铁路路基翻浆冒泥整治研究

吴静秋

摘 要：道路翻浆冒泥一直是我国铁路出现最频繁的基床病害之一。要减少和杜绝翻浆冒泥的发生，满足基床排水设计与规范，就必须采用合理的材料、技术，结合实际情况制定合理的施工方案，高度重视基床施工技术、工艺、机具及现场质量控制。在施工建设过程中，解决好基床防排水问题，是确保减少基床翻浆冒泥的关键。

关键词：地铁路基;整体道床;翻浆冒泥;原因分析;整治

中图分类号：U216 文献标识码：A

1 翻浆冒泥及影响路基翻浆的主要因素

1.1 翻浆和冒泥

由于线路道床不洁，形成不透水层，当道碴内的泥土杂物含水量超过饱和状态和路基表层的粘土受地表水和地下水的影响逐渐泥化时，经过列车荷载的反复振动、挤压和抽吸，使泥浆通过道床向上翻冒，即为翻浆。冒泥是翻浆的另一种表现形式，它往往发生在比较软弱的粘性土或粉质粘土的路基面，特别是轨道结构层较弱的线路上，在列车反复振动和挤压作用下，路基面软塑的泥土顺着阻力薄弱的地方向外侧枕木头处及轨枕盒内冒出，称为冒泥。

1.2 影响路基翻浆的主要因素

影响路基翻浆主要有四个因素：土质、温度、水、与行车荷载。

1.2.1 土质

粉性土是最容易翻浆的土，该土的毛细水上升高度大，在0℃以下水分聚流严重，易使路基产生水分累积，造成严重的冬时冻胀，春时翻浆。黏性土透水性很差，粘聚力大，虽然毛细管水上升高，但上升速度较慢。因此。只有在水源供给充足，且土基冻结速度缓慢的情况下，才可能形成比较严重的翻浆。砂土在一般情况下都不会发生翻浆。它强度高，透水性良好，毛细水上升高度很小，具有较大的摩擦系数。因此，在冻结过程中水分聚流现象很轻。

1.2.2 温度

一定的冻结深度和冷量是形成翻浆的重要条件。例如，若初冬时气温较高或冷暖交替，冻结线长期停留在路面下较浅处，大量水分就会聚流到距路面很近的地方，将会产生严重翻浆。反之，初冬很冷，冻结线很快下降到距路面较深处，则路基上部聚冰少就不易出现翻浆。此外，春季气温特点和化冻速度对翻浆也有很大影响，如春季化冻时，天气骤暖，路基急速融化，则将加重翻浆程度。

1.2.3 水

翻浆过程就是水在路基土中转移、变化的过程。路基附近的地面积水及较高的地下水位，提供的充足水源是形成翻浆的重要条件。

1.2.4 行车荷载

道路翻浆是通过行车荷载作用后形成的。当其他条件相同时，在翻浆季节交通量愈大、车辆愈重，则翻浆就会愈多、愈严重。

2 基床翻浆冒泥的整治

2.1 做好路基排水

路基范围内的地面水、地下水都应通过顺畅的途径迅速引离路基，以防水分停滞浸湿路基。为此，应特别重视排水沟渠的通畅，注意排水纵坡和排水孔的设置。为降低路基附近的地下水位，可设置渗沟，拦截并排除流向路基的地下水。

2.2 换填土

清除道碴囊，采用水稳性好、强度高的粗颗粒土换填路基上部，根据经验，换填厚60 cm～80 cm厚的粗粒土，路基可以基本稳定。换填厚度也可以根据实际病害情况和强度要求确定。

2.3 设置隔离层

在基床面上铺一层不透水材料，防止地面水渗入引起基床表层土软化。在整治方案中重点考虑对土工合成材料的用法，土工合成材料的类型较多，其功能差异较大，可用于隔离道碴和基床土，并具有透水和排水作用，亦可用于提高地基土的承载能力，常用的土工合成材料有无纺土工布、带膜土工布、土工格栅等。

2.4 基床排水

在翻浆冒泥较严重地段，应注意做好基床排水，通常采用砂垫层和横向盲沟等措施，砂垫层可起排水和隔断毛细水上升，防止路基泥浆上挤污染道床等作用。横向盲沟可设成人字形，填以砂砾等透水性良好的材料。

2.4.1 地表水引起的翻浆冒泥整治方案

滇西地区雨量充沛，长时间降雨导致基床水份饱和，如果路肩排水不畅更易引起基床翻浆。处理方案：将翻浆地段原梯形路基面改为三角形路基面，坡比为1：15，在路基面上铺设8 cm厚砂夹卵石，再铺设一层带膜土工布，其上再铺15 cm厚级配良好的中粗砂，要求路基面夯填须平顺、密实和强度均匀，遇有道碴囊陷槽或软弱部分应挖除干净，用砂粘土或掺料土分层填至路基画。带膜土工布铺设位置要求在轨枕下不小于35 cm，其上、下面砂和底砂铺设均匀并夯拍密实。路肩排水是此整治方案的重点：采用在路肩宽度（不小于40 cm）范围设排水沟（盲沟或排水孔）排水，路堤部分沟宽20 cm，内填碎石，顶部用C10砼罩面，路堑侧沟部分在沟帮处开泄水孔，其后填碎石反滤层。

