隴海線路基翻漿原因分析及整治

吳增艷 中國鐵路上海局集團有限公司安全監察室

1 緒論

翻漿冒泥是基床土受地表水或地下水的浸濕軟化或液化后形成泥漿，在列車動力作用下擠入道床或通過道床向外竄出的一種現象，是分布范圍最廣、最為突出的病害。翻漿冒泥常常發生于基床土質不滿足工程要求的區位，以細粒土作路基填料、風化石質作基床尤為明顯，降雨量大的路塹和路堤地段為病害多發地段。一定條件的含粉粒、粘粒的基床表層土和在列車反復振動的作用下，發生觸變或軟化、液化，形成泥漿。列車通過時軌枕上下起伏使泥漿受擠壓抽吸而通過道床孔隙向上翻冒，造成道碴板結、臟污進而使道床降低或喪失彈性。軌道幾何尺寸變化，危及行車安全。翻漿冒泥分為風化石質基床翻漿、土質基床翻漿和裂隙泉眼翻漿。

路基翻漿冒泥影響道床剛度，泥漿與道碴混為一體，造成道床強度不一，軌枕受力不均，易斷裂，同時鋼軌磨耗大。冬季，泥漿干后，道床整體上板結堅硬，失去了彈性，列車動荷載隨之增大，使得基床應力增加，進而基床持力層被破壞，給來年雨季時路基產生病害埋下隱患。

2 路基翻漿冒泥分類

2.1 土質基面翻漿

多發于無地下水或地下水不甚發達的路堤和土質路塹。由于基層是由粘土、粉質粘土等密實度差的不良土質組成，在降雨和活載作用下它們會翻漿冒泥進入道床。這種現象常見于雨季或春融，旱季少見。基面沉降嚴重時會造成安全事故。

2.2 巖質基面翻漿

由泥質軟巖構成的基床，在雨水、活載和道床研磨作用下翻漿，泥漿主要來自基面，軟化層較薄僅能形成淺碴囊，下部巖層仍很堅硬。多見于雨季翻漿，旱季停止。

2.3 裂隙泉眼翻漿

常見于山區和丘陵區的路塹處或隧道內，地下水較發達地段。泥漿內裂隙水和軟巖風化物在抽吸作用下形成，由壓力水帶至基面污染道床。翻漿常年不斷，雨季更為嚴重。

2.4 下沉擠出

基床土質呈軟塑狀態。向邊坡或側溝擠壓。土體隆起，影響道床排水，造成翻漿冒泥。

3 翻漿冒泥病害形成原因

基床產生翻漿冒泥的前提條件是土、石地質狀況。基床翻漿冒泥的土質中，根據以往的研究表明，由于含有易軟化的物質，如綠泥石、蒙脫石等物質，這些是引起路基翻漿冒泥的最直接的原因，另外土質具有親水性強、透水性差、顆粒細小、脫水收縮龜裂、遇水軟化膨脹等特性，也是發生翻漿冒泥的前提條件。

水是構成路基翻漿冒泥的必要因素。沒有水的存在也就沒有翻漿冒泥的產生，水在路基中遷移、相變的過程本質上就是路基的翻漿冒泥過程。在水的作用下，土體中易軟化的物質劇增；伴隨著水的侵入，土體軟化膨脹，道碴被壓入填土層，形成道碴陷槽；在水作用下，填土軟化范圍逐步增大，當施加列車荷裁時，泥漿將被吸入或擠出道床。綜上可知，水是路基發生翻漿冒泥病害中必不可少的因素。

列車動力作用是加劇路基翻漿冒泥的重要條件。通過行車荷載的作用路基翻漿冒泥才能最后形成并且暴露出來的。在重復荷載下，不斷積累的路基土的塑性變形最終造成了基床變形和破壞，列車所產生的高速重載會加速這種塑性破壞。在其它條件相同的條件下，當處于翻漿季節時，路基翻漿現象會隨著運輸量及車輛的增加而越發嚴重。

道床厚度不足。當道床厚度不滿足要求時，道床彈性會變差、路基受力將會不均勻分布、壓強變大；道床石碴及路拱的砂子將分別侵入路拱和基床，導致路拱變薄，排水效果隨之降低，道心積水；或致使道床和路基產生塑性變形，形成軌道空板。最終飽和的淤泥在重復車載對道床和路基反沖擊和吸附作用下，將穿過道床翻上線路。

路拱因翻漿冒泥而被瓦解。翻漿冒泥使路拱瓦解消失，無法將路基面以上的水排出線路，水滲入路基后，由于列車的重復動載，進而形成更嚴重的翻漿。

4 整治方法

對于路基的翻漿冒泥采用人工清挖或使用大機清篩全拋臟污道床換填清碴作業并不能根本有效的進行治理。近年來徐州工務段不斷的總結路基翻漿整治工藝，形成了一套行之有效的路基翻漿病害整治辦法。采用小型挖掘機清挖道床，回填黃沙、清碴，再使用老K車卸碴配合大機搗固作業，確保了施工質量、安全控制且病害得到相對徹底處理。以隴海線上行線K296+155-K296+352道床路基大修作業為例。

