【正文】 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(jié)道碴 底部翻 出的泥漿的現(xiàn)象稱大循環(huán)翻漿。 （ 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(jié)道床中 ，由于火車的荷載作用在己經(jīng)泥化的碴層中產(chǎn)生泥漿翻冒到道床表面 ， 造成泥漿飛濺。 因此 ， 泥漿在密閉的道碴板結(jié)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。 一旦板結(jié)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。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(jié)層 ，板結(jié)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(jié)弱的孔洞冒到原膠結(jié)層之上。 2 泥漿擠壓抽吸階段 如圖 7所示， 第一階段形成的板結(jié)道 砟 層并不十分密實(shí) ， 在干燥時 會產(chǎn)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(chǎn)生泥漿。當(dāng)沒有水源補(bǔ)給時 ， 過一段時 11 間 ， 道床中的泥位便停止上升并干枯凝結(jié) ， 道床形成板結(jié)層 。泥 漿沿道 砟 孔隙上升 ， 這是翻漿冒泥形成的初期階段。但隨著運(yùn) 營 時間的延長 ， 由于基床鋪有親水性粘性土或存在易風(fēng)化親水的軟質(zhì)巖 ， 在列車 動荷載反復(fù)作用下 ， 使基床面產(chǎn)生不均勻沉降 。 第 3節(jié) 翻漿冒泥病害機(jī)理 分析 既有研究根據(jù)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。 雖然 路基 翻漿冒泥病害表現(xiàn)形式不同 、類型有別 ， 但其構(gòu)成的條件和形成后對線路的危害情況 卻 大致相同。 ④ 氣態(tài)水類 —— 在冬季強(qiáng)烈的溫差作 用下 ， 土中水主要以氣態(tài)形式向上運(yùn)動 ，聚積于土基頂部和路面結(jié)構(gòu)層內(nèi) 導(dǎo)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。 潛水多見于平原區(qū) ， 層間水 、 裂隙水 、 泉水多見于山區(qū)。 2 根據(jù)水源 情況 分類 ① 地下水類 —— 受地下水的影響 ， 土基經(jīng)常潮濕導(dǎo)致翻漿 。 雨季中下沉速度加 10 快并不再表現(xiàn)為翻漿 。翻漿常年不斷 ， 雨季更為嚴(yán)重 。 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(nèi) ， 地下水較發(fā)育地段 。 ② 巖質(zhì)基面翻漿 —— 基床由泥質(zhì)軟巖構(gòu)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 。由于基床為粘土 、 粉質(zhì)粘土等不良土質(zhì)且不密實(shí) ， 在降雨和活載作用下翻漿冒泥進(jìn)入道床 。 （ 4） 路基土體土質(zhì)不良 。 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 。 列車的重復(fù)動載對道床和路基反復(fù)沖擊和吸附 ， 使吸水飽和的淤泥穿過道床翻上線路 。 （ 2） 道床厚度不足 。 