有砟铁路翻浆冒泥技术论文.doc

中华人民共和国教育部东北林业大学毕 业 论 文论文题目： 铁路路基翻浆冒泥的机理及治理措施 学 生： 刘 志 指导教师： 杨 林 副教授 学 院： 成人教育学院 专业年级： 2012级（哈铁） 土木工程 2013年 1月 铁路路基翻浆冒泥的机理及整治措施摘 要路基是铁路轨道的基础，它承受铁路轨道的重量及机车车辆的动力荷载，同时还不断遭受到水流、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。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。对比分析表明：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，已有许多学者对铁路路基翻浆冒泥产生的原因、处置措施的机理和效果进行了对应的分析，并通过采取一系列的工程措施，达到提高岩土的力学强度和变形模量，提高路基承载力，控制不均匀沉降，减少翻浆冒泥的目的。关键词：铁路路基；翻浆冒泥；机理；整治措施Railway roadbed at the mechanism and the abundant mud control measuresAbstractEmbankment is the foundation of railway track, which bear the weight of the railway track and locomotive vehicle dynamic load, but also constantly subjected to water, wind and sand, snow, cold, high temperature and other attacks and all kinds of bad geological condition and the influence of the artificial factor. Pumping take mud is bed soil by surface water or groundwater soaked softening or liquefied form after the mud in the train moving loads formed along the ballast bed ballast gap to the surface from a roadbed disease phenomenon, has become a persistent ailment of the railway safety and operation effect, every year need to spend a huge improvement subgrade frost heave take mud, seriously affected the normal operation of the railway line and the speed. Based on the search subgrade frost heave take mud mechanism on the basis of the existing disease detection and maintenance detection methods are analyzed, and the existing subgrade bed mud pumping risk control technology makes a comparative study. Comparative analysis shows that the subgrade frost heave take mud is more influencing factors the result of joint action, but at the same time different subgrade frost heave take mud causes also have difference, therefore, there are many scholars for railway subgrade frost heave take mud causes and treatment measures of the mechanism and the effect of the