一种高分子材料的室内注胶试验研究

　　摘要：针对有砟铁路的翻浆冒泥病害，本文采用室内模型试验，模拟铁路路基不开挖的柱状注胶试验，分析了注胶材料在不同土层的流动状态、反应情况和各层典型的胶结面状态，发现注胶材料可在孔隙率较大的结构层形成一个整体，土体强度提高，起到了加固土体的作用，但注胶材料与各层材料胶结时会造成一定的体积增长，出现道床抬升问题。

　　关键词：翻浆冒泥；室内模型试验；注胶试验

　　1引言

　　由于铁路路基岩土材料的特性，当列车通过轨道时，产生的动荷载作用，导致液化基床出现向上的“泵吸力”，泥浆通过道床向上窜出的现象形成基床翻浆冒泥现象，进而影响行车的安全性和舒适行[1-5]。针对有砟轨道路基翻浆冒泥的整治方法是铺设土工布的方法，但由于土工布使用寿命短，且需进行道床开挖，工序繁琐，因此寻找整治翻浆冒泥的新材料和新工艺是未来发展的趋势[6-8]。

　　针对翻浆冒泥现象，本文在室内模拟铁路路基进行不开挖的柱状注胶试验，得到注胶材料在路基各层的流动状态、反应情况和胶结面状态。该试验提供了一种新型的注胶方式，该注胶方式可减少开挖路基时间，施工操作方便，减少整治成本[9]。

　　2试验材料和设备

　　室内注胶试验的原材料主要为聚氨酯材料和聚脲材料，其中聚氨酯材料为异氰酸酯和混合白料，聚脲材料为混合白料和混合黑料，见表1。土石层主要为粒径为1cm左右的石子，掺加部分砂性土。

　　3试验模型

　　模型箱尺寸长*宽*高为80cm*60cm*100cm，结构层从下向上分别为40cm细沙，20cm土石，10cm细沙，10cm干粘土，10cm饱和粘土和10cm道砟，试验中将直径为1cm的钻杆钻入模型结构层中，其中钻杆侧面具有开好的的注胶孔，其中注胶孔分别位于细沙层、干粘土层和饱和粘土层，注胶压力为0.3MPa。

　　4试验结果和分析

　　当模型注胶完成后，打开模型一侧，可见模型的开挖断面如图1，发现注胶材料在局部层具有良好的分布效果，可形成连续的结构层，通过对模型进行进一步开挖，得到注胶材料在不同土层的流动状态、反应情况和各层典型的胶结面状态见图2。

　　图2可知，注胶材料可在细沙、土石、干粘土和道砟层很好的扩散，其中在干粘土层的扩散直径为18cm，在细沙中的扩散直径为20cm，而在土石层和道砟层基本扩散至整层，且注胶材料与土体胶结形成一个整体，各结构层的土体强度提高，起到了加固土体的作用，改变了结构层散粒体的属性；由于饱和粘土层内的孔隙率较低，注胶材料在饱和粘土层内流动性差，基本无扩散效果，說明注胶效果与各结构层的孔隙率有必然的联系，当将该工艺应用到实际工程时需采用相应的施工工序降低基床材料的含水量；在饱和粘土层和干粘土层之间具

　　有一层封闭塑料薄膜，由于注胶材料在下部的干粘土层、土石、细沙层扩散，饱和粘土层具有一定的向上鼓起现象，说明注胶材料与各层材料胶结时会造成一定的体积增长，在实际工程应用将会造成道床抬升；由于各结构层材料属性的差异，注胶材料与各结构层会形成典型的胶结面，特别是在渗透系数最大的道砟层，可在后续的试验中充分利用该性质，达到最少的注胶材料，最优的整治效果的施工工艺。

　　5结论

　　本文针对有砟铁路的翻浆冒泥病害，采用室内模型试验，模拟铁路路基不开挖的柱状注胶试验，分析了注胶材料在不同土层的流动状态、反应情况和各层典型的胶结面状态，发现注胶材料可在孔隙率较大的结构层形成一个整体，土体强度提高，起到了加固土体的作用，但注胶材料与各层材料胶结时会造成一定的体积增长，出现道床抬升问题。

　　参考文献： 

　　[1] 郭胜.京通线路基冻胀及春融翻浆冒泥整治[J].铁道建筑，2016（11）：101～103. 

　　[2] 段铭钰.铁路路基翻浆冒泥的原因及整治措施[J].铁道技术监督，2010（6）：23～25. 

　　[3] 李东侠，于剑青.吉图铁路路基病害原因分析及治理措施[J].铁道建筑，2012（12）：72～74. 

　　[4] 苗雷强，岳祖润，冯怀平.既有线重载铁路路基翻浆冒泥成因及防治措施[J]. 河北交通职业技术学院学报，2014（1）：59～61. 

　　[5] 马水生.既有铁路路基基床病害机理与整治措施研究[D].中南大学，2013. 

　　[6] 吕勇.全抛清筛，铺设土工布施工有效解决线路翻浆冒泥病害[J].西铁科技，2014（4）：44～46. 

　　[7] 李广杰.采用新材料新工艺，整治基床翻浆冒泥病害[J].上海铁道科技，2011（4）：52～53. 

　　[8] 孟宪洪.重载铁路隧道隧底翻浆冒泥整治技术研究[J].铁道建筑，2014（6）：24. 

　　[9] 刘朝军.铁路路基翻浆冒泥整治新材料及施工工艺研究[D].西南交通大学，2016. 

    作者：刘朝军