【正文】 土含有較多腐植質和易溶鹽時 ， 則更易形成路基的翻漿冒泥；粗粒土在一般情況下不易引起路基翻漿冒泥 ， 但當粗粒土中粉粘粒含量超過一定量以后 ， 凍脹性明顯增加 ，也能形成路基翻漿冒泥 。 土的顆粒組 成直接影響著路基基床病害的發(fā)生 。 圖 21為顆粒分析的三因分類圖 。沒有畫陰影線的顆粒組成的土很少存在基床病害 , 而陰影部分的土最容易發(fā)生基床病害。 2 氣溫和水是構成翻漿冒泥的必要條件 京九線聊城工務段管轄范圍內地處溫暖帶半濕潤季風性氣候區(qū)域，所經之地地表水和地下水源豐富，全年降雨量主要集中在 6~9月份，約占全年降雨量的百分之八十多，汛期年平均降雨量在 600mm~655mm。降雨特點是突發(fā)性強，歷時短，雨量大，時空分布不均，破壞性強。 路基的翻漿冒泥過程 ， 實質上就是水在路基中遷移 、 相變的過程 。 水是發(fā)生翻 漿冒泥的必要條件 ， 沒有水的存在也就沒有翻漿冒泥的產生 。 由于水的作用 ， 才會使土中易軟化的物質加劇 。 由于水的侵入 ， 土體膨脹軟化 ， 道 砟 被壓入填土層 ， 形成道 砟陷槽 ， 在水作用下填土軟化范圍逐步增大 ， 進而在列車荷載反復 作用下泥漿被吸入或擠出道床 。 因此 ， 水是發(fā)生翻漿冒泥 的誘因 。 沒有一定的凍結深度或冰凍指數 ， 難以形成凍脹和路基翻漿冒泥 。 而在同樣凍結深度或冰凍指數的條件下凍結速度和負氣溫作用的特點對路基翻漿冒泥的形成有很大影響 。 3 列車動力作用是加劇翻漿冒泥的重要條件 如圖 2圖 23 所示， 路基翻漿冒泥 病害 是通過 列車 荷載的 反復 作用最后形成和暴露出來的 。 土在重復荷載下 ， 由于重復動力作用 ， 路基土的塑性變形不斷積累而造成基床變形和破壞 ， 列車的高速重載會加速這種塑性破壞 。 當其條件相同時 ， 在翻漿季圖 22 基床變形與運量的關系圖 圖 23 路基面受力與列車速度 的關系圖 9 節(jié) ，運 量愈大 、 車輛愈重則路基翻漿也會愈多 、 愈嚴重 。 聊城管段內京九線 自九六年開通運營以來歷經 6 次鐵路大提速，至今客貨運量比剛開通時翻了 3翻還多。 4 其它原因 （ 1） 劣質道 砟 或 道 砟 不潔 ， 以及外來物質臟污道床阻礙排水而造成道心積水 ， 導致線路臟污 ， 日久積水滲入路基 ， 在列車重復荷載下發(fā)生翻漿冒泥 。 （ 2） 道床厚度不足 。 道床 厚度不足會使道床彈性變差 、 路基受力不均 、 壓強增大；道床石 砟 侵入路拱 ， 路拱的砂子也會侵入基 床 ， 造成路拱變薄 ， 降低排水效果 ， 道心積水或使道床和路基塑性變形 ， 產生軌道空板 。 列車的重復動載對道床和路基反復沖擊和吸附 ， 使吸水飽和的淤泥穿過道床翻上線路 。 （ 3） 路拱因翻漿冒泥而被 徹底 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 。 當水滲入路基后 ，在 列車的重復動載 作用下 形成更嚴重的翻漿 。 （ 4） 路基土體土質不良 。 第 2節(jié) 翻漿冒泥病害 的 分類 參考有關研究、結合現場調查 ，路基翻漿冒泥病害 主要 有以下分類 ： 1 根據基床土質巖性和地下水情況 分類 ① 土質基面翻漿 —— 常見于路堤和土質路塹無地下水或地下水不甚發(fā)育區(qū)段 。