corresponding analysis, and by taking a series of engineering measures, improve geotechnical mechanics strength and deformation modulus of subgrade bearing capacity, and improve the control of uneven settlement, reduce pumping at the purpose of mud.Keywords: Railway subgrad; Abundant take mud; Mechanism; Control measures- II -目 录摘 要IAbstractII引 言11绪论31.1翻浆冒泥的定义31.2我国铁路现状31.3翻浆冒泥的概述41.4翻浆冒泥研究的方向与方法42翻浆冒泥的影响因素、种类特征及形成原因52.1 影响路基翻浆的主要因素52.1.1 土质52.1.2温度52.1.3水52.1.4 行车荷载52.2翻浆冒泥的种类及特征52.2.1道床翻浆冒泥52.2.2土质路面翻浆冒泥62.2.3风化石质基面翻浆冒泥62.3 翻浆冒泥形成原因.62.3.1道床厚度不足62.3.2道床污染板结及道碴槽72.3.3路基土质不良72.3.4排水不良及地下水上升影响73路基翻浆冒泥的机理83.1 路基翻浆冒泥的机理分析83.1.1翻浆冒泥病害的影响因素 83.1.2翻浆冒泥病害分类93.2 路基翻浆冒泥的机理103.2.1挤压上升阶段103.2.2泥浆挤压抽吸阶段103.2. 翻浆冒泥形成阶段114翻浆冒泥病害探测、检测与整治方案的提出124.1 翻浆冒泥病害探测、检测124.2整治方案的提出124.2.1增修排水设施124.2.2彻底清筛道床和补碴起道135翻浆冒泥病害的整治措施145.1路基换填、挤密处理145.1.1换填法145.1.2挤密桩法145.2路基设盲沟、渗沟及其他排水145.3改变列车荷载应力分布法155.4注浆加固法156工程实例166.1工程概况及病害原因分析166.1.1病害范围及影响166.1.2地质特征、病害成因166.2整治措施及施工处理176.2.1增修防水、排水设施176.2.2彻底清筛道床和补碴起道176.2.3路基本体注浆加固17结 论21参 考 文 献242致 谢224- IV -东北林业大学毕业论文引 言路基是铁路轨道的基础，它承受铁路轨道的重量及机车车辆的动力荷载，同时还不断遭受到水流、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。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。翻浆冒泥不仅使铁路线路的技术状态发生急剧变化，严重影响线路质量，使线路维修工作量增加、线路上部建筑材料使用寿命缩短，造成劳动力和材料的极大浪费，而且由于基床的软化和道碴板结使道床的整体弹性降低，影响列车的安全运营，特别是在铁路提速、重载列车飞速发展和运量日益增长的形势下，其危害性显得愈来愈大。近年来，已有许多学者对铁路路基翻浆冒泥产生的原因、处置措施的机理和效果进行了对应的分析，并通过采取一系列的工程措施，达到提高岩土的力学强度和变形模量，提高路基承载力，控制不均匀沉降，减少翻浆冒泥的目的。随着铁路运输的快速、重载化，工务设备的负担日益加重。线路路基和轨道除了出现新病害以外，老病害较以前更为严重，难以整治。其中翻浆冒泥问题尤为突出，而且经清筛整道后，很快又重新出现。经常看到的现象是，原本间断性的若干个别的翻浆段经过一段时间后便连成一片，轨排出现区段性空板，少则5一6根轨枕，多则40-50根轨枕。由于这种恶性的翻浆，带来了低扣接头、轨枕失效、轨道方向偏移、轨面高低不平、钢轨硬弯等一系列病害，加剧了除了考虑线路必须具备足够的强度、稳定性等之外，最重要的是做好排水、防水的设计。当前铁路多采用碎石道床，普通线路上采用石灰岩，正线上采用优质火成岩；路基一般采用渗水性较好的砂土。如遇到当地大区段的不利于排水的土质（如粘土、粘砂土、黄土等）时，只要其状态稳定，也可以不换土而采用当地土，但必须在道床和路基面之间按线路种类设置路拱，以方便排水，尽可能使水不侵人路基，以免软化地基，导致线路下沉或因列车强大的反复冲击造成翻浆冒泥病害。列车车轮对钢轨的冲击，由此形成恶性循环，严重破坏轨道结构，直接危及行车安全。所以，现场迫切需要有一种能在当前快速、重载化运输的条件下，根治翻浆冒泥病害的方法。