3.4.6 路基冻害的防治
1.现象与原因
我国东北地区及西北高原地区，多为季节性冻土地区，地表土层一般冬季冻结，春季开始融化，夏季除永冻层外将全部融化。这类地区的路基，在土、水、温度的共同影响下，路基面将发生不同程度的冻胀，春夏又发生融化下沉，使轨面高低、水平产生不均匀变形，严重地段往往伴生翻浆冒泥、道砟陷槽、基床外挤等病害。
冻害发生在寒冷地区，如路基填料为透水性较差的细粒土，当含水率较高或路基面积水，在冻结过程中，土中水重新分布和聚集形成冰块，引起不均匀的冻胀现象。冻胀是路基下部的水向上集聚并冻结成冰所致，过大的冻胀可使柔性路面鼓包、开裂，使刚性路面错缝、折断。冻胀是翻浆过程的一个阶段，同时也是一种单独的路基病害。
冻胀是由于土中的水在冻结过程中有向冻结锋面迁移的特征，并不断析出冰层，且体积增大9%。所以，冻结过程中涉及土中水的迁移机理，这是产生路基冻害的基本原因。影响因素有如下几个方面。
（1）温度的影响。当土层温度处于负温相转换区，且冻结速率较低时，土中水迁移最活跃，以致形成较大的冻胀。
（2）土质的影响。由粒径大于0.1mm的粗颗粒组成的填料，无冻胀或冻胀较小，如砂、砾石、碎石等；由粒径小于0.1mm细颗粒组成的填料，如砂黏土、黏土等，有较大冻胀性，尤其是黏粒含量大于15%、密度较小的粉粒土，其冻胀最强烈。
（3）水分的影响。填料的含水率越大，冻胀性也越大，特别是有地下水补给时，会发生强烈的冻胀现象。
2.冻害的表现形态
（1）从轨面的前后高低变形看，分为冻峰（脑包）、冻谷（凹槽）、冻阶（台阶）。
（2）从轨面的水平变形看，分为单股冻起、双股冻起、交错冻起。
（3）从轨面冻胀部位看，分为道床冻胀、基床表层冻胀、基床深层冻胀。
（4）从轨面冻起高度看，冻起高度小于25mm，为一般冻害；冻起高度25～50mm，为较大冻害；冻起高度大于50mm，为大冻害。
3.预防措施
（1）保持道床清洁，防止泥土混入，及时清除土垅，以利排水。
（2）路肩和边坡保持平整，无坑洼、裂缝，防止积水下渗。
（3）侧沟、天沟等地表排水设施以及渗沟、暗沟等地下排水设施应保持工况完好，排水畅通，防止或减少水渗入（补给）路基。
4.整治措施
一旦冻害发生，首先应认真进行调查，识别冻胀的发生部位、形状、高度、起落及发展过程，了解冻胀土层的性质、结构及水文地质条件，分析冻胀产生的原因和变化规律，然后提出相应的整治措施。常用的整治措施如下。
（1）修建能减少路基基床含水率的排水设施。如修建具有抗冻防渗能力的地表排水设施，以防治因地表水而引起的冻胀；修建渗沟、暗沟、截水沟等，截断、疏导地下水或降低地下水位，以防治因地下水渗入（补给）而引起的冻胀。
（2）换填冻害地段的基床填料，换填为无冻胀或冻胀很小的碎石、河沙、砂类土等。换土深度应达到冻结层之下，将包括路肩在内的整断面更换。
（3）在基床表层铺设保温层，改善基床温度环境，使表层以下的基床填料不冻结或减小冻结深度。保温材料一般选用炉渣，其导热系数小、成本低廉，也可用石棉、泡沫聚苯乙烯板等保温材料。国外经验表明，用泥炭或冷压泥炭砖作保温材料，效果良好，使用时间长。湿度大的泥炭在水分冻结时，会释放大量潜热，能防止泥炭进一步冻结。
（4）避免路基温度上升，保护冻土不被融化，可以采用覆盖遮阳板、片石通风路基等措施。
（5）人工盐化基床填料。用氯盐（NaCl）整治路基冻害，费工较多，效果虽明显，但有效时间短，一般只用于基床表层冻胀地段。
选择上述措施时，应注意总体效果，考虑相互配合，以期达到根除冻害的目的。