線路凍害的原因及整治措施

◎許先財(cái)

線路凍害的原因及整治措施

◎許先財(cái)

在寒冷地區(qū)線路凍害是比較常見的，線路由于凍脹的影響變得高低不平，對(duì)列車的行車安全產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此在線路凍害的分析和整治方面一直是有關(guān)部門非常重視的一項(xiàng)工作內(nèi)容，本文研究的是線路凍害的原因及整治措施，希望能夠?qū)ξ覈?guó)寒冷地區(qū)的線路凍害整治工作有所幫助。

線路凍害在北方地區(qū)比較常見，尤其是冬季，由于一些線路的位置比較特殊，處于季節(jié)性凍土地區(qū)，例如青藏線環(huán)青海湖區(qū)段，線路凍害的問題會(huì)讓線路質(zhì)量下降，且線路的養(yǎng)護(hù)成本以及難度都會(huì)上升。而產(chǎn)生線路凍害的原因不盡相同，只有明確導(dǎo)致線路凍害的原因，才能制定出針對(duì)性的整治措施。

線路凍害的原因原因

水的原因。導(dǎo)致線路凍害的水也有很多不同的形態(tài)。例如氣態(tài)水、重力水、結(jié)合水等，路基的土體內(nèi)水分狀態(tài)會(huì)隨著四季變化呈現(xiàn)出四個(gè)階段，這種周期性的變化給線路路基的狀態(tài)造成了嚴(yán)重的影響。土中的水會(huì)在凍結(jié)的過程中逐漸向著冷凍鋒面遷移，不斷凍結(jié)形成冰層，水凍結(jié)成冰體積會(huì)增大，這是一種非常簡(jiǎn)單常見的物理變化，但對(duì)于線路來說是非常嚴(yán)重的影響，這種體積增大的變化會(huì)讓土的顆粒位移，路基就會(huì)被抬起，也就是說造成了土體的凍脹。因此水是影響線路凍害的主要原因。

土的原因。路基凍害和土質(zhì)也有著非常密切的聯(lián)系。粗粒的砂礫土排水條件比較好，因此很少會(huì)由于水分遷移造成凍害，也沒有明顯的聚冰作用，因此砂礫土對(duì)線路凍害的影響非常小。與之相反，黏砂土若是處于地下水補(bǔ)給非常好的低端，產(chǎn)生線路凍害的幾率就會(huì)非常大。在寒冷地區(qū)，由于氣溫下降，在地、熱、氣交換的過程中，土的溫度會(huì)達(dá)到水結(jié)晶點(diǎn)，土中的水就會(huì)凍結(jié)形成凍土，路基會(huì)隨之變形，而道碴陷槽則是會(huì)讓線路凍害向著更加嚴(yán)重的方向發(fā)展。

在季節(jié)凍土區(qū)路基的土體會(huì)隨著四季變換而不斷變化。

秋季，地表的土體溫度逐漸下降，地溫則是高于氣溫，地中熱流就會(huì)從高溫層向著上下兩個(gè)方向散熱，直到高溫層消失才會(huì)讓整個(gè)地表的土溫進(jìn)一步降低。

冬季，氣溫會(huì)進(jìn)一步降低，此時(shí)地溫比氣溫高，地表的溫度也比深層地溫要低得多，地中的熱流會(huì)始終向上散熱。這時(shí)土層就會(huì)形成凍結(jié)面，逐漸向下移動(dòng)。

春季，表層土體的氣溫逐漸回升，但變化幅度不大，地溫比氣溫要低，此時(shí)地表下一兩米的位置地溫比較低，再向下則是逐漸升高，直到和平均地溫相同。此時(shí)地中熱流是從上流向低溫層，低溫層則是不斷縮小。

夏季，氣溫升高比較快，比地溫高得多，此時(shí)若是沒有凍土層，則地中熱流是向下流動(dòng)，若是有凍土層，則是上下兩個(gè)方向流向凍土層。

道床不潔。道床上會(huì)出現(xiàn)一些道碴粉末以及粘性土。當(dāng)這些雜物和煤灰等混合的時(shí)候就會(huì)對(duì)排水造成嚴(yán)重的影響，在低溫狀態(tài)下比較容易產(chǎn)生線路凍害。