2.4.2 地下水引起的翻浆冒泥整治方案

地下水出露将长期浸泡路基，导致路基下沉，当水份过于饱和，在列車动荷载作用下形成翻浆。整治方案：将原梯形路基面挖成三角形路基面，坡比为1：15路拱，并夯拍密实、平整，如遇到有道碴囊陷槽或软弱基底，应挖除干净并用砂粘土或渗水土分层夯压，带膜土工布与无纺土工布之间设20 cm厚、粗砂，可起到排水盲沟的作用，无纺土工布尚具有反滤层作用，土工格栅和无纺土工布对基床具有加筋作用。

2.5 铺设砂垫层

2.5.1 砂垫层的铺设

在碎石道床下部，用符合一定材质要求的砂，铺设一定断面的沙层（砂垫层）。砂垫层的作用是使碎石与基面隔离，使其受力均匀，避免碎石直接与基面接触破坏基面的平整，从而避免基面因坑洼不平积水而造成翻浆冒泥。铺设砂垫层用于防治翻浆深度不大，无地下水影响的土质基面翻浆及石质风化基面翻浆，不适用于裂隙泉眼翻浆，也可用于地下水丰富的基面翻浆地段，但必须同时采取降低地下水位的措施。

2.5.2 砂垫层施工及养护注意事项

（1）在既有线路上铺设砂垫层，一般宜结合线路大、中修进行。

（2）在施工作业准备阶段，应调查好清挖、清筛深度，安排好卸砂。卸砟地段、避免砂、砟混合。

（3）在基本作业阶段，应保证按设计要求，做好路拱;基面应平整，不容许有外高内低的反向坡度;铺砂后，保证厚度;砂垫层内不容许掺入石砟。在列车通过前线路状态必须达到养路工作保证行车安全规则的规定标准。

（4）在整理作业阶段，应按规定的期限提高限速或恢复正常速度。

（5）应注意保持砂垫层的完好状态，已形成的砂垫层表层与底层的紧密硬层不应破坏，砂垫层个别失效处应及时处理。

（6）及时清除轨枕端的土、砂龚。

2.6 应用土工纤维整治基床翻浆冒泥

2.6.1 整治原则和技术条件

（1）本原则和技术条件适用于采用土工纤维防治新线和整治既有线的区间、站场、道口、隧道内的基床翻浆冒泥。 （2）采用土工纤维整治基床翻浆冒泥必须贯彻加强排水、综合整治的原则。

（3）對基床强度不足的非典型土、石质基面翻浆，应考虑处理软层的辅助措施。

（4）凡符合本技术条件所提出的主要技术规格要求的各种土工纤维均可根据具体条件选用。

（5）在选择材料类型和设计中应考虑轨道结构、运量、基床土质、温度等环境条件的影响。

（6）本原则和技术条件仅提出了有关土工纤维整治基床翻浆冒泥的特殊要求及条件，其他有关的技术要求应遵循有关的规范规定。

2.6.2 采用土工纤维整治翻浆冒泥的基本原理

土工纤维与其上、下的砂层一起，在路基基床表面构成一复合结构层，材料上的砂层对各种土工纤维起保护作用。透水型土工纤维与其下面的砂层形成一反滤结构层。含有透水性材料的复合结构层的主要作用是反滤、隔离，同时对基床有一定补强效果。含有不透水型土工纤维的复合结构层的主要作用是对地表水的隔离，同时对空隙水压力可起消散作用。

2.6.3 设计原则及施工应注意的事项

进行具体工程设计时，应根据勘测调查的结果确定病害的类型及整治方案，并遵循以下原则：

（1）土工纤维的选择。当基床水的来源是地下水时，选用透水型土工纤维可快捷排水，以免基床积水;当水源是地表水时，选用不透水型的土工纤维，以防止水侵入基床土，软化基床。

（2）基床面的处理。处理基床面，挖出已有的软弱土层，排除道砟陷槽积水，保持基面排水横坡为4%～5%，困难地段不小于2%。基床应具有一定的强度，否则应换填基床土。

（3）排水系统。为避免道砟刺破土工纤维和保持良好排水性能，土工纤维上下均应设置砂垫层，上层厚度不小于10 cm，下层不小于5 cm。防治地段应保证地下水位降低到不影响基面表层的水平，地表水可以迅速排离基面。遇有承压的裂隙水地段必须采用疏导的铺助措施。