要使工务线路设备始终处于受控的状态下，就必须首先有一个健康、合理的线路结构。病害分析图翻浆冒泥可按其产生的部位不同分为路基尽快实现线桥结构现代化是铁路工务工作的三大目标之一，优化线路结构一直是工务系统研究的重要课题。翻浆冒泥是发生在道床与基床之间的病害，很大程度上影响着线路结构的健康。所以，只有根治翻浆冒泥病害，才能促进线路结构健康。铁路路基翻浆冒泥的机理及整治措施1 绪论1.1翻浆冒泥的定义（1）翻浆是由于线路道床不洁，形成不透水层，当道碴内的泥土杂物含水量超过饱和状态和路基表层的粘土受地表水和地下水的影响逐渐泥化时，经过列车荷载的反复振动、挤压和抽吸，使泥浆通过道床向上翻冒，即为翻浆。（2）冒泥是翻浆的另一种表现形式，它往往发生在比较软弱的粘性土或粉质粘土的路基面，特别是轨道结构层较弱的线路上，在列车反复振动和挤压作用下，路基面软塑的泥土顺着阻力薄弱的地方向外侧枕木头处及轨枕盒内冒出，称为冒泥。1.2我国铁路现状据统计，自1980年以来，每年存在的路基病害总数达八万多处，总长上万公里，且逐年增加，对铁路的正常运营和安全构成威胁。翻浆冒泥是路基常见的病害，特别是我国江南地区，路基处于气候温和湿润地带，年平均降雨量多达上千毫米，在江南多雨季节，土质不良地段基床病害频繁发生。特别是在铁路提速、重载列车飞速发展和运量日益增长的形势下，其危害性显得愈来愈大。统计表明，沪宁线总长303km，19881993年的统计表明，翻浆冒泥线路长度各年度分别为3.34、4.02、5.38、4.91、5.14、3.86 km。1993年年末至1994年年初的统计则表明，沪宁线病害以基床翻浆冒泥为主，占线路全长的5%，变化范围为3%17%。在粘土地区的铁路，尤其膨胀土和软土地区，无论是路堑还是路堤，极其普遍的现象是边坡和基床变形，基床病害中以翻浆冒泥为重。1.3翻浆冒泥的概述随着列车轴重的增加和行车密度与速度的提高，由于抗剪强度的衰减及基床承载力的降低，造成边坡溜塌、滑坡，路基长期不均匀下沉，翻浆冒泥现象更为突出，严重影响铁路行车安全。据资料统计，基床翻浆冒泥病害已占铁路路基病害总里程的13%，而且近年来所占比例不断增加，问题更加严重，主要表现为经清筛整道后，很快又重新出现病害问题。经常是原间断性的若干个别的翻浆段，经过一段时间后便连成一片，以及轨排出现区段性空板（少则5、6根轨枕，多则4050根轨枕）。由于这种恶性的翻浆冒泥病害，带来了低扣接头、轨枕失效、轨道方向偏移、轨面高低不平、钢轨硬弯等一系列病害，加剧了列车车轮对钢轨的冲击，由此形成恶性循环，对轨道结构造成严重破坏，直接危及行车安全。因此，现场迫切需要找到能在当前快速、重载化运输的条件下，有效、经济地处理翻浆冒泥的措施，以及根治翻浆冒泥病害的方法，为国家节省人力和物力，同时保障铁路的安全运营。1.4翻浆冒泥研究的方向与方法铁路病害成因可简单的归纳为三个字：土、力、水。基床病害是三者的综合影响的结果。土是指基床，它受到列车荷载的反复作用。力是指列车荷载，列车荷载对基床作用的大小反映为基床动应力的大小和重复次数。它们与列车的轴重、运行速度及运行数量（即过轴次数）等有关。水是指大气降水及地下水的影响。水的活动是促使路基病害发生发展的重要原因。为使路基不致遭受地面水、地下水的侵蚀破坏，路基应具有良好的排水系统、防护及加固措施。既有铁路路基在列车反复荷载作用及各种自然因素的影响下，会产生各种变形和路基病害，因此，应对路基加强养护与维修，并对不稳定边坡进行防护与加固，以减少或消除路基病害，保证路基稳定及行车安全舒适。对于路基翻浆冒泥病害，必须贯彻“预防为主，防治结合，整治彻底，不留隐患”的原则，采取合理的整治方案及有效的工程措施。2 翻浆冒泥的影响因素、主要特征及形成原因2.1影响翻浆冒泥的主要因素影响路基翻浆主要有4个因素：土质、水与行车荷载。2.1.1土质粉性土是最容易翻浆的土，该土的毛细水上升高度达，在0一下水分聚六严重，易使路基产生水分积累，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。砂土在一般情况下都不会发生翻浆。它强度高，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，在冻结过程中水分聚流现象很轻。2.1.2温度一定的冻结深度和冷量是形成翻浆的重要条件。例如，如果初冬时气温较高或冷 缓交替，冻结线长期停留在路面下较浅处，最大水分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。