聊城管段內(nèi)京九線 自九六年開通運(yùn)營以來歷經(jīng) 6 次鐵路大提速，至今客貨運(yùn)量比剛開通時翻了 3翻還多。 土在重復(fù)荷載下 ， 由于重復(fù)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 。 而在同樣凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)的條件下凍結(jié)速度和負(fù)氣溫作用的特點(diǎn)對路基翻漿冒泥的形成有很大影響 。 因此 ， 水是發(fā)生翻漿冒泥 的誘因 。 由于水的作用 ， 才會使土中易軟化的物質(zhì)加劇 。 路基的翻漿冒泥過程 ， 實(shí)質(zhì)上就是水在路基中遷移 、 相變的過程 。 2 氣溫和水是構(gòu)成翻漿冒泥的必要條件 京九線聊城工務(wù)段管轄范圍內(nèi)地處溫暖帶半濕潤季風(fēng)性氣候區(qū)域，所經(jīng)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。 圖 21為顆粒分析的三因分類圖 。例如京九線 聊城 — 菏澤段的粉性土具有極強(qiáng)的凍脹性 ， 最容易形成路基翻漿冒泥 病害 ；粘性土的毛細(xì)水上升雖高 ， 但速度慢 ， 只有在水源供給充足且凍結(jié)速度緩慢的情況下才能形成比較嚴(yán)重的路基翻漿冒泥；粘性土和粉圖 21 基床土顆粒分類圖 8 性土含有較多腐植質(zhì)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(dāng)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 。 1 土、石地質(zhì)狀況是基床產(chǎn)生翻漿冒泥的前提條件 據(jù) 有關(guān) 研究表明：基床翻漿冒泥的土質(zhì)中 ， 由于含有易軟化的物質(zhì) ， 如蒙托石 、綠泥石等， 是路 基發(fā)生翻漿冒泥的最直接的原因 。 第 2章 路基翻漿冒泥 病害 機(jī)理分析 第 1節(jié) 翻漿冒泥病害的影響因素 由于鐵路路基易受降雨和地下水的影響 ， 一旦地表水或地下水滲入地基土中 ， 在活載的作用下 ， 孔隙水壓力不斷變化 ， 會產(chǎn)生翻漿冒泥和道 砟 陷入等整體軟化的現(xiàn)象 。在動荷載作用下，飽 水粉土析水承載力急劇降低，不能滿足路基強(qiáng)度要求。 從 表 4數(shù)據(jù)可以看出：降雨量少、路基土含水量較低（ 平均含水量 %）時，路基基床表層填土承載力平均為 163 kPa。 4 路基承載力檢測 現(xiàn)場對 試驗區(qū)段 路基承載力進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 ， 承載力為基床表層 0～ m 范圍內(nèi)的承載力標(biāo)準(zhǔn)值。 該土粉粒含量高 ， 粘粒含量少 ， 顆粒間 連接力小 。 3 化學(xué)成份分析 實(shí)驗 測得化學(xué)成份數(shù)據(jù)如表 13所示。 6 根據(jù) 圖 13可知 ： 該種填土的 不 均 勻 系 數(shù)Cu=d60/d10=；曲率系數(shù)（ 或稱級配系數(shù)） Cc=（ d30） 2/（ d10 d60） =（ ）2/（ ） =8。 表 11 顆粒百分含量 顆粒粒經(jīng) /mm 含量 /% 顆粒粒經(jīng) /mm 含量 /% ＞ ～ ～ ～ ～ ＜ ～ 表 12 顆粒累計百分含量 顆粒粒經(jīng) /mm 累計含量 /% 顆粒粒經(jīng) /mm 累計含量 /% ＞ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ 從表 1 表 12可知 ： 該填土中粒徑為 ～ mm 的粉粒含量占 % ；粒徑小于 mm的粘粒累計含量占 %；粒徑為 ～ mm 的砂粒含量占%。 ； （ 9） 滲透系數(shù)： 104～ 104cm/s； （ 10） 重塑土的完全崩解時間： 180～ 300s。 1 填土物理力學(xué) 檢測 指標(biāo) 根據(jù)采取的擾動土樣測出其物理力學(xué)指標(biāo)如下： （ 1） 天然含水量： %～ %； 圖 11 京九線上行 k494+810 圖 12 京九線下行 k499+950 5 （ 2） 比重： ～ ，孔隙比： ～ ； （ 3） 最佳含水量： %～ %， 平均 %； （ 4） 最大干密度： ～ ； （ 5） 液限 Wl： %～ %， 平均 %； （ 6） 塑性指數(shù) Il： ～ ， 平均 ； （ 7） 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度： ～ MPa， 飽水后強(qiáng)度降低 40%； （ 8） 直剪強(qiáng)度指標(biāo)： C=～ 18 kPa， φ =176。 因此 ,積極 采用新技術(shù) 、新工藝 對路基 翻漿冒泥 病害進(jìn)行 徹底 整治 是 工務(wù)部門 當(dāng)前 一項緊迫 而艱巨 的 任務(wù) 。因此 ,要做到根治翻漿冒泥病害 ,必須因地制宜、因病施治、綜合治理。 工務(wù)部門雖然采取了多種常規(guī)治理形式對路基病害進(jìn)行整治 ,但由于路基填料不良 ,密實(shí)度差等諸多原因 ,路基發(fā)生病害依舊嚴(yán)重、頻繁。 由于這種惡性的翻漿帶 來了低扣焊縫 、 軌枕失效 、 軌道方向偏移 、 軌面高低不平 、 鋼軌硬彎等一系列病害，加劇了列車車輪對鋼軌的沖擊，由此形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重破壞軌道結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重 的已危及行車安全。 2 課題的 選擇 近幾年來， 京九線聊城工務(wù)段管內(nèi)路基 翻漿冒泥病害尤其突出，而且經(jīng)清篩整道 4 后很快又重新出現(xiàn) 。 （ 10） 水浸路基病害 此種病害發(fā)生原因為工程部門在修筑路基時在就地取土?xí)r，取土坑距離路堤太近，有的取土坑在雨季積水后直接出現(xiàn)水浸路基的問題，在積水長時間浸泡中， 會加劇路基的下沉。橋涵兩側(cè)路基在線路開通運(yùn)營后在列車荷載作用下出現(xiàn)較大沉降量，使線路軌道出現(xiàn)涵頂高兩側(cè)凹的線路病害。典型實(shí)例如孫口黃河特大橋北引橋南橋頭護(hù)錐在 防洪檢查時發(fā)現(xiàn)護(hù)錐坍塌，經(jīng)拆除后發(fā)現(xiàn)護(hù)錐及臺后填土沖空后形成的空洞面積達(dá) 2m 。 （ 8） 橋頭護(hù)錐沖空或坍塌病害 此種病害發(fā)生原因是路基在修筑過程中橋頭和涵洞兩側(cè)軋實(shí)度不夠。 （ 7） 道碴陷槽、道碴囊 病害 此種病害是路基暗洞造成道床沉陷或軌枕懸空后，工務(wù)作業(yè)人員為了盡快搶通線路，只能臨時將石碴填到沉陷 處補(bǔ)齊沉陷量后，使路基暗洞中填滿石碴，使其形成了道碴囊病害，而這種病害不易發(fā)現(xiàn)，往往形成碴囊積水沖出路基形成災(zāi)害。 （ 6） 路基翻漿冒泥病害 因含有過多的水分，使得路基急劇下降，在連續(xù)經(jīng)過的列車的作用下，產(chǎn)生裂縫、冒泥或者鼓包等現(xiàn)象，我們稱這些現(xiàn)象為翻漿。一般表現(xiàn)為路肩變窄和從道床坡腳處開始至基底的沖溝。此類病害自京九線開通以來至今共累計發(fā)生了 891 處，最有代表性的實(shí)例為 1998 年 8月份發(fā)生在上行 K479+600 的一處暗洞病害，造成道床沉陷長 22 米，沉陷深度 米，軌枕懸空 25 根，造成線路封鎖 3 小時。