由于基床為粘土 、 粉質粘土等不良土質且不密實 ， 在降雨和活載作用下翻漿冒泥進入道床 。 一般在雨季或春融后翻漿 ， 旱季少見 。 ② 巖質基面翻漿 —— 基床由泥質軟巖構成 ， 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 砟 囊 ， 下部巖層仍很堅硬 。 一般在雨季翻漿 ， 旱季停止 。 ③ 裂隙泉眼翻漿 —— 多發(fā)生在山區(qū)和丘陵區(qū)的路塹處或隧道內 ， 地下水較發(fā)育地段 。 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 。 ④ 下沉擠出 —— 基床土質呈軟塑狀態(tài) ， 向邊坡或側溝擠壓 。 雨季中下沉速度加 10 快并不再表現為翻漿 。 在上 述四種 病害中 ， 前三種屬于局部的翻漿冒泥 ， 而后一種屬于整體的軟化 ，造成的危害也最大 。 2 根據水源 情況 分類 ① 地下水類 —— 受地下水的影響 ， 土基經常潮濕導致翻漿 。 地下水包括上層滯水 、 潛水 、 層間水 、 裂隙水 、 泉水 、 管道漏水等 。 潛水多見于平原區(qū) ， 層間水 、 裂隙水 、 泉水多見于山區(qū)。 ② 地面水類 —— 受地面水的影響使土基潮濕 導致翻漿。地面水主要指季 節(jié)性積水 ， 也包括路基、路面排水不良而造成的路旁積水和路面滲水。 ③ 土體水類 —— 因施工遇雨或用過濕的土填筑路 堤造成土基原始含水量過大 ，在負溫度作用下使上部含水量顯著增加 導致翻漿。 ④ 氣態(tài)水類 —— 在冬季強烈的溫差作 用下 ， 土中水主要以氣態(tài)形式向上運動 ，聚積于土基頂部和路面結構層內 導致翻漿。 ⑤ 混合水類 —— 受地下水、地面水、土體水或氣態(tài)水 的共同作用。 雖然 路基 翻漿冒泥病害表現形式不同 、類型有別 ， 但其構成的條件和形成后對線路的危害情況 卻 大致相同。 對照以上分類標準，本設計試驗段路基的翻漿冒泥屬于地面水類土質 基面翻漿。 第 3節(jié) 翻漿冒泥病害機理 分析 既有研究根據開挖和行車過程中觀察到的翻漿冒泥狀況 ， 把翻漿冒泥的形成過程歸納 為 三個階段：泥漿擠壓上升階段、 擠壓 抽吸聯(lián)合作用階段和翻漿冒泥形成階段。 1 擠壓上升階段 鐵路竣工 或剛剛大修后 ， 道 砟 潔凈 、 基面平整 、 排水通暢 ， 不會發(fā)生翻漿冒泥 。但隨著運 營 時間的延長 ， 由于基床鋪有親水性粘性土或存在易風化親水的軟質巖 ， 在列車 動荷載反復作用下 ， 使基床面產生不均勻沉降 。 一旦雨水下滲浸入基床 ， 便在凹洼處積水 ，在 動荷載作用下道 砟 反復與土層相互作用 ， 使基床面土層軟化形成泥漿。泥 漿沿道 砟 孔隙上升 ， 這是翻漿冒泥形成的初期階段。如果該階段有連續(xù)降雨發(fā)生 ，基床面土層不斷泥化 ， 使道床中的泥位不斷擠壓上升。當沒有水源補給時 ， 過一段時 11 間 ， 道床中的泥位便停止上升并干枯凝結 ， 道床形成板結層 。 這一階段泥漿一般不會從道床面擠出。 2 泥漿擠壓抽吸階段 如圖 7所示， 第一階段形成的板結道 砟 層并不十分密實 ， 在干燥時 會產生收縮裂縫 ， 一旦降雨 ， 雨水還會滲入基床面 ， 再度使基床面產生泥漿。