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摘要
路基冻胀是冻土地区铁路运营的顽疾，在防排水、土质改良和保温等措施难以消除冻胀的情况下，人工供热是一种备选方案。本文依托准池铁路K44+970～K45+020冻害路段，设计基于地源热泵的分布式供热方案，建设1个长度20 m的现场试验段。在2021～2022年冬季开展1个冻融周期的供热试验，基于监测数据对热泵换热温度、路基温度场、冻结深度、轨道变形量等指标进行分析。研究结果表明，热泵的供热温度可达50 ℃以上，热源品位高且供热量稳定。供热试验段内路基冻结范围和温度极值相比天然工况显著减小，线路中心处最大冻结深度由148 cm减小为88 cm，冻结锋面保持在地下水毛细迁移高度以上。试验段路基横向冻结深度差值由天然条件的49 cm减小为13 cm，有利于消除横向冻胀差异引起的水平不平顺。试验段纵向上的冻结深度差值基本控制在20 cm以内，可以避免次生高低不平顺。天然路基呈先发育深层冻胀、后在降雪融水入渗时发育浅层冻胀的规律，最大冻胀量达到9.4 mm。试验段内路基未发育深层冻胀，且浅层冻胀量得到有效控制，轨道变形量控制在±3 mm以内，没有超出作业验收管理值，有效缓解了试验段冻害问题。
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单位土木工程学院; 石家庄铁道大学
