摘要：翻浆冒泥是基床土受地面水或地下水的浸湿软化或液化后形成的泥浆，在列车动荷载作用下形成沿道床道碴的空隙向表面涌出的一种路基病害现象，已成为影响铁路安全和运营的顽疾，每年需花费巨资整治路基翻浆冒泥，严重影响了线路的正常运营和铁路的大提速。文章在探求路基翻浆冒泥的机理的基础上，对现有病害探测和维修检测的方法进行了分析，并对现有路基基床翻浆冒泥整治技术进行了对比研究。
关键词：铁路路基；翻浆冒泥；治理措施
1 铁路路基翻浆冒泥的成因
铁路路基的翻浆冒泥影响因素主要包括：土质、水、温度和行车荷载的影响。
1.1 土质的影响
粉质土是最容易翻浆的土，该土的毛细水上升高度大，在0℃以下易使路基产生水份积累，造成严重的冬季冻胀，春季翻浆。粘性土透水性很差、粘聚力大，虽然毛细管水土升高，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。由于砂土的强度高，透水性良好，毛细水上升速度很小，具有较大的摩擦系数，因此，砂土一般不会发生翻浆冒泥。
1.2 温度的影响
一定的冻结深度和冷暖交替是形成翻浆的重要条件。例如，如果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，最大水份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，则路基上水分聚冰，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的影响，如春季化冻时，天气聚暖，路基急速融化，则将加重翻浆程度。
1.3 水的影响
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以及较高的地下水位，提供的充足水源是形成翻浆的重要条件。
1.4 行车荷载的影响
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，在翻浆季节交通量越大、车辆越重，则形成翻浆就会越多、越严重。
钢轨是铁路线路的主要组成部分，它承受机车车辆荷载，并传之于轨枕，起引导列车方向的作用。钢轨状态的好坏直接影响着线路维修保养的质量、行车安全和钢轨的使用寿命。钢轨在大自然的作用以及列车的运营作用下不可避免地产生锈蚀、磨耗和伤损。
2 铁路路基翻浆冒泥的形成机理
铁路路基翻浆冒泥的形成过程分成三个阶段：泥浆挤压上升阶段、积压抽吸联合作用阶段和翻浆冒泥形成阶段。
2.1 挤压上升阶段
铁路竣工后或刚刚大修后，道碴洁净、基面平整，排水通畅不会发生翻浆冒泥，但随着运行时间的延长，由于基床铺有亲水性粘性土或存在易风化亲水的软质岩，在火车动荷载反复作用下，使基床面产生不均匀沉降，一旦雨水下渗浸入基床，便在凹洼处积水，因铺设在基床的粘性土渗透系数小，积水难以排除，便在火车动荷载作用下，道碴反复与土层相互作用，使基床面土层软化形成泥浆。泥浆沿道碴孔隙上升，这是翻浆冒泥形成的初期阶段。
2.2 泥浆挤压抽吸阶段
第一阶段形成的板结道碴层，并不十分密实，在干燥时，也会产生收缩裂缝，一旦降雨，雨水还会渗入基床面，再度使基床面产生泥浆。泥浆在这时上升受到两种力的作用，一种是挤压力，另一种是抽吸力。这两种力的成因是由于泥化道碴层形成一个相对密闭的板结层，板结层对封闭的泥浆加压，使孔隙泥浆水压力加大，受压的泥浆便沿道碴中某些胶结弱的孔洞冒到原胶结层之上。所谓抽吸作用是因板结的道床层在车辆反复作用下，上下往复振动，当板结层抬升时，枕下路基面处局部形成真空带，便把周围水和泥浆吸到枕下真空处，一旦板结层下压，使孔隙水压力加大，泥浆便沿孔洞上升，这就是以挤压抽吸作用形成泥浆上冒的第二阶段。
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2.3 翻浆冒泥形成阶段
