路基凍脹

路基凍脹

路基凍脹,是寒區鐵路路基特有的病害之一,採取的防治路基凍脹病害的措施是阻止地表水和地下水浸入路基本體,以及採用凍脹不敏感的填料。

概述

路基凍脹路基凍脹

路基凍脹,主要是路基水在冬季受低溫影響,溫度較高的水向溫度較低的土層方向轉移,在溫差聚水作用下,水分迅速聚集並逐漸形成聚冰層。水的補給是由地下毛細作用引起的,使路基表層水分不斷增加,結冰后土體膨脹增大,形成凍脹。

存在現象

東北地區由於冬夏季溫差大,容易出現路基凍脹。在這種區域,設計、建設高鐵時,要控制路基中水的含量,路基中如果沒有水分,就會像沙土一樣,沒有強度。而水分多了,冬天凍起來,夏天一膨脹,會導致路基變形,影響高鐵的平順性和安全性。
高架橋的基座打入地下40多米深,採用高架的軌道並沒有出現問題,問題主要出在路基上鋪設無砟軌道的路段,與普通鐵路相比,高鐵對路基防沉降變形的要求更高,在建設過程中,必須將水分控制在適量的程度。讓水分冬天一凍,剛好把路基中的縫隙填滿,不會再膨脹,這樣路基就不會隨著天氣變化出現凍脹循環。
如果當地地下水位比較高,就必須做好地基封堵處理;如果是表面來水,那路基的表面一定要包裹封閉好,修好邊坡和排水溝等設施,將水從表面排走。出現問題,說明哈大高鐵設計時,對線路情況研究得不夠透徹,存在設計深度不夠的問題。

技術標準

根據鐵道部頒布的《高速鐵路設計規範(試行)》等現行的高鐵建設標準,高鐵路基、橋樑、隧道工後沉降必須小於15mm,路基與橋樑、路基與隧道等結構物間的工後差異小於5mm,折角小於千分之一。

典型案例

哈大高鐵正面臨路基凍脹問題的困擾,哈大高鐵於2007年8月23日正式開工建設,到2010年底已基本完成軌道鋪設的工作,但其後一年多的時間裡,觀測到部分路段路基隨天氣變化,出現了超標準的凍脹變化。
哈大高鐵部分路段的路基,沒有處理好凍脹的問題,正在對路基進行重新處理,經過科學試驗已經掌握了在北緯45度嚴寒地區(最低溫度可達-40°C地區)鋪設無砟鐵路的技術,而哈大高鐵在設計、建設過程中,沒能認真套用這些技術。

治理方法

1、將路基地表水引向路基外排除,切斷浸蝕路基的水源。
2、設定隔溫層,防止水的凍結和路基土膨脹
3、在路堤下部設定隔斷層,以隔斷毛細水上升,防止路基凍脹。隔斷層應採用滲水性良好的粗粒料填築,其位置宜在路基的中部或底部,厚度一般是40~50cm,其底面宜設反濾層,也可用清砂,防滲型土工織物等不透水材料修築。

最新研究

路基凍脹路基凍脹

2008年11月,來自鐵道部科技司、工管中心、鐵科院、中鐵第一勘察設計院、中國鐵建等單位的專家,在哈爾濱召開了哈大客運專線成高子試驗段階段成果審查會。鐵道部科技司吳克儉副司長對該試驗給出了正面評價:“該試驗對防凍漲下了大功夫,取得了成果。要深化和細化防凍漲和防開裂措施。
嚴寒地區板式無砟軌道試驗段工程,位於黑龍江省成高子站,距哈爾濱約20公里,試驗段全長563.2米。是中國首次也是世界首次在位於北緯45度以上嚴寒地區(最低溫度可達-40°C地區)試驗鋪設無砟鐵路。
為了在位於北緯45度附近嚴寒地區建設高鐵,此前由鐵道部牽頭,相關科研單位在東北地區,曾做過很多關於無砟軌道路基建設的試驗,而且取得了創新和突破。該科研項目通過了鐵道部科技司驗收,並且獲得了中國鐵建科技創新一等獎。濱綏線是一條繁忙路線,經過近4年運營這個試驗段的客貨運量已超過4億噸,路基沒有發生變化。
高鐵無砟軌道技術,原創在日本,中國進行的進一步研發創新,還吸引了日本鐵路專家的注意。試驗成功的時候正處於哈大高鐵建設的初期,完全有可能將試驗成果用於哈大高鐵。而且哈大公司還曾多次組織人員去成高子試驗段,觀摩學習。

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