铁路路基翻浆冒泥的机理及影响因素

摘要：随着现代社会经济的进步发展，我国的交通网络也越来越完善，铁路建设是我国当前重要的交通建设项目，其建设质量直接关系到人们的生命安全以及区域经济交流水平。在其建设过程中，路基施工作为重要的基础工程，需要施工单位在充分考察施工现场环境的基础上进行施工，但是就当前铁路运行的情况来看，路基翻浆冒泥的现象时有发生，主要是因为铁路在运行过程中不仅会承受铁路轨道的重量及机车车辆的动力荷载，还会长时间受到水流、风沙、雨雪、严寒、高温等的侵袭和各种不良地质条件及人为因素的影响，导致路基结构发生变化，加剧翻浆冒泥病害的发生，严重威胁着铁路运行安全。基于此，本文就铁路路基翻浆冒泥的机理及其影响因素进行了分析。

关键词：铁路路基;翻浆冒泥机理;影响因素

中图分类号：U216.421         文献标识码：A

收稿日期：2020-04-23

作者简介：刘向明（1970- ），男，高级工程师，本科，研究方向：建设工程管理。

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。一旦该现象发生就会铁路线路的技术状态发生急剧变化，降低线路的运行质量，而且后续的维修工作中二会投入大量的人力、物理以及财力，但是由于基床的软化和道碴板结使道床的整体弹性降低，导致维修后的铁路路基需要花费较多的资源进行后期的维护，大大提高了运营成本，且存在着较大的安全隐患。因此必须要深入分析铁路路基翻浆冒泥现象产生的机理及其影响因素，以便能够做好相应的预防措施，进一步提高铁路路基的施工质量。

1 铁路路基翻浆冒泥病害分类及其机理分析

1.1 翻浆冒泥病害分类

1.1.1土质基面翻浆

土质基面翻浆一般会发生在路堤和土质路堑，该路段并没有地下水或地下水不甚发育，主要是因为该路段的基床为粘土、粉质粘土，其具有不密实、强度低等特点，一旦出现较大的降雨就会因为在活载作用下翻浆冒泥进入道床，因此该路段在雨季或者春融后经常会出现翻浆情况，甚至会造成严重的基面下沉问题[1]。

1.1.2岩质基面翻浆

岩质基面翻浆现象的出现一般是因为该路段的路基是由泥质软岩构成的，因此极易会在雨水、活载和道床研磨作用下翻浆，一般在雨季翻浆，旱季停止。

1.1.3裂隙泉眼翻浆

裂隙泉眼翻浆一般会发生在山区和丘陵区的路堑处或隧道内，该路段属于地下水较发育地段，泥浆内裂隙水和软岩风化物在抽吸作用下形成，由压力水带至基面污染道床，由于该路段地势低，地下水发育较好，因此翻浆常年不断，雨季更为严重。

1.2 机理分析

由于铁路路基易受降雨和地下水的影响，一旦地表水或地下水渗入特定的地基土中，在活载的作用下，孔隙水压力不断变化，会产生翻浆冒泥和道碴陷入等整体软化的现象，翻浆冒泥的形成过程主要经过了泥浆挤压上升、积压抽吸联合作用和翻浆冒泥形成等三个阶段。一是挤压上升阶段，一般是线路经过一段时间的运行后，有列车的荷载作用导致基床铺有的亲水性粘性土或存在易风化亲水的软质岩出现了不均匀沉降，如果遇上雨季就会导致雨水下渗到机床中造成积水，在反复作用下会使得基床面土层软化形成泥浆，且泥浆会沿道碴孔隙上升，如果连续降雨严重也会加剧翻浆冒泥现象;二是泥浆挤压抽吸阶段，第一阶段过后，机床会因为干燥等因素形成板结道碴层，其会产生收缩裂缝，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，板结层对封闭的泥浆加压，使孔隙泥浆水压力加大，并且列车在运行中还会产生抽犀利，最终导致翻浆冒泥现象加剧;三是翻浆冒泥形成阶段，泥浆被挤压抽吸上升反复进行，使道碴板结越来越严重，基床在干燥与湿之间来回切换，泥浆产生的越来越多，不断透过板结层缝隙向上涌出，直至使泥浆漫溢道床，掩盖轨枕，并使道床积水，杂草生长，严重影响了列车的行驶安全[2]。