4.1 原因分析

隴海線上行線K296+155-K296+352道床路基較高，道砟飽滿，線下排水設施完善，但依然存在連片的翻漿冒泥病害，漿液冒出軌枕面,經人工清篩后保持時間不長,特別是雨后翻漿冒泥很快就重新出現,翻漿冒泥范圍內線路幾何尺寸變化較快,工區養護困難,極大地影響了線路動靜態質量，存在安全隱患,需進行路基大修處理。經現場勘察發現，隴海線上行線K296+155-K296+352路基翻漿主要形成原因在于，土體中易軟化的物質，伴隨著水的侵入劇增，土體軟化膨脹，基床土質呈軟塑狀態。在列車荷載作用下向邊坡或側溝擠壓，道碴被壓入填土層，形成道碴陷槽，邊坡下土體隆起，影響道床排水，水排不出去積存在道床內，在水作用下，填土軟化范圍繼續增大，再不斷的施加列車荷裁，泥漿就被吸入或擠出道床，造成連片的翻漿冒泥如圖1所示。

圖1 道床邊坡隆起的黃土

4.2 施工前準備

4.2.1 設置施工作業中的控制點

標高控制點：在施工地段起撥道器放置位置做好標記（5m間隔），并使用水準儀精確測量施工前鋼軌頂面標高并做好記錄，以此為基準控制施工中挖掘機的清挖深度、枕下墊石碴袋時的起道量以及施工中軌面標高的控制。

線間距控制點：在標高控制點處量出兩線間距離,并用油漆標注于鄰線鋼軌外側上,用于施工中線路方向的控制。

水泥枕間隔控制點：按照標準軌枕間隔將水泥枕螺栓桿位置標注于雙股鋼軌內外側軌腰上，用于挖掘機推枕時能夠迅速精準到位。

4.2.2 材料準備

按設計數量將黃砂裝袋并提前卸到施工現場堆碼,不影響挖掘機作業,并確保砂袋不侵限。施工點前將線路兩側干凈的浮碴裝袋堆碼在線路兩側，不影響挖掘機作業,并確保碴袋不侵限如圖2所示。

圖2 砂袋及碴袋堆碼

4.2.3 挖掘機作業計劃

施工作業方向自小里程向大里程進行施工，本次施工點內日計劃作業完成70m，1#挖掘機、2#挖掘機計劃完成25 m，3#挖掘機計劃完成20 m，3#挖掘機自K296+175開始作業至K296+155。1#挖掘機自K296+200開始作業至K296+175，2#挖掘機自K296+200開始作業至K296+225。

4.3 施工中作業質量控制

施工封鎖命令下達后，在施工地段的兩線間拉設警戒繩并固定好,在接觸網立柱上設置明顯警示標記,防止挖機碰撞立柱。利用頂鎬配合人工從將3#挖掘機作業區段分段起點K296+175連續抽出3根軌枕抬運至分段終點K296+155，將1#挖掘機、2#挖掘機作業區段分段起點K296+200連續抽出6根軌枕分別抬運至分段終點K296+175、K296+225，松開扣件至彈條無扣壓力。軌枕抽完后3臺挖掘機在線路上從抽枕處空檔開始分別進行開挖,由于本施工地段造成翻漿的主要原因在于邊坡下土體隆起，影響道床排水，所以在清挖枕下污砟的同時要將邊坡隆起的土體清挖出去，使得水能夠順利的從邊坡流出。表層清潔道碴收集放在兩邊，挖出的棄碴、棄土直接丟棄到路肩網外。用水準儀測量控制清挖深度、墊砂厚度。開挖達到設計深度后，將基底找平并預留4%橫向排水坡，人工回填250 mm厚中粗砂并扒平夯實，阻隔路基土體中易軟化的物質向上發展的通道。而后挖掘機將水泥枕平推到位，后退重復挖掘作業。人工方正水泥枕至標記點，擰緊螺栓，在起道器放置點墊枕木頭，搭井字架放置起道器進行起道，用水準儀測量控制軌面高度，計劃比原軌面高100 mm，而后在水泥枕下兩頭對稱墊6個碴袋，以此類推直至分段終點。人工穿入之前抽出的軌枕合龍門，緊扣件，挖掘機將回收的表層清潔道碴進行回填，檢查施工地段線路并粗整至滿足放行軌道車條件。軌道車牽引老K車開至施工地點以不大于5 km/h的速度進行卸碴，嚴格控制卸碴量，不能過多、過猛，防止石碴堆積過高影響卸碴車走行。由于中部無法卸碴，第一次卸后，由挖掘機將兩側道碴挖到道心內，K車再進行第二次卸碴。在老K車卸碴后，由人工配合挖掘機將原路肩上堆放的石碴及老K車卸的石碴向鋼軌底、道心處上碴，確保有足夠的石碴搗固、粗起道。同時用小耙子將鋼軌附近的石碴扒出，以露出軌腰為準，便于起道搗固。使用水準儀利用已布設的水準觀測點控制起道量,使用小型液圧起道機起道搗固（預留20 mm的沉降量）,用內燃搗固機進行全面搗固；根據測量的兩線間距離撥道、調整線路平面位置,直至滿足開通條件 。挖掘機轉入線下清除棄碴、疏通排水等 ,開通前根據現場條件停放在安全不侵限地點并做好停放，以備下次施工再用全面檢査線路,配合単位檢査各自設備狀況,確保滿足開通條件。

5 結束語

分析路基翻漿冒泥病害產生的原因，有針對性的制定施工整治方案是病害處理的關鍵。與傳統的人工清挖處理基床病害施工相比，挖掘機配合路基大修具有可靠性及勞動效率高，作業質量及標準執行好，節約勞動力的優點，并且有效的保證了施工作業的正點開通。