鐵路路基翻漿冒泥整治研究

吳靜秋

摘 要：道路翻漿冒泥一直是我國鐵路出現(xiàn)最頻繁的基床病害之一。要減少和杜絕翻漿冒泥的發(fā)生，滿足基床排水設(shè)計與規(guī)范，就必須采用合理的材料、技術(shù)，結(jié)合實際情況制定合理的施工方案，高度重視基床施工技術(shù)、工藝、機具及現(xiàn)場質(zhì)量控制。在施工建設(shè)過程中，解決好基床防排水問題，是確保減少基床翻漿冒泥的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：地鐵路基;整體道床;翻漿冒泥;原因分析;整治

中圖分類號：U216 文獻標識碼：A

1 翻漿冒泥及影響路基翻漿的主要因素

1.1 翻漿和冒泥

由于線路道床不潔，形成不透水層，當?shù)啦陜?nèi)的泥土雜物含水量超過飽和狀態(tài)和路基表層的粘土受地表水和地下水的影響逐漸泥化時，經(jīng)過列車荷載的反復(fù)振動、擠壓和抽吸，使泥漿通過道床向上翻冒，即為翻漿。冒泥是翻漿的另一種表現(xiàn)形式，它往往發(fā)生在比較軟弱的粘性土或粉質(zhì)粘土的路基面，特別是軌道結(jié)構(gòu)層較弱的線路上，在列車反復(fù)振動和擠壓作用下，路基面軟塑的泥土順著阻力薄弱的地方向外側(cè)枕木頭處及軌枕盒內(nèi)冒出，稱為冒泥。

1.2 影響路基翻漿的主要因素

影響路基翻漿主要有四個因素：土質(zhì)、溫度、水、與行車荷載。

1.2.1 土質(zhì)

粉性土是最容易翻漿的土，該土的毛細水上升高度大，在0℃以下水分聚流嚴重，易使路基產(chǎn)生水分累積，造成嚴重的冬時凍脹，春時翻漿。黏性土透水性很差，粘聚力大，雖然毛細管水上升高，但上升速度較慢。因此。只有在水源供給充足，且土基凍結(jié)速度緩慢的情況下，才可能形成比較嚴重的翻漿。砂土在一般情況下都不會發(fā)生翻漿。它強度高，透水性良好，毛細水上升高度很小，具有較大的摩擦系數(shù)。因此，在凍結(jié)過程中水分聚流現(xiàn)象很輕。

1.2.2 溫度

一定的凍結(jié)深度和冷量是形成翻漿的重要條件。例如，若初冬時氣溫較高或冷暖交替，凍結(jié)線長期停留在路面下較淺處，大量水分就會聚流到距路面很近的地方，將會產(chǎn)生嚴重翻漿。反之，初冬很冷，凍結(jié)線很快下降到距路面較深處，則路基上部聚冰少就不易出現(xiàn)翻漿。此外，春季氣溫特點和化凍速度對翻漿也有很大影響，如春季化凍時，天氣驟暖，路基急速融化，則將加重翻漿程度。

1.2.3 水

翻漿過程就是水在路基土中轉(zhuǎn)移、變化的過程。路基附近的地面積水及較高的地下水位，提供的充足水源是形成翻漿的重要條件。

1.2.4 行車荷載

道路翻漿是通過行車荷載作用后形成的。當其他條件相同時，在翻漿季節(jié)交通量愈大、車輛愈重，則翻漿就會愈多、愈嚴重。

2 基床翻漿冒泥的整治

2.1 做好路基排水

路基范圍內(nèi)的地面水、地下水都應(yīng)通過順暢的途徑迅速引離路基，以防水分停滯浸濕路基。為此，應(yīng)特別重視排水溝渠的通暢，注意排水縱坡和排水孔的設(shè)置。為降低路基附近的地下水位，可設(shè)置滲溝，攔截并排除流向路基的地下水。

2.2 換填土

清除道碴囊，采用水穩(wěn)性好、強度高的粗顆粒土換填路基上部，根據(jù)經(jīng)驗，換填厚60 cm～80 cm厚的粗粒土，路基可以基本穩(wěn)定。換填厚度也可以根據(jù)實際病害情況和強度要求確定。

2.3 設(shè)置隔離層

在基床面上鋪一層不透水材料，防止地面水滲入引起基床表層土軟化。在整治方案中重點考慮對土工合成材料的用法，土工合成材料的類型較多，其功能差異較大，可用于隔離道碴和基床土，并具有透水和排水作用，亦可用于提高地基土的承載能力，常用的土工合成材料有無紡?fù)凉げ?、帶膜土工布、土工格柵等?/p>