在雨水的長時間作用下；路基土體不斷受到雨水的浸蝕，暗洞會越變越大，最終會使道床沉陷出現(xiàn)軌枕懸空，危及行車安全。此類病害最有典型代表意義的當(dāng)數(shù)九八年孫口黃河特大橋橋北端下行 K488+890~K489+104 路肩縱向開裂病害，全長 214m 貫穿整個橋間路基，裂紋寬度最大接近 200mm 左右，內(nèi)外高差最大相 錯約 100mm，一旦繼續(xù)發(fā)展京九線該段線路將面臨斷道的危險。 （ 3） 路肩縱向開裂病害 此種病害是路基邊坡溜坍病害的先兆。此種病害在聊城工務(wù)段管內(nèi)從 1996 年至今共發(fā)生 1367處，累計延長達(dá) 。 如 K479+300~K480+000 處路基下沉處所 、K408+100~K408+800 處路基下沉處所和孫口黃河特大橋與兩端引橋之間的路基下沉地點(diǎn)。這種病害在聊城段管內(nèi) K372+777~K494+500 范圍間，僅 2020年共發(fā)生線路路基下沉 186 處，下沉在 以上的累計達(dá) 。 （ 9）橋涵兩側(cè)路基沉陷；（ 10）水浸路基。 由于該類土特殊的工程地質(zhì)特性 ,導(dǎo)致 該段 路基產(chǎn)生多種病害 ，嚴(yán)重威脅行車安全 。該段線路全部位于 魯西平原 黃泛區(qū) ,地勢西南高、東北低，地面坡度 1/5000至 1/10000；地貌主要分為河灘高地、緩平坡地、碟形洼地、背河槽狀洼地、沙質(zhì)河槽地、決口扇形地、淺平洼地。 1 鐵路 路基 病害整治方案設(shè)計 第 1章 緒論 第 1節(jié) 概述 京九線為國家Ⅰ級復(fù)線鐵路 、 繁忙干線 。濟(jì)南鐵路局管段起于臨清 K372+777,止于梁堤頭 K650+273,營業(yè)長度 ,路基平均高度 6～ 9m, 設(shè)計最高列車速度 120 km /h,現(xiàn)提速至 140km/h,部分地段提高到 160km/h。 路基施工時采用就地 取土 方式 ,填料為黃河多年沖積形成的粉黏土夾粉土和粉砂土 ,屬 C組填料 。 1 京九線 路基病害類型 據(jù)統(tǒng)計， 京九線聊城工務(wù)段管內(nèi) 路基病害類型常見的主要有 10 類：（ 1）路基成段下沉；（ 2）路基邊坡溜坍；（ 3）路肩縱向開裂；（ 4）路基暗洞；（ 5）邊坡沖刷沖溝；（ 6）路基翻漿冒泥 ；（ 7）道碴陷槽、道碴囊；（ 8）橋頭護(hù)錐沖空或坍塌 。現(xiàn)分述如下： （ 1） 路基成段下沉病害 京九線聊城工務(wù)段管內(nèi) K372+777~K494+500 線路開通驗收時道床厚度在~ 之間，開通半年后道床厚度發(fā)展到 ~ 之間，一年以后道床厚度發(fā)展到 ~ 之間，其特征為橋涵兩側(cè)路基大量下沉，為保持軌道原有水平面只有不斷補(bǔ)充道碴，經(jīng)過不斷補(bǔ)碴使下沉地段的道床厚度不斷增加；而大橋及特大橋有碴橋面在進(jìn)行大機(jī)維修時為了使橋上軌道平面和下沉地段的軌道平面順接造成了橋面道床厚度不升反降，這樣造成有碴橋面枕下石碴越來越薄加大了列車對橋梁的沖擊力，影響了設(shè)備安全。這種病害多發(fā) 2 生在路基施工碾壓不實(shí)地段和橋涵兩側(cè)。 （ 2） 路基邊坡溜坍病害 路基邊坡經(jīng)雨水沖刷，土體含水量達(dá)到飽和后，從路基邊坡上部、路肩中部或道床坡腳處先沿路基縱向開裂，在含水量達(dá)到飽和極限后，與路基母體分裂開的部分土體會沿有一定曲率的滑動線下滑，嚴(yán)重時會造成 道床石碴溜淌下滑，出現(xiàn)軌道外部軌枕頭懸空，嚴(yán)重影響行車安全。如京九線上行 452+300~K453+500 曲線下股外側(cè)路肩滑坡一處就有 。雨季發(fā)生率占路基總長度的 20%。 （ 4） 路基暗洞病害 此種