毛實虎

（神華包神鐵路集團有限責任公司，內蒙古包頭 014000）

基床翻漿冒泥是指路基面（厚度一般小于0.5 m）受水浸泡軟化后，在列車荷載作用下以泥漿形態(tài)向道床或通過道床層往外翻冒的現(xiàn)象［1］?；卜瓭{冒泥嚴重影響線路狀態(tài)，增加線路維修工作量，造成勞動力和材料的浪費，而且基床軟化和道砟板結會造成道床的整體彈性降低，影響列車的運行安全。隨著列車速度和軸重的增加，基床出現(xiàn)翻漿冒泥的概率大幅增加。據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國東南部地區(qū)翻漿冒泥是基床的主要病害，且有增加趨勢［2］。

相關學者對翻漿冒泥的發(fā)生機理等進行了大量研究。文獻［1］研究了多組翻漿冒泥實例，分析了發(fā)生翻漿冒泥路段基床的土顆粒組成、塑性指標、滲透性、礦物成分等，探究其發(fā)生機理和發(fā)生條件。文獻［3］根據(jù)翻漿冒泥病害特征提出了翻冒通道的概念，研究了翻漿冒泥病害沿路基深度方向和線路縱向的分布特征及根據(jù)線路翻冒通道的發(fā)育和分布形式確定翻漿冒泥病害分類的方法。文獻［4-5］認為有砟軌道路基翻漿是由于土質不良，地表水侵入導致土體軟化而強度降低，在列車動荷載作用下基床土中會形成較高的超孔隙水壓，伴隨超孔隙水壓向路基面消散土以泥漿形式向外翻冒擠出。

在翻漿冒泥整治方面，相關學者也進行了大量探索和實踐。文獻［6］建議在整治基床翻漿冒泥時修建排水系統(tǒng)，消除或減少地表水和地下水對路基基床的侵害，使基床保持疏干狀態(tài)。文獻［7］強調了排水通暢和在清篩過程中補設路拱的重要性。文獻［8］通過鋪設塑料排水板，有效整治了襄渝（襄陽—重慶）線、陽安（陽平關—安康）線的基床翻漿冒泥病害。文獻［9-10］通過工程實際證實了鋪設土工布整治基床翻漿冒泥病害行之有效。文獻［11］提出一種新型化學高聚物-碎石復合結構層，在寶成鐵路某處路基翻漿冒泥病害整治工程中運用效果良好。文獻［12］在治理大巴山隧道內基床翻漿冒泥病害時提出采用水平集水管技術，并對病害地段進行了優(yōu)化設計。

在路基本體內鋪設塑料排水板，須對滲水填料進行充分保護，在4 h 的施工天窗內無法完成；對于土工布換填法，由于土工布在列車荷載作用下很容易破損，起不到透水隔泥的作用。另外，依據(jù)鐵運〔2006〕146號《鐵路線路維修規(guī)則》，為保持線路幾何尺寸，在經常保養(yǎng)范圍內，軌道結構需經常起道、搗固。搗固時塑料排水板和土工布會不同程度受損。利用化學高聚物-碎石復合結構層和水平集水管技術優(yōu)化設計的工程造價太高。因此，有必要探討其他整治方法。

本文通過分析包神（包頭—神木）鐵路瓷窯灣站南岔區(qū)和神東站北岔區(qū)基床翻漿冒泥病害產生的原因，總結前期治理的經驗教訓，提出了利用廢舊煤礦輸送皮帶對其病害進行整治的具體方案。

1 工程概況

瓷窯灣站南岔區(qū)和神東站北岔區(qū)是包神鐵路的南線咽喉，為每年近1億t的運輸任務提供良好的運輸通道。因其地理位置特殊，岔區(qū)無法排水，基床長期翻漿冒泥，導致多種病害發(fā)生，如軌道聯(lián)結零件折斷、軌件傷損頻發(fā)、道岔岔枕失效數(shù)量增加、軌道框架無法保持等，是包神鐵路最為關鍵的薄弱地段之一。部分病害現(xiàn)場見圖1、圖2。針對歷時20 年之久的翻漿冒泥病害，神華包神鐵路集團有限責任公司多次采用傳統(tǒng)方式予以整治，如人工清篩、鋪設土工布等。整治后病害反復，無法根治。