2.4 基床排水

在翻漿冒泥較嚴重地段，應(yīng)注意做好基床排水，通常采用砂墊層和橫向盲溝等措施，砂墊層可起排水和隔斷毛細水上升，防止路基泥漿上擠污染道床等作用。橫向盲溝可設(shè)成人字形，填以砂礫等透水性良好的材料。

2.4.1 地表水引起的翻漿冒泥整治方案

滇西地區(qū)雨量充沛，長時間降雨導(dǎo)致基床水份飽和，如果路肩排水不暢更易引起基床翻漿。處理方案：將翻漿地段原梯形路基面改為三角形路基面，坡比為1：15，在路基面上鋪設(shè)8 cm厚砂夾卵石，再鋪設(shè)一層帶膜土工布，其上再鋪15 cm厚級配良好的中粗砂，要求路基面夯填須平順、密實和強度均勻，遇有道碴囊陷槽或軟弱部分應(yīng)挖除干凈，用砂粘土或摻料土分層填至路基畫。帶膜土工布鋪設(shè)位置要求在軌枕下不小于35 cm，其上、下面砂和底砂鋪設(shè)均勻并夯拍密實。路肩排水是此整治方案的重點：采用在路肩寬度（不小于40 cm）范圍設(shè)排水溝（盲溝或排水孔）排水，路堤部分溝寬20 cm，內(nèi)填碎石，頂部用C10砼罩面，路塹側(cè)溝部分在溝幫處開泄水孔，其后填碎石反濾層。

2.4.2 地下水引起的翻漿冒泥整治方案

地下水出露將長期浸泡路基，導(dǎo)致路基下沉，當水份過于飽和，在列車動荷載作用下形成翻漿。整治方案：將原梯形路基面挖成三角形路基面，坡比為1：15路拱，并夯拍密實、平整，如遇到有道碴囊陷槽或軟弱基底，應(yīng)挖除干凈并用砂粘土或滲水土分層夯壓，帶膜土工布與無紡?fù)凉げ贾g設(shè)20 cm厚、粗砂，可起到排水盲溝的作用，無紡?fù)凉げ忌芯哂蟹礊V層作用，土工格柵和無紡?fù)凉げ紝簿哂屑咏钭饔谩?/p>

2.5 鋪設(shè)砂墊層

2.5.1 砂墊層的鋪設(shè)

在碎石道床下部，用符合一定材質(zhì)要求的砂，鋪設(shè)一定斷面的沙層（砂墊層）。砂墊層的作用是使碎石與基面隔離，使其受力均勻，避免碎石直接與基面接觸破壞基面的平整，從而避免基面因坑洼不平積水而造成翻漿冒泥。鋪設(shè)砂墊層用于防治翻漿深度不大，無地下水影響的土質(zhì)基面翻漿及石質(zhì)風化基面翻漿，不適用于裂隙泉眼翻漿，也可用于地下水豐富的基面翻漿地段，但必須同時采取降低地下水位的措施。

2.5.2 砂墊層施工及養(yǎng)護注意事項

（1）在既有線路上鋪設(shè)砂墊層，一般宜結(jié)合線路大、中修進行。

（2）在施工作業(yè)準備階段，應(yīng)調(diào)查好清挖、清篩深度，安排好卸砂。卸砟地段、避免砂、砟混合。

（3）在基本作業(yè)階段，應(yīng)保證按設(shè)計要求，做好路拱;基面應(yīng)平整，不容許有外高內(nèi)低的反向坡度;鋪砂后，保證厚度;砂墊層內(nèi)不容許摻入石砟。在列車通過前線路狀態(tài)必須達到養(yǎng)路工作保證行車安全規(guī)則的規(guī)定標準。

（4）在整理作業(yè)階段，應(yīng)按規(guī)定的期限提高限速或恢復(fù)正常速度。

（5）應(yīng)注意保持砂墊層的完好狀態(tài)，已形成的砂墊層表層與底層的緊密硬層不應(yīng)破壞，砂墊層個別失效處應(yīng)及時處理。

（6）及時清除軌枕端的土、砂龔。

2.6 應(yīng)用土工纖維整治基床翻漿冒泥

2.6.1 整治原則和技術(shù)條件

（1）本原則和技術(shù)條件適用于采用土工纖維防治新線和整治既有線的區(qū)間、站場、道口、隧道內(nèi)的基床翻漿冒泥。 （2）采用土工纖維整治基床翻漿冒泥必須貫徹加強排水、綜合整治的原則。