2 铁路路基翻浆冒泥病害的主要影响因素

2.1 路基填料

路基填料的性质决定了路基施工质量和难易程度。路基填料性质好、级配合理，路基施工容易，路基填筑质量也容易控制和保证;反之，路基填料性質不良，级配不合理，在路基施工过程中就需要施工人员按照施工要求采取各种改良措施来进行处理，一旦处理不当就会造成施工质量问题。就当前我国铁路运行过程中出现的翻浆冒泥现象老看，频发地段一般的土质基面渗透系数范围为1.05×10-5-9.5×10-7cm/s;石质基面的渗透系数范围为4.8×10-5-6.1×10-7cm/s;其矿物成分主要以伊利石、蒙脱石或以其中之一为主，因此也需要重点对这些路基填料进行有效的改进。除此以外，粉质土具有的较强冻胀性也是发生翻浆冒泥情况的主要地质，当其含有较多腐殖质和易溶盐时，路基更易形成翻浆冒泥。

2.2 水

路基翻浆冒泥的实质就是水在路基中的迁移、相变的过程，因此水也是造成翻浆冒泥病害产生的主要因素，对上述翻浆冒泥病害种类的分析来看，地表水以及地下水都能够导致该病害的发生，其中地表水会通过渗透作用渗透到路基的土体当中，大大降低土的抗剪强度，使得路基发生众多病害，以翻浆冒泥病害最为严重;地下水则是使粘性土和泥质岩石中的路基土体含水量增加，长期侵蚀路基，再加上列车荷载和其他外力作用就会产生较为严重的基床翻浆冒泥等病害[3]。

2.3 温度

温度是路基翻浆冒泥产生的原因之一，冻害是导致该现象发生的重要温度因素，可以说没有一定的冻结深度或冰冻指数就难以形成冻胀和路基的翻浆冒泥。在同样冻结深度或冰冻指数的条件下，冻结速度和0℃以下气温作用的特点都会影响到翻浆冒泥现象的发生，比如初冬时节处于气温冷暖交替变化的时候，温度则会在0℃到-5℃之间长时间波动，这时候路基就会有大量水分聚流到距路面很近的地方而导致严重的翻浆冒泥现象出现;再比如，春季气温会见升高，这时候处于开始化冻的时期，就会因为土基急剧融化而加重路基翻浆冒泥。综合以上情况来看，是因为水受到温度的影响而出现变化，所以说相对于水，温度是一个间接因素[4]。

2.4 列车荷载

列车荷载是产生路基基床翻浆冒泥的外在因素，主要是因为列车荷载在基床中产生的动应力很大，并且其在路基的前进方向和横断面方向分布都不均匀，路基长时间受到较大的荷载作用力就会导致路基质量下降，而且在一定的运量范围内，运量与路基的翻浆冒泥病害的产生几乎成直线的比例关系。

2.5 道床结构的缺陷

道床结构的缺陷指的是道床厚度不足与道床污染板结等问题，其中道床厚度不足会使路床弹性变小、路基受力不均，导致道碴受力后侵入路拱造成路拱面破坏，破坏后的会出现道心积水问题，继而转变为积淤，最后造成路基因为压实强度降低而产生塑性变形，当列车行驶经过后会给路基造成一定的荷载，这时候淤泥就会因为受力露出地表，出现翻浆冒泥的现象;道床污染板结主要是因为道碴洁度、级配、材质不达标，从而降低其耐磨和抗压性能，列成行驶经过会将道渣碾为粉末，再加上货运列车经过后产生的碳灰等赃物会与粉末状的道渣混合，逐渐导致道床的透水性减少，形成积水、积淤情况，导致翻浆冒泥的情况发生。

3 翻浆冒泥病害防治措施

3.1 完善道床防污系统，科学养护，确保道床清洁

完善道床防污系统可以减少道床污染的情况，比如在货运列车车厢上加防护网，防止煤渣散落到道床上;或者是加强养护工作，定期对道床进行处理，采用清筛采取轮筛制，如果需要补充石料还需要确保石料的质量。

