對(duì)于不同地區(qū)的溫度、氣候等條件影響下，高鐵線路路基凍結(jié)的深度會(huì)隨著總里程數(shù)的變化而隨之變化，而且由于不同年份氣溫凍結(jié)指標(biāo)的變化，都是圍繞著環(huán)境因素而變化的，因此可以認(rèn)為路基的不同部位所表現(xiàn)出的凍結(jié)程度正逐年變化，并不能夠簡(jiǎn)單區(qū)分凍結(jié)層與非凍結(jié)層的實(shí)際區(qū)域界線。在理想狀態(tài)下，基床非凍結(jié)層變形主要是介于地基與基床面中間，不僅承受著自身重量的壓縮而產(chǎn)生變形，也會(huì)由于凍脹力而導(dǎo)致變形。

2 高鐵線路路基凍脹原因分析

2.1 水的影響

路基凍脹的產(chǎn)生原因包括多種因素，例如土質(zhì)情況、水分、大氣溫度等都是造成路基凍脹的主要原因。其中大氣溫度是路基凍脹變形發(fā)生的主要前提，而水分變化是產(chǎn)生路基變形的主要條件。當(dāng)溫度低于一定程度時(shí)，加之路基填料的含水率升高到一定程度，則會(huì)發(fā)生明顯的路基凍脹。其中，誰(shuí)的影響是產(chǎn)生高鐵線路路基凍脹的主要原因，主要包括以下三方面：其一，地表水的下滲與聚集導(dǎo)致排水不暢；其二，由于路塹、低路堤基床底層地下水毛細(xì)作用上升和側(cè)向水補(bǔ)給，隨著氣溫驟降，土壤溫度也會(huì)隨之下降并導(dǎo)致孔隙中部分水結(jié)冰。

2.2 凍脹分析

在寒冷的冬季，高鐵線路軌道普遍抬升，路基凍脹現(xiàn)象十分普遍。首先，根據(jù)鐵路軌面標(biāo)高的不斷變化，凍脹量也會(huì)隨之變化，這一現(xiàn)象主要反映了路基填料的受力面不夠均勻且離散性較高，在很大程度上導(dǎo)致了凍脹量的不同；其二，級(jí)配碎石的自身含水率一旦超過填筑時(shí)所規(guī)定的最優(yōu)含水量，則會(huì)導(dǎo)致凍脹量增大；其三，非凍脹土自身凍脹率的變化規(guī)律，主要是隨著含水率的變化而發(fā)生正向變化。經(jīng)過分析可知，只要土體含水量超標(biāo)，則會(huì)導(dǎo)致凍脹量的增加，對(duì)高鐵線路有較大影響。

3 簡(jiǎn)述高鐵線路路基凍害檢修及維護(hù)

首先，務(wù)必要在凍脹初期加強(qiáng)綜合檢查，特別要重視添乘檢查。在凍脹初期，路基表層逐漸受到凍害影響，但此時(shí)凍脹量較小且范圍也不大，此時(shí)形成的不均勻凍脹所引起的局部隆起會(huì)使高鐵線路軌道產(chǎn)生空吊現(xiàn)象，造成；列車在行駛過程中會(huì)發(fā)生抖動(dòng)；其次，在凍害逐漸上漲與回落期間處于線路平滑階段，務(wù)必要密切關(guān)注氣候變化，及時(shí)增減凍害順坡墊板。另外，要主義區(qū)別對(duì)待線路左右股道，在進(jìn)行檢查、標(biāo)記時(shí)要分開檢查；防治凍害時(shí)的用鹽量要合理，既不能過少也不能過多，否則會(huì)導(dǎo)致事倍功半；要注重對(duì)路橋過度階段的凍害查修，加大檢查防治力度；注重對(duì)涵洞路段的凍害檢修，保證列車的安全運(yùn)行。