2.1.3水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。2.1.4行车荷载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。2.2 翻浆冒泥的种类及特征2.2.1道床翻浆冒泥特征：（1）雨季翻浆严重。除非排水不良地段外，一般雨季后不再翻浆 （2）泥浆较稀，一般从枕木底部翻出，颜色与道砟外来污染物一致。 （3）钢轨接头处翻浆相对严重。 （4）轨道状态变化不大。 （5）基床状态良好。2.2.2土质路面翻浆冒泥特征：（1）一般出现雨季，雨季后仍然延续一段时间。 （2）开始时产生在钢轨接头处，随后蔓延整条钢轨。 （3）泥浆较稠，颜色与基床上的颜色一致或更深。 （4）翻浆位置在枕木端或枕木中，形状是柱状或条状。（5）翻浆期间或雨季轨道标高及水平有连续的轻微变化。 （6）基床软层较薄，其下土质较坚硬。2.2.3风化石质基面翻浆冒泥特征：（1）几乎全年翻浆。 （2）开始时泉眼或裂隙处出现，随后蔓延扩散至较大范围。 （3）泥浆较稀。2.3翻浆冒泥的形成原因2.3.1 道床厚度不足道床厚度是指在钢轨下（曲线为里股钢轨下）轨枕地面与路基面之间道碴（含垫床）的厚度。道床的基本作用是扩散列车的动荷载，使路基面均匀受力，减小其承受的压强。道床厚度不足 ,路基压实强度不够，由于当时的列车轴重小 ,故道碴厚度薄 ,路基压实强度等级低 ,在当今重载高速的编组及运营条件下 ,难于达到传递扩散列车荷载 ,有效减缓列车冲击力的作用 ,势必造成其下的路基所承受的列车动荷载加大 ,如果,路基压实强度不够 ,势必会使道床弹性变差，路基受力不均，压强增大，在列车动载作用下基床产生塑性变形，造成道床和路基的变形积水产生轨道空吊板病害。在道心积水和轨道空吊板的情况下，列车附带的重复动载形成反复冲击和吸附，使吸水饱和的淤泥穿过道床翻上线路，形成翻浆冒泥。2.3.2道床污染板结及道碴槽道碴级别不高，其耐磨、抗压和抗冲击性差，在列车作用下就会逐渐加速道床粉化，使之失去透水性能，日久会使道床板结。或道床被污染阻碍排水，由于货物列车 ,尤其是运煤车散落遗撒的煤碴、煤灰 ,阻塞了隧道的基底排水 ,平时养护又难于做到对道碴的彻底清筛 ,使本应及时排除至侧沟的水滞于道心处 ,在冻融条件下使底板或隧底填充混凝土产生微裂缝 ,长年反复后 ,在水的作用下形成泥浆 ,沿混凝土裂缝进入道床 ,进一步阻塞排水路径 ,使道碴失去可排水的工程特性。因为道床板结使轨道失去弹性，路基面受列车冲击力大，容易产生变形，影响路基排水，使基床有很大的含水量，是造成翻浆冒泥的因素之一。道碴粒径级配决定道床的物理性质好坏。如粒径级配偏低，其弹性不好，道碴颗粒间隙小，道床污染快，影响排水；如颗粒级配偏高，道碴密实性不好，受力分布不均匀，底部石碴很容易在列车荷载下钻入路基面，形成道碴槽，加速道床板结，影响路基面正常排水，在地表水作用下，会形成翻浆冒泥病害。2.33路基土质不良路基分为上部直接承受动载的基床部分和下部的基体部分。基床部分一般采用渗水性较好的砂性土，若先天土质不良而施工时没有换土造成基床排水性差，随着含水量的增大，基床逐步吸水软化，密实度下降，在列车的作用下逐渐由固态到可塑状态，再到流动状态，就出现了翻浆冒泥。2.3.4排水不良及地下水上升影响排水不良指线路排水设施损坏致其作用降低，也有路基本身由于纵横坡度施工不当和线路下沉等造成部分地段排水不良。水是造成翻浆冒泥的主要因素，因此排水不良在一定条件下决定了翻浆冒泥产生的必然性。地下水位上升（暴雨后的积水等，河流改道等），路基填料通过毛细吸水，使得路基填料的含水量提高，路基的压实度变小，承载能力降低，对于列车反复通过时铁轨下的枕木通过道渣将压力反复传递后，路基的承载力急剧下降所产生的翻浆（湿翻浆）。3 路基翻浆冒泥的机理3.1 路基翻浆冒泥的机理分析3.1.1翻浆冒泥病害的影响因素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。路基翻浆冒泥是多种因素综合作用的结果，土质、水、温度、路面与行车荷载是影响路基翻浆冒泥的主要因素，同时还包括工程措施方面的原因。（1）土、石地质状况是基床产生翻浆冒泥的前提条件。根据以往的研究表明，基床翻浆冒泥的土质中，由于含有易软化的物质，如蒙托石、绿泥石等物质，这些是路基发生翻浆冒泥的最直接的原因，另外土质具有颗粒细小、透水性差、亲水性强、遇水软化膨胀、脱水收缩龟裂等特性，也是发生翻浆冒泥的前提条件。