圖1 瓷窯灣站南岔區(qū)病害現(xiàn)場

圖2 神東站北岔區(qū)病害現(xiàn)場

2 病害原因分析

2.1 外因

動荷載是引發(fā)基床翻漿冒泥的重要外因［1］。瓷窯灣站南岔區(qū)和神東站北岔區(qū)煤炭運輸任務繁重，易造成道砟臟污，影響軌道結構正常排水。列車荷載的反復作用對路基的影響非常大，運量越大路基越容易產生翻漿冒泥病害［2］。加之岔區(qū)過車頻繁，道砟疲勞破壞速率和重分布速率加快，道砟粉化速率增加，容易產生翻漿冒泥病害。

2.2 內因

瓷窯灣站南岔區(qū)和神東站北岔區(qū)路基基床本體均為煤矸石。受地下水和降水的影響，煤矸石遇水變軟，在列車荷載作用下形成泥漿并沿道砟空隙上升，形成翻漿冒泥。泥漿失水固結后造成道床板結，板結體可達到C15混凝土強度，致使軌道結構失去彈性，并且使道床透水性變差。再次降雨后，岔區(qū)地表積水和地下水均無法排出，致使道床中含水量增加，造成翻漿冒泥病害反復發(fā)生。瓷窯灣站和神東站年平均降雨量為410.3 mm，且氣溫變化較大，存在凍土層，極易誘發(fā)翻漿冒泥病害。

3 整治方案

翻漿冒泥涉及3 個基本要素：水、土、荷載。由于現(xiàn)場結構荷載和路基土體類型無法改變，要解決瓷窯灣站南岔區(qū)和神東站北岔區(qū)基床翻漿冒泥的問題，就要徹底解決該地段排水問題。現(xiàn)場調查得知，瓷窯灣站南岔區(qū)和神東站北岔區(qū)無排水設施，且由于煤矸石基床透水性差，積水只能依靠自然蒸發(fā)。神華包神鐵路有限責任公司生產技術部總結前期治理的經驗教訓，利用既有條件和設備，并利用廢舊煤礦輸送皮帶設計制定了岔區(qū)排水方案。

廢舊煤礦輸送皮帶厚15 mm，橡膠帶中間夾鋼絲，具有強度大、韌性高、耐磨性好等特點，其力學參數(shù)見表1［13］。廢舊煤礦輸送皮帶具有很好的隔水性且不易破損，可與道砟直接接觸，確保天窗內完成施工；且其成本很低，僅 478 元/t，折合 16.5 元/m2。沿邊長每隔50 cm 布設自攻螺栓，將廢舊煤礦輸送皮帶結成整體形成膠板（圖3）。

表1 廢舊的煤礦輸送皮帶力學參數(shù)

圖3 廢舊煤礦輸送皮帶

3.1 瓷窯灣站南岔區(qū)排水方案

瓷窯灣站南岔區(qū)排水體系橫斷面見圖4。具體施工方案為：

圖4 瓷窯灣南岔區(qū)排水體系橫斷面（單位：m）

1）在翻漿冒泥地段，利用天窗對道床下部進行開挖，開挖寬度為軌枕外側0.5 m 范圍內。挖至設計深度后，鋪設一層廢舊煤礦輸送皮帶，形成3‰的匯水坡度向兩線間匯聚，用以收集地表水。

2）利用兩股道間路基本體不受力的特點，在路基中間開挖縱向坡度為2‰ 的盲溝。開挖深度為1.600～2.036 m。盲溝縱斷面見圖5。挖至涵洞側壁時，在涵洞側壁上鑿孔，使盲溝與涵洞連通。

圖5 盲溝縱斷面（單位：m）

3）盲溝側面鋪設一層廢舊煤礦輸送皮帶，并與水平向鋪設的皮帶搭接0.5 m。在盲溝底部依次鋪設密度為500 g/m2的雙層滲水土工布及20 cm 厚的卵石層（粒徑4～10 cm）。

4）安放直徑500 mm 的鋼筋混凝土滲水管，外部包裹土工布，避免泥漿淤塞管道。

5）用粒徑4～10 cm 的卵石將盲溝填平，上鋪符合底砟標準的級配砂礫石及300 mm厚道砟。

6）在兩線間設置盲溝的地段，每隔20 m 設1 個集水井。若管道不慎發(fā)生淤塞，可利用高壓清洗泵清洗管道，保持排水系統(tǒng)的長期有效。

該方案通過廢舊煤礦輸送皮帶將地表水匯集到兩線間的盲溝內，地下水則在皮帶層下方匯集到盲溝內，解決了地下水和地表水的收集問題。利用盲溝將水引至涵洞，將岔區(qū)基床內地表水及地下水全部排出，解決了排水問題。

