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(1.中国铁道科学研究院集团有限公司 铁道建筑研究所，北京 100081；2.高速铁路轨道技术国家重点实验室，北京 100081；3.京沪高速铁路股份有限公司，北京 100844)

随着我国高速铁路建设的兴起，大量的无砟轨道投入运营，无砟轨道路基冒浆病害逐渐出现，尤其在我国南方地区，单元板式无砟轨道结构路基冒浆病害尤其严重。当动车通过时部分地段的混凝土底座板与基床级配碎石表层结合部有浆状物被挤出，且雨天尤为明显，甚至个别钢筋混凝土底座板局部有吊空现象，严重影响无砟轨道结构耐久性和列车行车安全，亟需整治。

目前，无砟轨道路基冒浆病害整治处于探索阶段，整治理念和整治技术多借鉴既有线路基冒浆整治[1-2]理念和技术。无砟轨道路基冒浆病害整治主要由注浆填充、防水修复和排水强化3部分组成。注浆填充是采用灌浆材料对道床与路基层间离缝和空洞进行注浆填充，改善基床受力状态，恢复线路平顺性，抑制翻浆冒泥进一步恶化[3-5]。防水修复是采用柔性嵌缝材料对无砟轨道接缝进行防水封闭，切断水进入无砟轨道结构内部的通道，如底座板伸缩缝、线间或路肩封闭层伸缩缝等。排水强化是增设排水系统，将雨后线间或路肩的水迅速排出，避免积水浸泡线路，隔绝水源。利用现有研究成果，已在遂渝铁路、沪宁城际、武广高铁等线路进行了无砟轨道路基冒浆整治试验，并取得了一定效果[6-7]。但是，由于无砟轨道路基冒浆整治技术尚不成熟，技术缺陷较多，在工程实践中出现了整治方法不适用、整治工艺缺失、整治材料选择不当等问题，导致路基冒浆整治效果长效性不足，短期即出现二次冒浆或完全失效的情况。

本文立足于排、堵、注一体化的设计理念，优化了注浆填充、防水修复和排水强化3个关键整治项目的实施顺序，提出了合理的实施方案，细化了不同实施方案的施工工艺，明确了整治材料的选材原则，研究提出了一套行之有效、具有指导意义的无砟轨道路基冒浆整治成套技术。

1 路基冒浆整治流程

目前无砟轨道路基冒浆规模化整治中，注浆填充、防水修复和排水强化为常用的3种施作工序。无砟轨道路基冒浆整治流程主要为3种。第1种是首先对道床与路基层间离缝和空洞进行①注浆填充，然后对接缝处失效嵌缝材料进行②防水修复，最后对线间封闭层进行③排水强化处理，即顺序为①②③。第2种是首先对线间封闭层进行③排水强化处理，然后对道床与路基层间离缝和空洞进行①注浆填充，最后对接缝处失效嵌缝材料进行②防水修复，即顺序为③①②。第3种是首先对线间封闭层进行③排水强化处理，然后对接缝处失效嵌缝材料进行②防水修复，最后对道床与路基层间离缝和空洞进行①注浆填充，即顺序为③②①。第1种是优先解决道床下部离缝脱空问题，防止冒浆处病害进一步发展。但是如不优先对水的进入进行限制，若注浆期间下雨，道床与路基层间离缝和空洞会存有大量积水，严重影响填充质量。第2种和第3种将消除水源放在首位，优先对线间封闭层进行排水强化处理，大幅减少了水在混凝土表面的停留时间，解决了积水问题，有效降低了水进入基床表层的可能。与第2种相比，第3种优先对接缝处失效嵌缝材料进行防水修复，切断了雨水从接缝进入基床表层的通道，最大限度地保证了道床与路基层间离缝和空洞处于无明水或少水的状态，为后续的注浆填充提供了良好的条件。而且，无砟轨道伸缩缝填缝密封后，灌浆材料也不会从接缝位置溢出，大幅减少了后期的处理工作。基于此，无砟轨道路基冒浆整治流程为第3种：排水强化→防水修复→注浆填充。

2 路基冒浆整治方案

2.1 排水强化

线间封闭层排水强化方法主要为增设排水坡和排水沟。设置排水坡时，需要将原封闭层混凝土全部清除后再重新浇筑，施工劳动强度大，混凝土拌和、运输量大。运营线路为了防止泵送管道触碰接触网，常禁止采用混凝土泵送设备，也增加了规模化的混凝土浇筑难度。排水沟一般设置在封闭层中间部位，直径一般小于30 cm，混凝土凿除量和重浇量小，便于设置。基于此，线间排水强化采用增设排水沟的方式。当路肩封闭层与路基层间脱空严重时，可根据情况选择增设排水坡的方式处理。