例如粉性土具有极强的冻胀性，最容易形成路基翻浆冒泥；粘性土的毛细水上升虽高，但速度慢，只有在水源供给充足且冻结速度缓慢的情况下，才能形成比较严重的路基翻浆冒泥；粘性土和粉性土含有较多腐植质和易溶盐时，则更易形成路基的翻浆冒泥；粗粒土在一般情况下不易引起路基翻浆冒泥，但当粗粒土中粉粘粒含量超过一定量以后，冻胀性明显增加，也能形成路基翻浆冒泥。（2）气温和水是构成翻浆冒泥的必要条件。路基的翻浆冒泥过程，实质上就是水在路基中迁移、相变的过程。水是发生翻浆冒泥的必要条件，没有水的存在也就没有翻浆冒泥的产生，由于水的作用，才会使土中易软化的物质加剧。由于水的侵入，土体膨胀软化，道碴被压入填土层，形成道碴陷槽，在水作用下，填土软化范围逐步增大，进而在列车荷裁作用下，泥浆被吸入或挤出道床。因此水是发生翻浆冒泥必不可少的。没有一定的冻结深度或冰冻指数难以形成冻胀和路基翻浆冒泥。而在同样冻结深度或冰冻指数的条件下，冻结速度和负气温作用的特点对路基翻浆冒泥的形成有很大影响。（3）列车动力作用是加剧翻浆冒泥的重要条件。路基翻浆冒泥是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的。土在重复荷载下，由于重复动力作用，路基土的塑性变形不断积累而造成基床变形和破坏，列车的高速重载会加速这种塑性破坏。当其条件相同时，在翻浆季节，交通量愈大，车辆愈重，则路基翻浆也会愈多、愈严重。（4）劣质道碴、道床道碴不洁，以及外来物质脏污道床，阻碍排水而造成道心积水导致线路脏污，日久积水渗入路基，在列车重复荷载下发生翻浆冒泥。（5）道床厚度不足。道床厚度不足，会使道床弹性变差、路基受力不均、压强增大；道床石碴侵入路拱，路拱的砂子也会侵入基床，使路拱变薄，降低排水效果，道心积水，或使道床和路基塑性变形，产生轨道空板。列车的重复动载对道床和路基反复冲击和吸附，使吸水饱和的淤泥穿过道床翻上线路。（6）路拱因翻浆冒泥而被瓦解。翻浆冒泥使路拱瓦解消失，无法将路基面以上的水排出线路。当水渗入路基后，由于列车的重复动载，从而形成更严重的翻浆。（7）路基土体土质不良。3.1.2翻浆冒泥病害分类（1）根据基床土质岩性和地下水情况，路基翻浆冒泥的类型主要分为4 种：土质基面翻浆常见于路堤和土质路堑，无地下水或地下水不甚发育区段。由于基床为粘土、粉质粘土等不良土质且不密实，在降雨和活载作用下翻浆冒泥进入道床。一般在雨季或春融后翻浆，旱季少见。基面下沉严重时会造成事故。岩质基面翻浆基床由泥质软岩构成，在雨水、活载和道床研磨作用下翻浆，泥浆主要来自基面，软化层较薄仅能形成浅碴囊，下部岩层仍很坚硬。一般在雨季翻浆，旱季停止。裂隙泉眼翻浆多发生在山区和丘陵区的路堑处或隧道内，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。翻浆常年不断，雨季更为严重。下沉挤出基床土质呈软塑状态。向边坡或侧沟挤压。雨季中下沉速度加快，并不再表现为翻浆。在上述四种路基病害中，前三种属于局部的翻浆冒泥，而后一种属于整体的软化。（2）根据水源分类情况，路基翻浆冒泥的类型主要分为4 种：地下水类受地下水的影响，土基经常潮湿，导致翻浆。地下水包括上层滞水、潜水、层间水、裂隙水、泉水、管道漏水等。潜水多见于平原区，层间水、裂隙水、泉水多见于山区。地面水类受地面水的影响，使土基潮湿，导致翻浆。地面水主要指季节性积水，也包括路基、路面排水不良而造成的路旁积水和路面渗水。土体水类因施工遇雨或用过湿的土填筑路堤，造成土基原始含水量过大，在负温度作用下使上部含水量显著增加，导致翻浆。气态水类在冬季强烈的温差作用下，土中水主要以气态形式向上运动聚积于土基顶部和路面结构层内，导致翻浆。混合水类受地下水、地面水、土体水或气态水等两种以上水类综合作用产生翻浆。此类翻浆需要根据水源主次定名，如地下水地面水类等。3.2 路基翻浆冒泥的机理既有研究根据开挖和行车过程中观察到的翻浆冒泥状况，把翻浆冒泥的形成过程归纳成三个阶段：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。3.2.1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，一般都小于104cm/s，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。如果该阶段有连续降雨发生，基床面土层不断泥化，使道床中的泥位不断挤压上升。当没有水源补给时，过一段时间，道床中的泥位便停止上升，并干枯凝结道床，形成板结层，这一阶段泥浆一般不会从道床面挤出。