泥漿在這時上升受到兩種力的作用 ， 一種是擠壓力 ； 另一種是抽吸力。這兩種力的成因是由于泥化道 砟 層形成一個相對密閉的板結層 ，板結層對封閉的泥漿加壓 ， 使孔隙泥漿水壓力加大 ， 受壓的泥漿便沿道 砟 中某些膠結弱的孔洞冒到原膠結層之上。所謂抽吸作用是因板結的道床層在車輛反復作用下上下往復振動 ， 當板結層抬升時 ， 枕下路基面處局部形成真空帶 ， 便把周圍水和泥漿吸到枕下真空處 。 一旦板結層下壓使孔隙水壓力加大 ， 泥漿便沿孔洞上升 ， 這就是以擠壓抽吸 聯(lián)合 作用形成泥漿上冒的第二階段。 3 翻漿冒泥形成階段 地表水 下滲 ， 基床軟化 ， 泥漿被擠壓抽吸上升反復進行使道碴板結越來越嚴重 ，對枕下的封閉越來越密閉 ， 產生的孔隙水壓力越來越大 。 因此 ， 泥漿在密閉的道碴板結層中 仍能沿某些孔洞上升 ， 直至使泥漿漫溢道床 、 掩蓋軌枕 ， 并使道床積水 、 雜草生長 ， 這就是翻漿冒泥形成階段。 翻漿冒泥形成后再翻漿時 ， 從漿液來分可分為 ： 小循環(huán)翻漿、大循環(huán)翻漿和復合型翻漿三種類型。 （ 1） 小循環(huán)翻漿 所謂小循環(huán)翻漿 ， 是指因降雨時間短、雨量小 ， 水只能滲入到泥漿板結道床中 ，由于火車的荷載作用在己經泥化的碴層中產生泥漿翻冒到道床表面 ， 造成泥漿飛濺。從漿液顏色上看好像是基床漿液 ， 這實際上是道床翻漿 ， 不會影響基床的穩(wěn)定性。 圖 24 翻漿冒泥形成過程圖 12 （ 2） 大循環(huán)翻漿 所謂大循環(huán)翻漿 ， 是因為在長時間降雨過程中從板結道碴 底部翻 出的泥漿的現象稱大循環(huán)翻漿。這種漿液的產生仍是降雨所引起。 板結的道碴盡管滲透系數很小 ， 但雨水無孔不入 ， 長期降雨雨水總會滲到基床面軟化土體形成泥漿 。 在密閉道床更 大的抽吸力、擠壓力作用下把泥漿擠向道床表面。在循環(huán)過程中 泥漿不斷抽出 ， 使道碴下陷形成道碴囊。碴囊不斷積水土體進一步軟化 ， 一旦側向擠壓力超過土體抗剪強度便產生路肩擠出 ， 使基床失穩(wěn)造成事故發(fā)生。 （ 3） 復合型 翻漿冒泥 所謂復合型翻漿冒泥是在一個地點小循環(huán)和大循環(huán)同時產生， 在連綿雨季往往會發(fā)生復合型翻漿冒泥 。 在這種情況下 ， 往往是以大循環(huán)為主 ， 泥漿主要 來自基床面 ，其危害與大循環(huán)翻漿冒泥相同。 第 3章 翻漿冒泥病害探測與檢測 為了對路基 翻漿冒泥 病害進行 徹底 整治 ， 必須準確檢測病害狀況 ， 分析病害成因 。根據鐵路既有線的特點 ， 路基檢測應不干擾 或少干擾行車 。 為此 ， 需采用的檢測手段應力求準確、可靠、快速 ， 為 病害 整治工作提供準確可靠的信息。 現場 可采用 動力觸探、地質雷達、瞬態(tài)面波法和取土試驗等多種手段對線路進行試驗檢測 。 具體步驟和方法如下： 1 典型地段開挖橫溝全面 了解路基的幾何特性 2 采用探地雷達法和瞬態(tài)面波法對試驗區(qū)段內的路基進行 大面積的掃描檢測 探地雷達法具有直觀反映道床幾何形態(tài)、表層分辨率高的優(yōu)點 ， 可以探明路基結構的分層；探測路基病害類型、程度和具體位置用于分析道床、路基各個土層的地質情況；探地雷達測出的結果是基床的電性參數而無法給出路基的力學特性。