排水沟包括暗沟和明沟。排水暗沟是在线间封闭层混凝土中部埋设排水盲管，并设置排水口，雨水通过排水口和排水盲管流入集水井。排水暗沟的排水口数量较少，排水能力有限，雨量较大时局部可能存在积水问题。而且，排水盲管在埋设和长期排水过程中，常会由于施工或脏污杂质堆积等原因，导致排水通道阻塞，甚至失去排水功能。同时，排水暗沟不可见，阻塞问题难于及时发现，日常的养护维修困难。排水明沟直接暴露在户外，便于雨水排放，养护人员可按期、及时对排水通道进行清污工作，排水功能的长效性好。基于此，线间封闭层排水强化采用挖设排水明沟的方式。

2.2 防水修复

目前，无砟轨道伸缩缝防水修复主要包括2种方案，第1种是直接将伸缩缝内失效嵌缝材料剔除后，采用柔性嵌缝材料重新填缝密封。第2种是在前者的基础上进行加强处理，在伸缩缝中部以一定的倾角横向钻取排水孔，并在排水孔中安装橡胶止水棒。第2种方案的设计理念是增加保险措施，如重新施作的嵌缝材料密封失效，水进入至伸缩缝中部时会被橡胶止水棒阻隔，并沿排水孔排至伸缩缝外，阻止其进入基床表层。但橡胶止水棒是预制产品，安装时无法与排水孔密贴。橡胶止水棒吸水膨胀较缓慢，当雨水较大时，橡胶止水棒无法立刻将伸缩缝密封，而排水孔排水量有限，水仍会沿缝隙进入基床表层，造成翻浆冒泥。增设排水孔和橡胶止水棒的措施可在一定程度上降低水进入基床的概率，但是作用有限，且施工效率较低，施工成本和材料成本较高。同时，现有的无砟轨道嵌缝材料密封技术已较为成熟，在混凝土界面处理良好，界面剂运用合理，嵌缝宽深比控制合理，且在嵌缝材料选择得当的情况下，可具备良好的防水长效性。基于此，无砟轨道伸缩缝防水修复采用柔性嵌缝材料更换的方式。当遇到特殊情况，难于将失效嵌缝材料和混凝土界面清理干净时，可合理增大嵌缝尺寸，确保防水效果。如CRTSⅠ型板式无砟轨道底座板伸缩缝易被砂浆层遮挡，无法将失效嵌缝材料和混凝土界面清理干净，可直接将砂浆袋或轨道板之间的缝隙全部密封。

2.3 注浆填充

道床与路基层间离缝和空洞注浆填充方案主要为垂直注浆和侧向注浆。垂直注浆是将灌浆材料从无砟轨道混凝土表面向下垂直或成一定角度灌注至路基基床表面，一般情况下浆液分散面与注浆方向夹角为45°～90°；侧向注浆是将灌浆材料从无砟轨道两侧直接对道床与路基层间离缝和空洞注浆，浆液分散面与注浆方向在同一平面。侧向注浆填充可直观地根据道床与路基层间离缝严重程度及分布情况布设注浆孔，注浆准确率和效率高。但是，当道床与路基层间离缝宽度较窄时，侧向注浆管内浆液的有效灌注面积小，有效注浆压力和注浆速度低，难于将其灌注饱满。而且，侧向钻孔深度较深，混凝土粉末易将窄缝隙阻塞。垂直注浆弥补了侧向注浆的不足，有效注浆面积受离缝宽度影响较小，对道床与路基层间不大于10 mm 离缝的注浆效果好。基于此，针对道床与路基层间大于10 mm 的离缝和空洞，宜采用侧向注浆填充的方式；对道床与路基层间小于等于10 mm的离缝，宜采用垂直注浆的方式。

3 路基冒浆整治工艺

3.1 排水强化

线间排水明沟具体施工工艺如图1所示。

图1 线间排水明沟施工工艺

3.1.1 确定排水明沟设置范围和排水方式

确定排水明沟设置范围(根据两集水井距离确定)，测量线间封闭层高程(线间中心线位置纵向5 m 1个测量点)，根据线间封闭层表面实测高程情况，确定排水方案及排水坡。线间封闭层表面实测高程存在以下3种情况：①实测坡率i=0；②0<实测坡率i<2‰；③实测坡率i≥2‰。排水方案及排水坡存在以下 2 种情况：①以两集水井中间为界向两端集水井设置不小于 2‰排水坡；②由一端集水井向下坡段集水井设置不小于 2‰的排水坡。为确保设置的排水明沟能有效排水，需严格控制排水坡率，确保排水通畅，不得集水。设置明沟排水方式按以下原则设置排水坡：整治范围实测坡率i<2‰地段，以两集水井中间为界向两端集水井设置不小于 2‰排水坡；整治范围实测坡率i≥2‰地段，由一端集水井向下坡段集水井设置不小于2‰的排水坡。

