[发明专利]一种水平双向分层减压的路基冻害整治装置

说明书

本发明提出了一种水平双向分层减压的路基冻害整治装置，由钢筋混凝土支撑箱体、若干个钢筋混凝土活动面板、低摩擦系数隔离层、弹簧组、带螺纹套管、带螺纹导杆、预埋套筒以及橡胶保护层组成。当土体逐渐冻结时，各深度处土体产生冻胀力，推动装置两个对应深度处钢筋混凝土活动面板向内移动，释放冻胀力，同时弹簧蓄能，降低或消除路基冻胀量；当土体消融时，蓄能的弹簧就会推动两侧融化部位对应活动板向外移动挤压土体，增大路基刚度，减小路基融沉量。本装置具有分层均匀释放冻胀力、价格低廉、可模块化制作、施工简单快速、适应性强、防水性能好、耐久性好、可循环使用、维护更换方便等特点，在防治路基冻害方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及季节冻土区铁路路基冻害治理领域，涉及一种水平冻胀力分层释放的路基冻害整治装置，根据已有研究成果和相关试验结果，针对冻害发展的特点，设计了水平双向分层减压的路基冻害整治装置。

背景技术

根据土体处于冻结状态持续时间的不同，冻土可分为季节性冻土和多年冻土。季节性冻土是指地表层冬季冻结，而在夏季又全部融化的土，在一年内其冻结时间不会超过一个季节。多年冻土是冻结状态持续多年，多年不融的冻土。我国冻土面积广大，其中季节性冻土占我国领土面积的55％，多年冻土占全国领土面积的1/5。冻土是具有多相复杂体系的特殊土类，其性质受含冰量的控制，而含冰量的大小直接与温度相关，温度升高含冰量减少，温度降低含冰量增高。气候季节变化和人类活动不可避免的会引起土温的变化，因此，冻土的性质随时都在变化，表现为动态特性，是一种对温度十分敏感且性质不稳定的土体。在季节性冻土区，冻土灾害发生时会造成路基面不均匀隆起和鼓胀，反映到轨道上会引起轨面不平顺，严重时会危及行车安全。

目前，整治既有铁路路基冻害的主要措施有：换填法、排水法、隔水法、保温法、物理化学法(注盐法和撒盐法)、挤密法、抬轨法、冻害垫板顺坡法等。换填法是用非冻胀性的土置换既有路基冻胀土，换填后可保证路基不冻胀，但这种方法需中断行车，工作量大，在实际冻害整治工程中很少采用。排水法是通过排除地表水或降低疏导地下水及隔断下层水以消除或减少路基土体冻胀。隔水法是指用各种材料制成的隔水层，使地下水不能透过，或隔断毛细水的补给，阻止冻结时所产生的水分向上迁移作用，以减少或消除冻胀。保温法是在路基表层(顶面及路基边坡)设置保温隔热层，使表层下的土层不冻结或减少冻结深度，推迟土体冻结，提高土中温度，从而消除或减少路基土体的冻胀。物理化学法(注盐法和撒盐法)是在路基填土中加入某些物质(比如工业盐)，改变土粒与水之间的相互作用，使土体中的水分迁移强度及其冰点发生变化从而消弱土的冻胀，该方法施工简便，但保持时间较短，且对环境、钢轨及扣件造成污染和腐蚀，只能减小冻胀，不能根除冻害，应与其他办法结合使用。挤密法是在路基上按一定间距成孔，然后填入石灰或水泥改良土，经夯实成桩，通过材料吸水和离子交换，使桩周土体固结，同时对桩间土挤密压实，提高土体的密实度，从而减少了路基冻胀量。抬道法适用范围主要是在平面和纵断面条件允许情况下的水浸路基的地段和冻害连续的地段。随着大型养路机械的应用，使用大型养路机械抬道法整治路基病害是确保行车安全，降低工程造价，工程得以顺利实施的最佳选择。冻害垫板顺坡法是在路基冻胀时，在钢轨与轨枕之间垫入竹板或橡胶垫板进行顺坡，且在冻胀期间必须坚持随起随垫的作业原则，冻土消融时再撤出垫板顺坡，且冻害回落期间必须坚持随落随撤的作业原则。