在道床中，雨水下渗，基床软化，泥浆被挤压抽吸上升反复进行，使道碴板结越来越严重，对枕下的封闭越来越密闭，产生的孔隙水压力越来越大，因此泥浆在密闭的道碴板结层中，仍能沿某些孔洞上升，直至使泥浆漫溢道床，掩盖轨枕，并使道床积水，杂草生长，这就是翻浆冒泥形成阶段。翻浆冒泥形成后再翻浆时，从浆液来分可分为小循环翻浆、大循环翻浆和复合型翻浆三种类型。
3 铁路路基翻浆冒泥的治理措施
从路基翻浆冒泥病害产生的原因可知，铁路路基翻浆冒泥病害的整治应从路基的填料、路基的排水处理和减小列车荷载在路基中产生的动应力3个方面入手。
3.1 路基换填、挤密处理
换填法具有操作简单、消耗材料少、造价较小等优点，但对行车干扰比较大，是普遍采用的一种病害整治方法。换填的同时，须做好基床的横向排水。
挤密桩法是近年发展起来的对行车干扰相对较小、操作较简便的方法，这种方法能在线路运营的情况下进行路基病害的处理和施工。首先用机具在基床成孔，然后分层填水泥土或石灰土，并用橄榄锤分层击实，从而使桩体与土体共同作用，形成复合地基，达到改良土质、提高承载力的目的。
3.2 路基设盲沟、渗沟及其他排水
“水”是路基翻浆冒泥罪魁祸首。而造成路基翻浆冒泥的“水”并非地下水，而是地表水。地表水的来源主要有雨季的雨水的渗透、冬季积雪融化后的下渗和路基表面解冻造成无法及时排除的地表水。
排除地表水的常用措施是修建排水槽。排水槽壁必须有足够强度抵抗挤压力且顶面用盖板盖上。槽内壁左右两侧每隔2.5m设一渗水孔，孔径大小约20cm左右，孔高至排水槽底部约为0.8m，渗水孔与道床底部横向连通，按要求设一定纵向坡度，足以使道床底部的水通过横向渗水沟流入排水槽，为保证道床的水能渗入横向渗水沟，不发生堵塞，就要把横向渗水沟设成明沟，用清碴埋填。
因为翻浆冒泥的主要原因是道床厚度严重不足，在补碴、起道抬高道床厚度后基本稳定，为更有利于其排除地表水，应在其右侧1m处设计修一条纵向普通排水沟即可。
为排除春溶及雨水等路基中的自由水，在路基上横向设置盲沟。地下水位较高时，可在边沟下设置排水渗沟，以降低地下水位。
3.3 改变列车荷载应力分布法
改变列车荷载在路基中的应力分布，路基面上的动应力最大值位于轨枕正下方（线路纵向）或钢轨正下方（横断面方向），两侧相对较小。路基面应力沿横向总体上呈马鞍型分布。如果在基床内铺设土工材料，就可以改变基床的受力状态，使列车动应力在基床中分布比较均匀，同时，还可以提高整个基床的承载力，消除路基病害。
3.4 注浆加固法泥
路基压力灌浆是指通过钻孔在土中灌入浆液，在灌浆点使土体挤密，在灌浆管端部附近形成向外扩张的“浆泡”，浆泡在土体中引起复杂的径向和切向应力，紧靠浆泡的土体遭受严重破坏形成塑性变形区，土的密度能因扰动而减小；离浆泡较远的土体则发生弹性变形，使土的密度增加而得到加固。当浆泡的直径较小时，灌浆压力基本上沿钻孔的径向扩展。随着浆泡尺寸的逐渐增大，便产生较大的上抬力而使地面抬动。
4 总结
论文深入研究影响路基翻浆冒泥的因素，包括土质、温度、水、行车荷载。剖析翻浆冒泥产生的原因，包括道床厚度不足，道床板结及道砟槽、路基土质不良、排水不良。要有针对性的采取整治措施，采取经济实用的治理方案。路基翻浆冒泥是多个影响因素共同作用的结果，但同时不同路基翻浆冒泥产生的原因也有差别，因此在对路基翻浆冒泥病害的整治中应具有针对性。
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论文作者:赵鹏
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/21
标签：路基论文; 泥浆论文; 病害论文; 荷载论文; 铁路论文; 应力论文; 地表水论文; 《基层建设》2018年第33期论文;