（4）砂层。为维持土工纤维的渗滤功能，垫砂应与同工纤维的有效孔径匹配，满足如下要求：砂料中小于0.05 mm的砂不得大于3%，同时不含沙粒经大于5 mm的颗粒，且D85（D15）

（5）土工纤维。土工纤维的设置深度及材料的宽度，土工纤维的铺设宽度不应大于3.8 m，设置深度距轨枕底大于35 cm。土工纤维连接部分的搭接长度应大于0.3 m，若使用现场粘接，粘接长度不应小于0.1 m。

2.7 设置路肩盲沟或渗沟

2.7.1 路肩盲沟

为排除春融期间路基中的自由水，达到疏干路基上部土体的目的，可在路肩上设置横向盲沟。盲沟布置应与路中心线垂直。盲沟应用渗水性良好的碎（砾）石填充，沟底应设1%～2%的纵坡，出水口底面高程应高出边沟外最高水位20 cm。

2.7.2 设置渗沟

当地下水位较高时，可在边沟底下设置排水渗沟，以降低地下水位。

3 昆明地铁2号线翻浆冒泥地段的原因分析及整治

3.1 原因分析

在有雨天气和晴朗的时段，进行观察和判定，伸缩缝冒水段落的原因为排水沟水位高于道床基底，水通过电缆槽底或者人防门施工的接茬面渗入道床伸缩缝处，在伸缩缝处存水，（主要是雨季的时候渗水量比较大，旱季的时候渗水量小）随着列车经过形成瞬间反复压力震动挤压伸缩缝，再加上列车过后在道床伸缩缝或者裂缝表面形成瞬时负压，在综合作用下，形成抽吸现象，使水顺着伸缩缝的裂隙和水沟侧壁空隙冲出道床表面，形成冒水现象，在抽吸过程中水经过电缆槽时携带埋设电缆的细沙和灰土而形成冒浆现象等病害。昆明地铁霖雨桥站下行DK4+770积水翻浆情况如图1所示。

3.2 处理原则及方案

根据隧道整体道床、伸缩缝轻微渗水及翻浆情况，在现场实际渗水情况宜采取“以堵为主”的堵水方案，要采用化学灌浆封堵法在沟槽与基底的接茬面处压注防水胶凝材料（环氧树脂堵漏剂），前后延伸1 m～2 m，阻断渗水路径，把握好“先高架、后隧道、先连续、后单个”的整治原则。聚氨酯材料建议不采用，现场使用存在膨胀因素，导致影响线路几何尺寸。由于隧道现已运营，运行列车相当密集，只有利用工务维修天窗对该处渗水进行处理，施工前办理相关手续，工务维修部门配合施工复查工作。

3.3 化学灌浆封堵施工方法

3.3.1 化学灌浆封堵法的工艺

（1）清理：详细检查、分析渗漏情况，确定灌浆孔位置及间距。清理干净需要施工的区域，凿除混凝土表面析出物。确保表面干净、润湿。

（2）钻孔：使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔钻头直径为14 mm，钻孔角主宜≥45°，钻孔深度≥结构厚度的2/3（300 mm），钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿（壁后灌浆除外）钻孔与裂缝间距：1/2结构厚度。钻孔间距20 cm～60 cm。

（3）埋嘴：在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头），并用专用内六角扳手拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，不漏水。

（4）洗缝：用高压清洗机以6 MPa的压力向灌浆嘴内注入洁净水，观察出水点情况，并将缝内粉尘清洗干净。

（5）封缝：将洗缝时出现渗水的裂缝表面用快干水泥进行封闭处理，目的是在灌化学浆时不跑浆。

（6）灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。立面灌浆顺序为由下向上;平面可从一端开始，单孔逐一连续进行。当相邻孔开始出浆后，保持压力3 min～5 min，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔。如图2所示。

（7）拆嘴：灌浆完毕，确认不漏即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。

（8）封口：用快干水泥进行灌浆口的修补、封口处理

（9）防水：用防水材料将化学灌浆部分涂三遍（底涂、中涂、面涂）以作表面防水处理。

3.3.2 化学灌浆封堵法的优点

（1）压力高且稳定可靠，可让化学浆液完全进入混凝土结构深层微小裂缝内部，止水效果好。

（2）灌浆液技术成熟，品种齐全，成品生产，不需现场调配，浆液耐化学腐蚀，固化后无毒、环保、可永久防水。

（3）施工工艺简单，施工速度快，止水效果立竿见影，工人劳动强度小，不需大型機械设备，适用于各种抢修工程。

4 总结

综上所述，由于道床不整洁，使外流雨水受阻，形成不透水层，粘土受地表水和地下水的影响，经过列车荷载的反复振动、挤压和抽吸，使泥浆通过道床向上翻冒，形成翻浆冒泥。而道床厚度不足、路基土质不良、排水不良等是造成道路翻浆冒泥的主要因素，针对性地采取合适的方法来进行翻浆冒泥的整治，是确保路基质量的重要措施，进而保障铁路有效和安全运行。

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