3.2.2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。3.2.3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。（1）小循环翻浆：所谓小循环翻浆是指因降雨时间短、雨量小，水只能渗入到泥浆板结道床中，由于火车的荷载作用，在己经泥化的碴层中，产生泥浆，翻冒到道床表面，造成泥浆飞溅。从浆液颜色上看好像是基床浆液，这实际上是道床翻浆，不会影响基床的稳定性。（2）大循环翻浆：所谓大循环翻浆，是因为在长时间降雨过程中，从板结道碴底部翻出的泥浆的现象称大循环翻浆。这种浆液的产生仍是降雨所引起。板结的道碴，尽管渗透系数很小，但雨水无孔不入，长期降雨，雨水总会渗到基床面，软化土体形成泥浆，在密闭道床更大的抽吸力、挤压力作用下，把泥浆挤向道床表面。在循环过程中不断进行，泥浆不断抽出，使道碴下陷，形成道碴囊。碴囊不断积水，土体进一步软化，一旦侧向挤压力超过土体抗剪强度，便产生路肩挤出，使基床失稳，造成事故发生。（3）复合型翻浆冒泥：所谓复合型翻浆冒泥，是在一个地点，小循环和大循环同时产生。在连绵雨季往往会发生复合型翻浆冒泥，在这种情况下，往往是以大循环为主，泥浆主要来自基床面，其危害与大循环翻浆冒泥相同。4 翻浆冒泥病害探测、检测与整治方案的提出4.1 翻浆冒泥病害探测、检测病害路段范围较广、程度不一，为了提出有针对性的整治方案，要求尽可能探明各部位的病害程度。传统的方法为：探挖、施工开挖和轻便动力触探（N10）试验。其中以N10 使用较多，但信息反映不够全面。施工开挖则提供的信息滞后，对病害整治范围的确定和整治工序的合理安排较为不利。而传统的挖探方法直观，但效果差、费时费工，而且对线路有损害，且仅能反映局部点的信息，不能准确地掌握整个线路路基的全面信息，同时挖探方法无法检测线路基床深部病害状况。地质雷达检测是一种非接触性检测方法，非常适合于铁路路基检测。在2000年年底，同济大学和上海铁路局决定将地质雷达探测技术应用于沪宁线翻浆冒泥病害类型与路基状况检测。实践表明，地质雷达可以快速、无损、连续和高精度地检测铁路路基，不但能够给出病害区段轨下结构分层，沿线路纵向探测还可以区分纵向各段的差异，还可给出各测段翻冒类型及需要作为基床病害整治的具体里程，为整治设计提供了依据。地质雷达探测的基本原理是探测范围内介质差异引起其介电常数不同产生波形异常，根据雷达图像波形在某一段同相轴不连续，波形自上而下与周围明显不同，测量出路基病害范围。根据各测段道中和轨枕头冒穿砂垫层的翻冒通道的分布形式将其分为：集中分布型和均匀分布型两种，并据此确定其病害类型。根据地质雷达图像判释方法和翻浆冒泥病害分类方法，可以对一段线路的病害类型进行确定，以便确定其中的基床翻冒，按照基床病害整治；那些属道床翻冒，应按道床病害整治，并给出对应里程，工务部门可椐此确定整治方案进行设计。地质雷达检测既能适应既有线路的运营要求，又具有快速、无损、连续、精度高等优点，相对于传统的挖探方法更科学、可靠。同时，线路路基病害整治完成后，依然可以采取上述方法进行质量检查。4.2整治方案的提出4.2.1增修排水设施从翻浆冒泥的成因分析来看，“水”是罪魁祸首。而造成线路翻浆冒泥的“水”并非地下水，而是地表水。地表水的来源其一为：雨季的雨水，由于神池南站翻浆地段的土质均为粘性土（红胶泥），渗水性差，加上排水设施不良，路基表层含水量极大；其二为：冬季积雪，春融形成活动水流动下渗；其三是路基表层的解冻造成持续性的地表积水无法及时排出，给翻浆冒泥的产生提供了充足的水源。要排除地表水，必须合理增修排水设施。应在各股道间增修4条排水槽，排水槽深度为至轨枕地面1.5m，宽0.5m，长度根据现场实际确定。排水槽壁必须有足够强度抵抗股道间的挤压力且顶面用盖板盖上，防止破坏和污染。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，按实际设一定纵向坡度，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（不小于25mm）埋填。如发生堵塞现象，工队也方便随时疏通。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。此外，工队在春融前，从每年的清明前10天左右至谷雨加强检查，及时用水泵抽出渗入排水槽里的地表水。雨季之前修补管内排水设施，疏通各种排水沟，使雨水及时排出，尽可能减少道床的含水量。