3.2 加强排水措施，完善排水系统

做好排水工作能够减少基床被的积水情况，从而减少积淤降低翻浆冒泥现象的出现，比如在基床下埋设带孔的PVC塑料管加反滤层来起到排除道床的积水的目的;如果是路基坡脚低于外侧路面的情况还需要在坡脚与排水沟边缘之间做不小于2%的坡度;对于地下水位较高的路基可通过加深两侧侧沟，降低地下水对基床的影响。

3.3 改良基床土质

改良基床土質也会减少翻浆冒泥的问题，一般是采用浅层渗透注浆法来对基床进行处理，在实际应用中需要借助Tem-106高分子化学材料来提高基床表层的防水性和抗列车的冲击性，Tem-106高分子化学材料会与土体中的水发生化学反应并产生高弹性和高韧性浆块，从而进一步提高基床的强度;除此以外，换填法也是改良基床土质的重要方法，一般使用粗砂、中砂、级配碎石或加入人工材料的改良土作为换填材料[5]。

3.4 降低列车动荷载对基床的影响

通过采用重型钢轨、增长轨枕长度，加厚道床厚度，加密轨枕减小轨枕距离等措施来改造轨道结构，以便可以减小动荷载对泥浆产生的向上的“泵吸”作用力，这样也能够大大减少翻浆冒泥现象的出现。

3.5 改善病害路基的温度环境

我国大部分地区四季分明，尤其是北方地区的铁路项目更是极易受到温度的影响，因此对于季节性冻土区易发生翻浆冒泥段的路基施工中应该注重保温护道的修筑，比如可以在路基坡脚修筑保温护道，护道表面可通过混砂土或者会EPS隔热板尽心购销的保温;在春季开始化冻的使其则是在易发生春融翻浆路段种植绿植，尽可能减弱温度的影响。

4 结语

铁路路基出现的翻浆冒泥病害问题严重影响着行车安全，因而在当前的铁路工程项目施工中要求施工单位能够加强对翻浆冒泥病害问题的重视，在施工中要通过完善道床防污系统、完善排水系统、改良基床土质、降低列车动荷载对基床的影响、改善病害路基的温度环境等措施来预防翻浆冒泥现象的出现，针对已经完成并进行运营的铁路项目，要加强维护工作，一旦发现问题要及时进行整治，规避翻浆冒泥病害问题的出现影响列车的行驶安全，保障我国铁路行业的健康发展。

参考文献：

[1]楼梁伟.有砟轨道沥青级配碎石基床复合改性沥青性能研究[J].铁道建筑，2020（04）：127-132.

[2]杨少坤.铁路基床翻浆冒泥病害整治[J].山东工业技术，2018（19）：104.

[3]梁柯鑫.格库线桥路沙害段HDPE板方格固沙特点与效果研究[D].兰州交通大学，2019：92.

[4]于江伟.青藏高原多年冻土区铁路路基稳定性研究[D].石家庄铁道大学，2018：77.

[5]魏永幸.我国无砟轨道铁路路基技术的进步与发展[J].高速铁路技术，2020（02）：33-39+53.

Abstract： With the development of modern society and economy， China's traffic network is becoming more and more perfect. Railway construction is an important traffic construction project in China. Its construction quality is directly related to people's life safety and regional economic exchange level. In the process of its construction， as an important foundation project， subgrade construction needs to be carried out by the construction company on the basis of full investigation of the construction site environment. However， in terms of the current railway operation， the phenomenon of subgrade mud pouring occurs from time to time， mainly because the railway will not only bear the weight of the railway track and the dynamic load of the locomotive and vehicle， but also be long Due to the invasion of water flow， sand， rain and snow， severe cold and high temperature， as well as the influence of various adverse geological conditions and human factors， the subgrade structure has changed， which aggravates the occurrence of mud pouring disease and seriously threatens the safety of railway operation. Based on this， this paper analyzes the mechanism and influencing factors of mud pouring from railway subgrade.

Key words： Railway subgrade; Mechanism of mud pouring; Influencing factors