4 高鐵線路路基凍脹工程整治措施

4.1 保溫措施

為了有效防治高鐵線路路基凍脹問題，務(wù)必要采取相應(yīng)防范整治措施。首先，可以利用保溫措施進(jìn)行整治，通過在原有纖維混凝土防水層的基礎(chǔ)上加固保溫板，保證防水層的頂面面積大于排水橫坡的百分之四。因此，在保溫措施方面，相關(guān)工作人員務(wù)必要加強(qiáng)對(duì)保溫板的使用。經(jīng)過監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)路肩以及線間的局部保溫基礎(chǔ)上，該部位的保溫效果較為明顯，有效減輕凍結(jié)程度，所發(fā)生的凍脹情況也不算牙周膿腫，但是軌道結(jié)構(gòu)位置所產(chǎn)生的凍脹問題卻沒有被解決，這也說(shuō)明了保溫措施對(duì)于路基防凍脹的整治存在局限性。

4.2 封縫措施

所謂封縫措施，是指要沿著纖維混凝土的線路方向每五厘米的距離均勻設(shè)置橫向伸縮縫，并通過密封膠進(jìn)行粘合處理，有效防治地表水沿著伸縮縫下滲。由此可見，在對(duì)高鐵線路路基防凍脹過程中，不僅需要保溫措施，更需要封縫措施，有效方式雨水、污水等地表水下滲至路基中，對(duì)路基凍脹進(jìn)行有效整治。因此，務(wù)必要在防凍脹整治過程中重視封縫措施，這無(wú)疑是對(duì)地表水下滲的有效阻止。

4.3 蓋縫措施

在進(jìn)行高鐵路基防凍脹過程中，除了要利用保溫措施以及封縫措施以外，還應(yīng)該重視蓋縫措施的應(yīng)用。所謂蓋縫措施，主要是指對(duì)高鐵線路路基軌道板底座以及所使用的纖維混凝土的防水層之間，主要采用防水鋼片的蓋縫處理，能夠達(dá)到事半功倍的高效整治效果。由于放水鋼片是由不銹鋼所制成，其材質(zhì)為00Cr17Ni14Mo2，巨有耐久性、抗老化性以及溫度變化適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)，能夠在蓋縫措施上加強(qiáng)防堵。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)分析可知，蓋縫措施能夠更為有效的防止地表水下滲，但是務(wù)必要對(duì)底座間存在的縫隙進(jìn)行有效封堵，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更為有效的防水目的。

4.4 增設(shè)滲水盲溝

對(duì)于部分對(duì)路塹地段可能存在的地下水位較高，或者地下水位升高的情況，可以通過增設(shè)腎水盲溝的方式，以此有效降低地下水水位，同時(shí)也能夠疏通排放基床中的積水，并且規(guī)定每隔三十厘米君越設(shè)置檢查井，同時(shí)也要設(shè)置保溫出水口保證及時(shí)排水。通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與數(shù)據(jù)計(jì)算分析表明，滲水盲溝的設(shè)置，不僅能夠改善路塹基床的水分，同時(shí)也能夠有效降低地下水位的影響，進(jìn)而減少高鐵線路路基凍脹情況，屬于一種相當(dāng)有效的高鐵線路路基防治措施，務(wù)必要引起重視，并注重增設(shè)滲水盲溝，保證地下水的及時(shí)排出。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于部分地區(qū)的高鐵線路路基，容易受到寒冷天氣的影響而導(dǎo)致凍脹，不僅會(huì)給高鐵運(yùn)行帶來(lái)一定的危險(xiǎn)性，更會(huì)導(dǎo)致高鐵運(yùn)行的停滯。因此，為了能夠保證在即將到來(lái)的寒冬之際，高鐵線路的正常運(yùn)營(yíng)不會(huì)受到外界因素的干擾，就必須要防患于未然，通過保溫措施、蓋縫措施以及增設(shè)滲水盲溝等方式，并在歸納總結(jié)了路基凍脹原因及維修原則基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)高鐵線路路基凍脹的有效整治，保證高鐵線路的順利通行，為人們營(yíng)造安全且穩(wěn)定的高鐵出行環(huán)境。

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