3.2 神東站北岔區(qū)排水方案

神東站北岔區(qū)排水體系橫斷面見圖6。

圖6 神東北岔區(qū)排水體系橫斷面（單位：m）

神東站北岔區(qū)東側為高擋墻，考慮邊坡穩(wěn)定性，采用東高西低的排水方案收集地下水和地表水，匯聚到西側鋼筋混凝土蓋板溝內。具體方案為：

1）對基床下部進行基層處理，東側開挖至軌枕底部以下0.8 m，西側開挖至軌枕底部以下1.2 m，東高西低，形成2‰的橫向匯水坡度。

2）依次鋪設雙層滲水土工布和一層廢舊煤礦輸送皮帶，將基床與下部的煤矸石隔絕。

3）皮帶層上部回填厚10 cm 的中粗砂保護層。這樣可以保證在列車荷載作用下皮帶層不被道砟損壞，延長皮帶使用壽命；且由于砂層有較好的隔絕泥漿作用，可阻止皮帶層下方的泥漿上升。

4）在中粗砂上部每 5 m 鋪設 1 根直徑 220 mm 帶孔的鍍鋅鋼管作為排水管。鍍鋅鋼管的孔直徑為50 mm，間距500 mm。

5）在距離最西端軌枕4 m 處設置鋼筋混凝土蓋板排水溝，坡度為2‰，溝底標高-1.6 ～-2.1 m。帶孔的鍍鋅鋼管延伸至鋼筋混凝土蓋板排水溝側壁，使軌道下方的鍍鋅鋼管和排水溝連通。

該方案中，皮帶層下方的地下水通過廢舊煤礦輸送皮帶的連接縫隙上升至皮帶層上方，同地表水一起被引入排水溝后排出。

4 整治效果

經多次現(xiàn)場查驗，瓷窯灣站南岔區(qū)新建盲溝排水暢通，整治后的道床在雨季無積水，排水效果良好。神東站北岔區(qū)在施工過程中多次發(fā)現(xiàn)道床底部東側積水涌向西側，水流清澈。整治效果見圖7。可見，岔區(qū)排水整治效果良好，已達到預期目的，解決了長達20年之久的基床翻漿冒泥病害。

圖7 整治效果

5 效益評估

5.1 直接經濟效益

1）人工費用。病害整治前，瓷窯灣站南岔區(qū)和神東站北岔區(qū)每月均不少于15 個工作日在翻漿冒泥地段進行維修作業(yè)，比基床病害較少地段的正常保養(yǎng)要多出11 個工作日。1 個岔區(qū)的養(yǎng)護維修需1 個作業(yè)組，每組8 人，則2 個岔區(qū)每年多用人工2 112 個。按每月22 個工作日計算，相當于增加8 名員工。按照年工資總額15 萬/人計算，整治后每年可節(jié)省人工開支120萬元。

2）材料費用。對于基床病害較少地段，每組道岔每月正常消耗材料費為75 元，單條線路1 120 元/km。瓷窯灣站南岔區(qū)和和神東站北岔區(qū)每組道岔每月消耗材料費為385元，單條線路2 150元/km。2個岔區(qū)共37組單開道岔，線路長4.6 km。整治后，2個岔區(qū)每年可節(jié)約材料費近195萬元。

5.2 間接經濟效益

此前瓷窯灣站南岔區(qū)及神東站北岔區(qū)對翻漿冒泥進行了8 次整治，總費用約2 400 萬元。經本次整治，翻漿冒泥病害得到根治，徹底消除了線路安全隱患，保證了行車安全。整修后該地段設備故障率降低，人工維修工作量大幅下降。

6 結語

由于廢舊煤礦輸送皮帶具有強度大、韌性高、耐磨性好、易于施工、成本低等優(yōu)點，本文提出了一種利用廢舊煤礦輸送皮帶整治有砟軌道路基基床翻漿冒泥病害的新方法，并用于包神鐵路瓷窯灣站南岔區(qū)和神東站北岔區(qū)路基基床翻漿冒泥病害整治中，取得了良好的排水效果。該方法變廢為寶，節(jié)約耗材，經濟效益良好，可在全路推廣應用。