（3）對基床強度不足的非典型土、石質(zhì)基面翻漿，應(yīng)考慮處理軟層的輔助措施。

（4）凡符合本技術(shù)條件所提出的主要技術(shù)規(guī)格要求的各種土工纖維均可根據(jù)具體條件選用。

（5）在選擇材料類型和設(shè)計中應(yīng)考慮軌道結(jié)構(gòu)、運量、基床土質(zhì)、溫度等環(huán)境條件的影響。

（6）本原則和技術(shù)條件僅提出了有關(guān)土工纖維整治基床翻漿冒泥的特殊要求及條件，其他有關(guān)的技術(shù)要求應(yīng)遵循有關(guān)的規(guī)范規(guī)定。

2.6.2 采用土工纖維整治翻漿冒泥的基本原理

土工纖維與其上、下的砂層一起，在路基基床表面構(gòu)成一復(fù)合結(jié)構(gòu)層，材料上的砂層對各種土工纖維起保護作用。透水型土工纖維與其下面的砂層形成一反濾結(jié)構(gòu)層。含有透水性材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)層的主要作用是反濾、隔離，同時對基床有一定補強效果。含有不透水型土工纖維的復(fù)合結(jié)構(gòu)層的主要作用是對地表水的隔離，同時對空隙水壓力可起消散作用。

2.6.3 設(shè)計原則及施工應(yīng)注意的事項

進行具體工程設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)勘測調(diào)查的結(jié)果確定病害的類型及整治方案，并遵循以下原則：

（1）土工纖維的選擇。當基床水的來源是地下水時，選用透水型土工纖維可快捷排水，以免基床積水;當水源是地表水時，選用不透水型的土工纖維，以防止水侵入基床土，軟化基床。

（2）基床面的處理。處理基床面，挖出已有的軟弱土層，排除道砟陷槽積水，保持基面排水橫坡為4%～5%，困難地段不小于2%。基床應(yīng)具有一定的強度，否則應(yīng)換填基床土。

（3）排水系統(tǒng)。為避免道砟刺破土工纖維和保持良好排水性能，土工纖維上下均應(yīng)設(shè)置砂墊層，上層厚度不小于10 cm，下層不小于5 cm。防治地段應(yīng)保證地下水位降低到不影響基面表層的水平，地表水可以迅速排離基面。遇有承壓的裂隙水地段必須采用疏導(dǎo)的鋪助措施。

（4）砂層。為維持土工纖維的滲濾功能，墊砂應(yīng)與同工纖維的有效孔徑匹配，滿足如下要求：砂料中小于0.05 mm的砂不得大于3%，同時不含沙粒經(jīng)大于5 mm的顆粒，且D85（D15）

（5）土工纖維。土工纖維的設(shè)置深度及材料的寬度，土工纖維的鋪設(shè)寬度不應(yīng)大于3.8 m，設(shè)置深度距軌枕底大于35 cm。土工纖維連接部分的搭接長度應(yīng)大于0.3 m，若使用現(xiàn)場粘接，粘接長度不應(yīng)小于0.1 m。

2.7 設(shè)置路肩盲溝或滲溝

2.7.1 路肩盲溝

為排除春融期間路基中的自由水，達到疏干路基上部土體的目的，可在路肩上設(shè)置橫向盲溝。盲溝布置應(yīng)與路中心線垂直。盲溝應(yīng)用滲水性良好的碎（礫）石填充，溝底應(yīng)設(shè)1%～2%的縱坡，出水口底面高程應(yīng)高出邊溝外最高水位20 cm。

2.7.2 設(shè)置滲溝

當?shù)叵滤惠^高時，可在邊溝底下設(shè)置排水滲溝，以降低地下水位。

3 昆明地鐵2號線翻漿冒泥地段的原因分析及整治

3.1 原因分析

在有雨天氣和晴朗的時段，進行觀察和判定，伸縮縫冒水段落的原因為排水溝水位高于道床基底，水通過電纜槽底或者人防門施工的接茬面滲入道床伸縮縫處，在伸縮縫處存水，（主要是雨季的時候滲水量比較大，旱季的時候滲水量?。╇S著列車經(jīng)過形成瞬間反復(fù)壓力震動擠壓伸縮縫，再加上列車過后在道床伸縮縫或者裂縫表面形成瞬時負壓，在綜合作用下，形成抽吸現(xiàn)象，使水順著伸縮縫的裂隙和水溝側(cè)壁空隙沖出道床表面，形成冒水現(xiàn)象，在抽吸過程中水經(jīng)過電纜槽時攜帶埋設(shè)電纜的細沙和灰土而形成冒漿現(xiàn)象等病害。昆明地鐵霖雨橋站下行DK4+770積水翻漿情況如圖1所示。