而瞬態(tài)面波法表層狀況由于石 砟 的散射和高頻信號的限制不能精確的反映 ， 探地雷達方法可彌補瞬態(tài)面波法的不足。瞬態(tài)面波方法對在土中頻散曲線比較平滑 ， 能夠準確反映路基土的力學參數 ， 隨深度的變化 ， 測試的深度也比較深 ， 彌補了探地雷達方法不能反映路基土的力學參數和測試深度淺的不足。在路基病害測試 中最關心的是路基表層和其下路基土的承載能力 ， 所以兩種方法結合 、優(yōu)勢互補，能夠達到路基 測試目的。 13 3 利用動力觸探 對路基強度、剛度等參數 進行 分析 動力觸探分為 重型動力觸探和輕型動力觸探兩種。 重型動力觸探主要反映路基土的力學性能 ， 以擊數 10cm1 來反映路基各個位置的力學性能指標 。 擊數越高 ， 說明土質性能越好 ， 強度也越高 。 可以從不同深度位置來測試出不同深度下土的力學性能以分析路基狀況。輕型動力觸探與重型動力觸探原理相似 ， 只是后者以擊數 30cm1來反映路基各個位置的力學性能指標。 針對既有線路的特點對 路基測試應遵 循 ： 原位（動力觸探）和區(qū)段測試（地質雷達、瞬態(tài)面波法）相結合的 方法 ， 這樣可 準確 對既有路基的狀況做出一個綜合的評價 ，為路基病害的處理提供基礎資料。 第 4章 整治方案設計 翻漿冒泥病害的整治 方法 應從 改變 路基填料、 阻 止水分侵入、提高路基強度和剛度這三個方面入手。 常用路基病害處理方法 原理見表 41。 表 41 常用路基病害處理方法 原理 處理方法 改變路基填料 改 善 填料結構 阻 止水分侵入 提高路基 強度和剛度 換填法 √ √ √ 封閉基床 √ 壓力 注 漿 √ √ 化 學加固 √ √ √ 土工合成材料 √ √ 注 :標注√者代表具有此功能 。 14 第 1節(jié) 方案選 定 路基翻漿冒泥病害的整治辦法有很多 ,如 ： 清篩法、換填法、壓漿法和封閉基床法等等 。 但同一線路的不同區(qū)段的路基填料不盡相同 ,產生 病害的部位、原因不同 , 而且路基病害的成因和形成過程彼此存在一定的聯(lián)系 ,翻漿冒泥病害往往 同時與基床下沉、外擠、道砟陷槽等病害并存。因此， 必須科學分析病害的特點 ,采用切實可行的整治措施 。 否則 ,病害會重新出現或引發(fā)新的路基病害類型。 翻漿冒泥病害處理技術復雜多樣 ， 常用路基翻漿冒泥的整治 方法 適用范圍 及 各 種整治方法 優(yōu)缺點 對比 見附錄 附錄 2所示。工程實際中 ， 為了取得 理想 的整治效果 ，應 盡量 減少對行車的干擾 ， 通常采用兩種或兩種以上的綜合措施 進行整治 。 傳統(tǒng)的整治翻漿冒泥病害方法如 ： 清篩法、換填法、壓漿法和封閉基床 等方法因存在病害處理 不徹底 、 易反復 的缺陷 ， 在現場已很少采用。如何 找到一種 更加簡便、有效的病害整治方案就成為工程技術人員的一項新課題。 新技術、新工 藝、新材料的不斷出現為整治路基 病害提供了新的思路。 近幾年來 ，土工合成材料和高分子材料在鐵路路基病害整治中得到了應用與發(fā)展 ， 正逐漸取代傳統(tǒng)的整治 辦法而成為路基病害處理