4.2.2彻底清筛道床和补碴起道利用“天窗”时间对病害地段有计划地进行彻底清筛，对缺碴地段有计划地进行补碴起道。彻底清筛和补碴起道后提高了道床的清洁度，更有利于排水；也增加了道床的厚度和弹性，减缓了列车对基床的冲击，从而缓减了翻浆冒泥的形成。但补充道碴级别必须达到一级，颗粒级配必须符合维规标准；清筛质量必须按作业验收标准严格要求，现场做好监督，交接做好验收。保证施工质量，彻底消灭翻浆冒泥。5 翻浆冒泥病害的整治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。5.1路基换填、挤密处理5.1.1换填法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。换填不仅提高了基床表层强度，还可防治翻浆冒泥病害。据研究，换填厚度在50cm或以上时，可消除因土质不良引起的翻浆冒泥。若换填为碎石土或中粗砂等渗水土时，须做好基床的横向排水。5.1.2挤密桩法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。5.2路基设盲沟、渗沟及其他排水从翻浆冒泥的成因分析来看，“水”是罪魁祸首。而造成线路翻浆冒泥的“水”并非地下水，而是地表水。地表水的来源其一为：雨季的雨水，由于神池南站翻浆地段的土质均为粘性土（红胶泥），渗水性差，加上排水设施不良，路基表层含水量极大；其二为：冬季积雪，春融形成活动水流动下渗；其三是路基表层的解冻造成持续性的地表积水无法及时排出，给翻浆冒泥的产生提供了充足的水源。要排除地表水，必须合理增修排水设施。应在各股道间增修4条排水槽，排水槽深度为至轨枕地面1.5m，宽0.5m，长度根据现场实际确定。排水槽壁必须有足够强度抵抗股道间的挤压力且顶面用盖板盖上，防止破坏和污染。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，按实际设一定纵向坡度，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（不小于25mm）埋填。如发生堵塞现象，工队也方便随时疏通。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。此外，工队在春融前，从每年的清明前10天左右至谷雨加强检查，及时用水泵抽出渗入排水槽里的地表水。雨季之前修补管内排水设施，疏通各种排水沟，使雨水及时排出，尽可能减少道床的含水量。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。路基翻浆冒泥病害产生的主要原因是路基中有水。因此，采取有效措施，使路基中的水及时排出，让路基始终处于一种比较干燥的状态，路基就不会产生翻浆冒泥病害。排水措施有很多种，如排水管插入陷槽疏干法、两侧挖切疏干法、单向切沟排出陷槽积水法和设置横向盲沟等方法。近年来，又发展了铺设土工膜封闭层的方法来隔离地表水，防止地表水渗入。同时，减弱动荷载对基床土的吸作用，防治路基翻浆冒泥病害。5.3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一般情况下，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），而两侧较小。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。5.4注浆加固法泥路基压力灌浆是指通过钻孔在土中灌入极浓的浆液，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。 6 工程实例6.1 工程概况及病害原因分析6.1.1 病害范围及影响病害范围：哈佳线K158+620K158+762段，道病害主要有基床翻浆冒泥和线路下沉现象。病害影响：基床翻浆冒泥、线路下沉等路基病害会导致线路几何尺寸变化。不仅增加了线路维修工作量，影响列车正常运营，而且缩短了轨道寿命，严重时还会造成行车事故。为此，工务部门每年不得不投入大量人力物力进行基床病害整治。6.1.2 地质特征、病害成因6.1.2.1地质特征：人工填土(粘性黄土)。主要分布于路基土层，填筑厚度4.05.0 m，土质不均，属级普通土。黄土质砂粘土。分布于地表，厚度约10.0m，浅黄色，粘质较重，具有弱膨胀性和亲水性，属级普通土。6.1.2.2病害原因：包西线基床病害的主要原因是基床土质不良、排水不畅和列车动载相互作用引起的。