摘要:针对在高速铁路工程经常发生的路基翻浆病害问题，首先介绍其产机理和可能造成的危害，然后在此基础上提出行之有效的维护措施方式，以此为铁路运营及养护管理工作中翻浆病害的有效预防及处理提供可靠的参考依据，使铁路始终处在良好运营状态。
关键词:铁路工程;路基翻浆;翻浆成因;翻浆维护处理
1铁路路基翻浆产生原因分析
1.1水的作用
水是路基产生翻浆的根本原因之一，同时也是产生翻浆现象的重要前提，由于地下水位相对较高，加之排水不够及时，将使路基的含水量越来越大，此时受行车作用后，就会产生翻浆。路基范围内的水有很多种不同的来源，如降雨、地表积水与地下水等。如果这部分水进入到路基当中，将造成土体含水量增加，使土体颗粒间阻力减小，导致流动性增强，最终引起翻浆。
1.2气候因素
气候因素对翻浆的作用表现为温度变化，这属于基本的外部因素。通常情况下翻浆都会发生于冬季，特别是容易发生冻结的地区。初期冻土深度较浅，水从正常区域流向上层土，导致翻浆现象的产生。另外就是在降雨比较频繁的季节，使路基聚集很多雨水，此时如果温度突然降低，水将冻结形成一个封面将路面完全封住，待气温回暖后，产生翻浆。
2高速铁路基床表层级配碎石翻浆机理
2.1翻浆过程的分析
1）离缝的产生
从受力的角度分析，承重层伸缩缝部位为其受力集中部位，在列车荷载作用下，易出现局部的离缝问题，尤其是在伸缩缝未处理好且有外界水分渗入的情况下。
2）外界水分的侵入
高速铁路处于我国南方潮湿多雨地区，雨量充足、降水集中是其特点。水是引起路基多种病害的原因之一，渗入的雨水如果无法顺利排除会影响路基的使用性能，进而引起病害。
3）列车荷载的作用
当轨道结构层间离缝内充满水分，离缝部位就形成了一个薄弱环节。列车通过时，在列车荷载作用下，离缝上下结构层发生相向运动，挤压离缝内水分。当列车离开后，两结构层之间发生反向运动，对外部水分产生抽吸作用。在列车荷载作用下对离缝内水分反复抽吸、挤压，最终引起结构层接触冲刷问题。
2.2无砟轨道基床表层级配碎石冲刷分析
冲刷的产生归根到底是水流力的作用。从该角度出发，可利用水流速度的某一临界值作为衡量冲刷产生条件的指标。对土体颗粒在水冲刷作用下受力平衡状态进行了分析，获得了粗粒土填料颗粒起动粒径与水流速度的关系，如图所示。
图1粗粒土填料颗粒起动粒径与水流速度的关系
由图1可知，对无黏性均匀路基填料，颗粒的冲刷水流速度与起动粒径呈非线性幂函数关系，随起动粒径的变大，冲刷起动水流速度迅速增大。
2.3离缝部位流速分析
假定离缝深1.5m，高1mm，宽1m，如图2所示。假定离缝内被水分完全充满，且当列车通过时离缝内水分完全被挤出。离缝内水的流量与离缝体积相当，流量Q=1.5×0.001×1=1.5×10-3m3。
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图2离缝示意
当列车以速度300km/h通过时，每秒通过离缝位置处的车轴数约为4次，即离缝每次抽吸的间隔时间约为0.25s，由此可计算出列车通过时离缝内水分的瞬间流速v=0.001×1×1.5（/0.001×1×0.25）=6m/s。结合图2可知，在水流速度达到6m/s时，可以携带粒径约为50mm的颗粒移动。在此情况下，不仅级配碎石中细粒会被离缝内水分携带冲走，其粗颗粒也会被水流反复冲刷，长此以往形成翻浆现象。
3铁路路基翻浆维护施工
3.1维护原则
(1)采取有效措施避免各种来源的水进入到路基范围内，并在容易产生翻浆现象的段落设计专门的隔离层，切实加强路基排水，保证路基高度符合要求。
(2)在化冻的过程中排除处在聚冰层当中的水，也可暂时蓄积于具有良好渗水性功能的结构层当中，可通过排水设施的施工来有效处理。
(3)尽可能提高路面稳定性及强度，对土基结构进行有效改善，比如采用具有良好稳定性的材料设置基层结构等。
3.2加强路基排水，合理提高路基的高度
在取土较为便利的段落，建议使用具有较强透水性的材料来填筑路基，以此增加路基边缘和水之间的距离，使路基上层土始终处在干燥状态，避免在发生冻结时由于水分散失或冻结而失去稳定性。通过对路基的合理加高也能起到良好作用，也是一种经济合理且操作简单的方法。另外，在实际施工中还应切实加强检测，在施工中提出严格的要求，保证土基整体密实性，确保路基土达到相对较高的密实度，起到预防翻浆现象发生的作用。
3.3抬高一定填土高度
路基设计过程中，需要使路基填土具有足够的高度，以此使其始终保持在完全干燥或稍湿状态中，如果路基填土高度不足，当地下水位相对较高时，在冻结过程中将有充足的供水，使迁移水量变多，导致翻浆现象的发生。由此可以看出，抬高填土能有效防止翻浆，并且在抬高填土以后，能使水向路基发生的迁移距离变长，确保绝大部分的水可以在发生迁移时被冻结，进而减小冰层厚度，避免在融化以后使水量增加，从而实现降低翻浆发生几率的目标。
3.4增铺隔离层
施工中可在适当深度位置增铺一道隔离层，这一隔离层既可以是透水的，也可以是不透水的。当采用透水的时，可采用无纺布和碎石等透水材料;当采用不透水的时，可采用沥青材料。这两种隔离层都相同的作用，均为组织水体不断上升，使路基上部一种处在干燥的状态，避免翻浆现象的发生。
3.5做好路线设计的优化
在施工正式开始前的选线工作中，需要对沿线范围内的地质情况、水文地质与自然气候进行全面调查，规避那些可能产生翻浆问题的地段。同时，路线的走向要注意和冬季时的区域主导风向保持平行，并在冬季时做好除雪，严格控制水向路基范围内的渗透。
结束语
本文以高速铁路无砟轨道底座与基床顶面间翻浆病害为研究背景，通过对病害现场调查、理论分析和室内模型试验来说明了高速铁路基床表层级配碎石翻浆的机理。得出翻浆形成过程如下：离缝出现→外界水分填充离缝→列车高速通过时对水分产生挤压→水分高速流出对级配碎石产生冲刷→列车通过后外界水分吸入，如此往复循环即产生翻浆问题。以上研究成果为高速铁路基床表层级配碎石翻浆病害整治提供理论依据。
参 考 文 献
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