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最頻繁的基床病害之一。要減少和杜絕翻漿冒泥的發生，滿足基床排水設計與規范，就必須采用合理的材料、技術，結合實際情況制定合理的施工方案，高度重視基床施工技術、工藝、機具及現場質量控制。在施工建設過程中，解決好基床防排水問題，是確保減少基床翻漿冒泥的關鍵。

關鍵詞：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，當道碴內的泥土雜物含水量超過飽和狀態和路基表層的粘土受地表水和地下水的影響逐漸泥化時，經過列車荷載的反復振動、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形式，它往往發生在比較軟弱的粘性土或粉質粘土的路基面，特別是軌道結構層較弱的線路上，在列車反復振動和擠壓作用下，路基面軟塑的泥土順著阻力薄弱的地方向外側枕木頭處及軌枕盒內冒出，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、溫度、水、與行車荷載。

1.2.1 土質

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。因此，在凍結過程中水分聚流現象很輕。

1.2.2 溫度

一定的凍結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，將會產生嚴重翻漿。反之，初冬很冷，凍結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

路基范圍內的地面水、地下水都應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，應特別重視排水溝渠的通暢，注意排水縱坡和排水孔的設置。為降低路基附近的地下水位，可設置滲溝，攔截并排除流向路基的地下水。

2.2 換填土

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

2.3 設置隔離層

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土工布、帶膜土工布、土工格柵等。

2.4 基床排水

在翻漿冒泥較嚴重地段，應注意做好基床排水，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

滇西地區雨量充沛，長時間降雨導致基床水份飽和，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8 cm厚砂夾卵石，再鋪設一層帶膜土工布，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。帶膜土工布鋪設位置要求在軌枕下不小于35 cm，其上、下面砂和底砂鋪設均勻并夯拍密實。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）范圍設排水溝（盲溝或排水孔）排水，路堤部分溝寬20 cm，內填碎石，頂部用C10砼罩面，路塹側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，帶膜土工布與無紡土工布之間設20 cm厚、粗砂，可起到排水盲溝的作用，無紡土工布尚具有反濾層作用，土工格柵和無紡土工布對基床具有加筋作用。

2.5 鋪設砂墊層

2.5.1 砂墊層的鋪設

在碎石道床下部，用符合一定材質要求的砂，鋪設一定斷面的沙層（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。鋪設砂墊層用于防治翻漿深度不大，無地下水影響的土質基面翻漿及石質風化基面翻漿，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 砂墊層施工及養護注意事項

（1）在既有線路上鋪設砂墊層，一般宜結合線路大、中修進行。

（2）在施工作業準備階段，應調查好清挖、清篩深度，安排好卸砂。卸砟地段、避免砂、砟混合。

（3）在基本作業階段，應保證按設計要求，做好路拱;基面應平整，不容許有外高內低的反向坡度;鋪砂后，保證厚度;砂墊層內不容許摻入石砟。在列車通過前線路狀態必須達到養路工作保證行車安全規則的規定標準。

（4）在整理作業階段，應按規定的期限提高限速或恢復正常速度。

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

（6）及時清除軌枕端的土、砂龔。

2.6 應用土工纖維整治基床翻漿冒泥

2.6.1 整治原則和技術條件

（1）本原則和技術條件適用于采用土工纖維防治新線和整治既有線的區間、站場、道口、隧道內的基床翻漿冒泥。 （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、石質基面翻漿，應考慮處理軟層的輔助措施。

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

（5）在選擇材料類型和設計中應考慮軌道結構、運量、基床土質、溫度等環境條件的影響。

（6）本原則和技術條件僅提出了有關土工纖維整治基床翻漿冒泥的特殊要求及條件，其他有關的技術要求應遵循有關的規范規定。

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，在路基基床表面構成一復合結構層，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構層。含有透水性材料的復合結構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合結構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 設計原則及施工應注意的事項

進行具體工程設計時，應根據勘測調查的結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%。基床應具有一定的強度，否則應換填基床土。

（3）排水系統。為避免道砟刺破土工纖維和保持良好排水性能，土工纖維上下均應設置砂墊層，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的鋪助措施。

（4）砂層。為維持土工纖維的滲濾功能，墊砂應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%，同時不含沙粒經大于5 mm的顆粒，且D85（D15）

（5）土工纖維。土工纖維的設置深度及材料的寬度，土工纖維的鋪設寬度不應大于3.8 m，設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大于0.3 m，若使用現場粘接，粘接長度不應小于0.1 m。

2.7 設置路肩盲溝或滲溝

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，可在路肩上設置橫向盲溝。盲溝布置應與路中心線垂直。盲溝應用滲水性良好的碎（礫）石填充，溝底應設1%～2%的縱坡，出水口底面高程應高出邊溝外最高水位20 cm。

2.7.2 設置滲溝

當地下水位較高時，可在邊溝底下設置排水滲溝，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，旱季的時候滲水量小）隨著列車經過形成瞬間反復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，形成抽吸現象，使水順著伸縮縫的裂隙和水溝側壁空隙沖出道床表面，形成冒水現象，在抽吸過程中水經過電纜槽時攜帶埋設電纜的細沙和灰土而形成冒漿現象等病害。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

根據隧道整體道床、伸縮縫輕微滲水及翻漿情況，在現場實際滲水情況宜采取“以堵為主”的堵水方案，要采用化學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、后單個”的整治原則。聚氨酯材料建議不采用，現場使用存在膨脹因素，導致影響線路幾何尺寸。由于隧道現已運營，運行列車相當密集，只有利用工務維修天窗對該處滲水進行處理，施工前辦理相關手續，工務維修部門配合施工復查工作。

3.3 化學灌漿封堵施工方法

3.3.1 化學灌漿封堵法的工藝

（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進行鉆孔鉆頭直徑為14 mm，鉆孔角主宜≥45°，鉆孔深度≥結構厚度的2/3（300 mm），鉆孔必須穿過裂縫。但不得將結構打穿（壁后灌漿除外）鉆孔與裂縫間距：1/2結構厚度。鉆孔間距20 cm～60 cm。

（3）埋嘴：在鉆好的孔內安裝灌漿嘴（又稱之為止水針頭），并用專用內六角扳手擰緊，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的壓力向灌漿嘴內注入潔凈水，觀察出水點情況，并將縫內粉塵清洗干凈。

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

（6）灌漿：使用高壓灌漿機向灌漿孔內灌注化學灌漿料。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 化學灌漿封堵法的優點

（1）壓力高且穩定可靠，可讓化學漿液完全進入混凝土結構深層微小裂縫內部，止水效果好。

（2）灌漿液技術成熟，品種齊全，成品生產，不需現場調配，漿液耐化學腐蝕，固化后無毒、環保、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，不需大型機械設備，適用于各種搶修工程。

4 總結

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，經過列車荷載的反復振動、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，是確保路基質量的重要措施，進而保障鐵路有效和安全運行。

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