由于基床土质不良，受水浸泡而软化，其强度和临界动应力大幅度降低，不足以承受列车动载作用和抵抗道碴的楔入，道碴陷入基床，在列车荷载长期振动和抽吸作用下形成道碴囊，雨水进入而形成翻浆冒泥。(1)土质状况是基床产生翻浆冒泥病害的前提条件。该段路基是人工填筑(粘性黄土) 的，密实度不够，加之填料具有亲水性强、透水性差、强度变化大、失水收缩、遇水强度锐减等特性，极易产生翻浆冒泥。(2)水是促成翻浆冒泥的必要条件。该段在整个站区低洼处，遇大气降水，大量雨水集中，站区排水不畅，造成线路基床大面积积水，浸泡路基。基床不断软化，承载力降低,道床翻浆冒泥就必然了。(3)列车动载作用是加剧翻浆冒泥的重要条件。重载、高密度运输对基床产生直接影响: 一是加大了基床承受的动载作用力，使基床加大变形；二是增加了对基床的振动和冲击; 三是增强了对基床含水的抽吸作用。这些因素加剧了翻浆冒泥病害。6.2 整治措施及施工处理针对路基病害成因，贯彻“预防为主，防治结合，整治彻底，不留隐患”的原则，采取采取增修排水设施、彻底清筛道床和补碴起道、路基本体注浆加固3项综合整治方案。6.2.1增修防水、排水设施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。在股道间增修1条钢筋砼排水槽，排水槽深度为至轨枕地面1.0 m，宽0.6m，长度120米，顶面用盖板盖上，防止破坏和污染。槽内壁左右两侧每隔2.5m设一渗水孔，孔径大小约10cm左右，孔高至排水槽底部约为0.2m，渗水孔与道床底部横向连通。按实际设一定纵向坡度。 排水管插入陷槽疏干法、两侧挖切疏干法、单向切沟排出陷槽积水法和设置横向盲沟等方法。又了铺设土工膜封闭层的方法来隔离地表水，防止地表水渗入。同时，减弱动荷载对基床土的吸作用，防治路基翻浆冒泥病害。6.2.2彻底清筛道床和补碴起道利用“天窗”时间对病害地段有计划地进行彻底清筛，对缺碴地段有计划地进行补碴起道。彻底清筛和补碴起道后提高了道床的清洁度，更有利于排水；也增加了道床的厚度和弹性，减缓了列车对基床的冲击，从而缓减了翻浆冒泥的形成。6.2.3路基本体注浆加固6.2.3.1灌浆半径设计浆液扩散半径为 （6-1）式中：为浆液扩散半径，cm；为砂土的渗透系数，cm/s；为灌浆压力，cm水头；为灌浆管半径，cm；t为灌浆时间，s；为浆液粘度对水的粘度比；为砂土的孔隙率，。6.2.3.2灌浆孔布置根据浆液扩散半径和灌浆体设计厚度, 确定合理的孔距、排距、孔数和排数。布置钻孔间距应在整治范围内均匀布孔，并注意行车荷载和预防窜浆的影响。多排灌浆孔的设计原则是充分发挥灌浆孔的潜力, 以获得最大的灌浆体厚度。多排孔最优排距 为 （6-2）式中：为灌浆孔距。6.2.3.3灌浆压力确定灌浆压力是指不会使地表面产生变形和邻近建筑物受到影响的前提下可能采用的最大压力。其值与地层土的密度、强度和初始应力、钻孔深度、位置及灌浆次序等因素有关,但这些因素难以准确预知, 宜通过现场灌浆试验确定。采用水泥-水玻璃速凝浆液加固路基，以增强路基土层松散土体间的联结，增大路基土体密实度，加大路基土体强度，提高地基承载力，减少沉降。(4)注浆施工处理a.灌浆影响半径。经现场试验，灌浆影响半径应大于1.0 m，否则应缩小孔距。b.灌浆孔布置。图6.1为灌浆孔布置平面图，图6.2为灌浆加固-横断面图。图6-1 灌浆孔布置平面（单位：cm）图6-2 灌浆加固-横断面图（单位：cm）c.灌浆压力。灌浆压力为0.30.5MPa，以达到灌浆影响半径。在灌浆过程中如果压力达不到设计要求，出现跑浆、串浆等严重的问题时，可采取换孔作业，待浆液略微初凝后再补注。d.灌浆次序。灌浆顺序及灌浆终止条件：灌浆采取“定压、定量”双控制的原则。注浆质量控制要点：e.施工过程中，如实填写灌浆记录表，监理随时检查施工记录。f.浆液的配合比必须按要求配置，搅拌均匀。g.灌浆管埋置深度及灌浆量应得到现场监理确认，上行分段灌浆，保证灌浆效果。通过上述3项综合处理措施的实施，有效加固了基床土质；畅通了排水和消除了道碴沉陷，有效、经济地处理翻浆冒泥，为国家节省人力和物力，同时保障铁路的安全运营。结 论铁道道床下翻浆冒泥是运营铁路常见病害之一 ,它直接影响轨道结构的强度和稳定性 ,加剧了线路养护的难度。铁路路基翻浆冒泥是我国铁路中首要的路基病害。整治路基翻浆冒泥病害，首先得从其产生的条件和原因出发，追根溯源，从而针对具体情况采用有效的措施和方法， 达到节约投资、优化维修方案、提高维修整治质量与效率的目的。有些路基病害是各种因素的综合体现，需要采取多种整治措施同时施工