3.2 處理原則及方案

根據(jù)隧道整體道床、伸縮縫輕微滲水及翻漿情況，在現(xiàn)場實際滲水情況宜采取“以堵為主”的堵水方案，要采用化學(xué)灌漿封堵法在溝槽與基底的接茬面處壓注防水膠凝材料（環(huán)氧樹脂堵漏劑），前后延伸1 m～2 m，阻斷滲水路徑，把握好“先高架、后隧道、先連續(xù)、后單個”的整治原則。聚氨酯材料建議不采用，現(xiàn)場使用存在膨脹因素，導(dǎo)致影響線路幾何尺寸。由于隧道現(xiàn)已運營，運行列車相當密集，只有利用工務(wù)維修天窗對該處滲水進行處理，施工前辦理相關(guān)手續(xù)，工務(wù)維修部門配合施工復(fù)查工作。

3.3 化學(xué)灌漿封堵施工方法

3.3.1 化學(xué)灌漿封堵法的工藝

（1）清理：詳細檢查、分析滲漏情況，確定灌漿孔位置及間距。清理干凈需要施工的區(qū)域，鑿除混凝土表面析出物。確保表面干凈、潤濕。

（2）鉆孔：使用電錘等鉆孔工具沿裂縫兩側(cè)進行鉆孔鉆頭直徑為14 mm，鉆孔角主宜≥45°，鉆孔深度≥結(jié)構(gòu)厚度的2/3（300 mm），鉆孔必須穿過裂縫。但不得將結(jié)構(gòu)打穿（壁后灌漿除外）鉆孔與裂縫間距：1/2結(jié)構(gòu)厚度。鉆孔間距20 cm～60 cm。

（3）埋嘴：在鉆好的孔內(nèi)安裝灌漿嘴（又稱之為止水針頭），并用專用內(nèi)六角扳手擰緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，不漏水。

（4）洗縫：用高壓清洗機以6 MPa的壓力向灌漿嘴內(nèi)注入潔凈水，觀察出水點情況，并將縫內(nèi)粉塵清洗干凈。

（5）封縫：將洗縫時出現(xiàn)滲水的裂縫表面用快干水泥進行封閉處理，目的是在灌化學(xué)漿時不跑漿。

（6）灌漿：使用高壓灌漿機向灌漿孔內(nèi)灌注化學(xué)灌漿料。立面灌漿順序為由下向上;平面可從一端開始，單孔逐一連續(xù)進行。當相鄰孔開始出漿后，保持壓力3 min～5 min，即可停止本孔灌漿，改注相鄰灌漿孔。如圖2所示。

（7）拆嘴：灌漿完畢，確認不漏即可去掉或敲掉外露的灌漿嘴。清理干凈已固化的溢漏出的灌漿液。

（8）封口：用快干水泥進行灌漿口的修補、封口處理

（9）防水：用防水材料將化學(xué)灌漿部分涂三遍（底涂、中涂、面涂）以作表面防水處理。

3.3.2 化學(xué)灌漿封堵法的優(yōu)點

（1）壓力高且穩(wěn)定可靠，可讓化學(xué)漿液完全進入混凝土結(jié)構(gòu)深層微小裂縫內(nèi)部，止水效果好。

（2）灌漿液技術(shù)成熟，品種齊全，成品生產(chǎn)，不需現(xiàn)場調(diào)配，漿液耐化學(xué)腐蝕，固化后無毒、環(huán)保、可永久防水。

（3）施工工藝簡單，施工速度快，止水效果立竿見影，工人勞動強度小，不需大型機械設(shè)備，適用于各種搶修工程。

4 總結(jié)

綜上所述，由于道床不整潔，使外流雨水受阻，形成不透水層，粘土受地表水和地下水的影響，經(jīng)過列車荷載的反復(fù)振動、擠壓和抽吸，使泥漿通過道床向上翻冒，形成翻漿冒泥。而道床厚度不足、路基土質(zhì)不良、排水不良等是造成道路翻漿冒泥的主要因素，針對性地采取合適的方法來進行翻漿冒泥的整治，是確保路基質(zhì)量的重要措施，進而保障鐵路有效和安全運行。

參考文獻：

[1]王威，吳宇健，楊成忠，等.鐵路路基翻漿冒泥的機理及影響因素[J].交通運輸工程學(xué)報，2019，19（06）：54-64.

[2]徐昕軍，江波，黃啟迪.基于CascadeR-CNN的鐵路路基翻漿冒泥病害智能識別方法[J].鐵道建筑，2019，59（12）：99-104.

[3]閆軍，楊小虎.南同蒲下行線線路翻漿冒泥病害成因分析及整治方案[J].太原鐵道科技，2017（03）：25-28.

[4]嚴舒豪.循環(huán)荷載下路基翻漿冒泥發(fā)生機理試驗研究[D].浙江大學(xué)，2020.

[5楊少坤.普速鐵路基床翻漿冒泥病害整治[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（19）：104.

[6]劉向明.鐵路路基翻漿冒泥的機理及影響因素[J].中阿科技論壇（中英阿文），2020（06）：76-77.