維修不到位。在線路進(jìn)行維修時(shí)，有時(shí)會(huì)由于操作上的失誤出現(xiàn)大軌縫、低接頭等病害，這些病害導(dǎo)致線路對(duì)沖擊力的承受力降低，凍害的影響也會(huì)加劇。

線路凍害的整治措施

換土法。在凍土區(qū)為了防止線路凍害，可以把粘土等這些含水量比較高的土質(zhì)換掉，更換為非凍脹性或者凍脹性比較弱的土質(zhì)，這種方法的優(yōu)勢(shì)是整治的效果比較好，比較徹底，有一勞永逸的特點(diǎn)，但在實(shí)際工作中應(yīng)用并不是特別普遍，因?yàn)檫@種方法的投入比較高，而且線路在換土后路基的穩(wěn)定性會(huì)受到影響，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)需要恢復(fù)，這段時(shí)期本身就會(huì)對(duì)列車運(yùn)行造成影響。

注氯鹽法。這種方法是在路基的表面鉆孔，然后想起中注入氯鹽，在其表面也要均勻覆蓋一層氯鹽。這種方法可以對(duì)25毫米以下的凍害起到一次性解決的效果，而25毫米以上則是需要逐年強(qiáng)化。還有一種注鹽方法是在個(gè)別凍害嚴(yán)重處所，按照“冬病夏治”的原則在夏季對(duì)地下30cm的石碴進(jìn)行人工清篩，清篩后注入顆粒粗鹽，這兩種方法通常是用于整治一些表層凍脹的地段，效果比較明顯，對(duì)路基不會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，也不會(huì)影響列車運(yùn)行，但費(fèi)用非常高，而且有效期比較短。

凍害墊板法。這種方法是從凍害的低端向兩側(cè)延伸，讓線路恢復(fù)平順。通過墊入或者撤出墊板順坡的長(zhǎng)度，允許速度不大于120km/h的正線以及到發(fā)線上通常是凍起高度600倍左右，其他的站線則是大約為400倍，到最低不能少于300倍。個(gè)別凍害凍起較高的地段比照120km/h—160km/h線路順坡長(zhǎng)度進(jìn)行1200順坡，對(duì)于凍高比較小的地段，可以在墊軌下墊板，應(yīng)盡量減少使用墊板塊數(shù)，用加厚的膠墊來取代數(shù)量較多的薄墊板，這樣避免墊板竄出，讓軌下的膠墊高度取得一致，避免發(fā)生線路失穩(wěn)。一些凍高比較大的低端，可以軌下和軌枕下結(jié)合墊板，軌枕下墊板應(yīng)使用防滑鋼板，也可使用特制的深槽軌枕來替換原有的常規(guī)軌枕。

預(yù)防線路凍害的做法

道床清理。道床內(nèi)會(huì)由于列車運(yùn)行出現(xiàn)一些泥渣等雜物，將這些雜物清除，并補(bǔ)充潔凈的道碴，對(duì)路基面上的排水坡做好維護(hù)，就可以讓線路的道床保持良好的彈性和厚度。

排水溝清理。排水溝內(nèi)的清理要引起重視，尤其是要保證排水的暢通，可以對(duì)邊坡進(jìn)行干砌，阻斷地下水的滲流。

雜草清理。在夏季線路周圍會(huì)出現(xiàn)一些雜草，這些雜草會(huì)在雨季導(dǎo)致雨水不斷積累，雨水對(duì)路基造成浸泡，因此要及時(shí)進(jìn)行清理。

加強(qiáng)對(duì)凍害地段的檢查。對(duì)凍害地段的定期檢查要進(jìn)行強(qiáng)化，凍害嚴(yán)重的地段要每周檢查兩次以上，巡道員要特別注意轄區(qū)內(nèi)地段的凍害情況。

線路凍害對(duì)列車的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生巨大的影響，由于如今鐵路對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用越來越大，所以線路凍害的整治應(yīng)該更加受到重視，同時(shí)在整治方法上也要不斷創(chuàng)新，本文介紹的是基于多年線路凍害整治總結(jié)出的幾條比較有效的措施，通過這些措施讓線路凍害對(duì)列車運(yùn)行的影響極大地減小。隨著技術(shù)的更新，還會(huì)有新的技術(shù)和材料出現(xiàn)，為線路凍害的整治提供新的思路。

（作者單位：青藏鐵路公司西寧工務(wù)段）