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严寒地区既有铁路普遍存在季节性冻土冻害问题，路基冻胀和融沉使路基产生不均匀变形，破坏轨道的平顺性，已成为影响线路安全的重大隐患之一。哈大客运专线是我国在严寒地区设计建造的第一条客运专线，全线铺设无碴轨道，对轨道的平顺性要求更高，路基冻害对无碴轨道的稳定和沉降影响更大，季节性冻土是哈大客运专线需要研究解决的关键技术问题。
（一）季节冻土概况
哈大客运专线沿线气候由南向北变化较大，按对铁路工程影响的气候分区，大连市属于温暖地区；大石桥、鞍山、沈阳市属于寒冷地区，沈阳以北属于严寒地区。沿线各段土壤最大冻结深度沈大段为0.93～1.48m，沈哈段为1.48～2.05m。
全线除K0+000～DK144+000段地表局部为基岩外，其余地段地表以下2米深度范围内绝大部分为黏性土层，其冻前天然含水率高，部分地段地下水对土的冻胀具有补给条件，按照季节冻土冻胀性分类属于冻胀及强冻胀土。
（二）季节性冻土所产生的危害
哈大客运专线地处严寒地区，全线铺设无碴轨道，路基作为轨下承重散体结构物，在列车荷载、气温变化和雨雪的长期反复作用下，路基会产生较大的不均匀变形，尤其在寒冬导致路基冻胀及沉融病害，造成轨道的不平顺，严重危及客运专线运营安全，也给铁路养护维修造成极大的困难。因此为保证路基结构的稳定，需采取有效的防冻胀设计措施。
二、国内外研究现状
㈠ 国内研究现状
我国季节冻土地区，铁路冻害都比较普遍。据有关资料2000年的统计，青藏铁路西宁至格尔木段，冻起高度大于50mm的严重冻害有百余处；在东北地区，沈阳铁路局原通辽分局管内的铁路在1984～2000年期间因季节性冻土病害共有803处，累计长度77.6km，每年影响时间达2个月之久。冻胀所造成的路基病害导致线路养护维修工作量十分繁重，对安全行车带来了严重危害。铁一院在2000年西格段扩能改造工程中，设计对冻害地段，结合路基冻害特性分别采用了基床换填、设置隔断层和降水设施等措施进行处理，有效的解决了既有路基冻害问题。
㈡ 国外研究现状
德国在严寒区的客运专线建设，都有针对性地考虑了冻胀的影响，并采取了相应的工程对策：
1、在道碴道床和冻结变化的土路基之间铺设一层由防冻的、非粘性碎石组成的不相连的保护层，这样就能使冻结变化的路基处于冻结达不到或很难达到的深度，这个保护层称为防冻保护层(FSS)；同时防冻保护层必须具备：阻断毛细水作用；透水性好，碾压夯实性好以及相应于既有地基土有稳定的过渡作用。
2、在道碴道床和冻结变化的土路基之间铺设一层导热性能极低的材料组成的隔热层（保温板），以阻止冻结侵入到土路基。
出于经济上的考虑，应该区分完全防冻和部分冻胀。而德国实施指南DS836中对客运专线只要求进行的是部分防冻设计，即冻结深度范围内部分采用了FSS（防冻胀）层。
日本对严寒区的路堑及低填路堤，冻结深度范围内地层为易冻胀的土质时，全部换填弱冻胀土，或根据基床的刚性和变形要求采用保温板等隔热措施。
季节冻土分布较广的主要国家为美国、加拿大、俄罗斯和中国等，虽在治理土体冻胀和融沉取得了大量成果，但这些国家基本没有客运专线，即基本没有开展过针对客运专线路基稳定性的季节冻土影响研究。日本北海道深季节冻土区目前正在建设客运专线，有关季节性冻土的特性也尚在研究之中。因此，可以借鉴的成果十分有限。 |