3.1.2 线间开槽

1)在实测坡率i=0的平坡地段线间开槽，两线间以线路中心线为中心，开槽宽度250 mm，清除原线间混凝土(或基床表层级配碎石)。25 m范围明沟深度为0～50 mm，保证明沟聚合物混凝土厚度不小于50 mm，明沟横、纵断面尺寸如图2所示。当线间封闭层混凝土厚度不足100 mm时，应根据混凝土不足厚度d，适当增加清除基床表层级配碎石深度0～dmm。

图2 实测坡率i=0地段线间明沟横、纵断面示意

图3 在0<实测坡率i<2‰地段线间明沟横、纵断面示意

2)在0<实测坡率i<2‰的坡道地段线间开槽，两线间以线路中心线为中心,开槽宽度250 mm,清除原线间混凝土(或基床表层级配碎石)。以两集水井中间为界,上坡段25 m范围明沟深度为0～(50+i×25)mm,下坡段25 m范围明沟深度为0～50 mm，保证明沟聚合物混凝土厚度不小于50 mm，明沟横、纵断面尺寸如图3所示。当线间封闭层混凝土厚度不足100 mm 时，应根据混凝土不足厚度d，适当增加清除基床表层级配碎石深度0～dmm。

3)在实测坡率i≥2‰坡道地段线间开槽，两线间以线路中心线为中心，开槽宽度 250 mm，清除原线间混凝土(或基床表层级配碎石)。50 m 范围明沟深度为0～50 mm，保证明沟聚合物混凝土厚度不小于50 mm，明沟横、纵断面尺寸见图4。当线间封闭层混凝土厚度不足 100 mm 时，应根据混凝土不足厚度d，适当增加清除基床表层级配碎石深度0～dmm。

图4 实测坡率i≥2‰地段线间明沟横、纵断面示意

3.1.3 浇筑聚合物混凝土并设置明沟

1)在实测坡率i=0的平坡地段，以两集水井中间为界向两端集水井设置不小于2‰排水坡，填筑聚合物混凝土间封闭层，保证明沟聚合物混凝土厚度不小于50 mm。浇筑聚合物混凝土明沟深度为0～50 mm。混凝土浇筑前进行测量放样，严格控制混凝土浇筑高程，见图5。

图5 实测坡率i=0平坡地段由集水井中间向两侧排水纵断面示意

2)0<实测基床表层坡率i<2‰地段，以两集水井中间为界向两端集水井设置不小于2‰的排水坡，填筑聚合物混凝土间封闭层。以两集水井中间为界，上坡段25 m范围明沟深度为0～(50+i×25)mm，下坡段25 m范围明沟深度为0～50 mm，保证明沟聚合物混凝土厚度不小于50 mm。混凝土浇筑前进行测量放样，严格控制混凝土浇筑高程,见图6。

图6 0<实测坡率i<2‰坡道地段由集水井中间向两侧排水纵断面示意

3)实测坡率i≥2‰地段，由一端集水井向下坡段集水井设置不小于2‰的排水坡，填筑聚合物混凝土间封闭层，保证明沟聚合物混凝土厚度不小于50 mm。明沟深度为0～50 mm。混凝土浇筑前进行测量放样，严格控制混凝土浇筑高程,见图7。

图7 实测坡率i≥2‰坡道地段由一端集水井向下坡段集水井排水纵断面示意

3.1.4 设置伸缩缝并嵌缝

沿线路纵向两集水井中间设一个横向伸缩缝，伸缩缝15 mm(宽)×100 mm(深)，需做好隔离。预留上表面嵌缝接口条件，嵌缝尺寸为15 mm(宽)×30 mm(深)，填筑柔性嵌缝材料。浇筑聚合物混凝土后，复测(纵向5 m一个测量点)设置明沟范围(两集水井50 m 范围)坡率i，严格控制混凝土表面坡率i不应小于2‰，高程误差范围为+5 mm,0，相关部门负责监督检查。

3.1.5 疏通清理线间集水井

将施工期间产生的混凝土碎屑、杂物等清理干净，疏通集水井。

3.2 防水修复

无砟轨道伸缩缝防水修复工艺较成熟[8-10]，具体施工工序如图8所示。

图8 无砟轨道伸缩缝防水修复施工工艺

1)基础清理：剔除无砟轨道伸缩缝、封闭层伸缩缝及无砟轨道接缝内的失效嵌缝材料，并打磨清理缝内两侧混凝土，露出新鲜坚实的混凝土基面。

2)涂刷界面剂：用毛刷将专用界面剂均匀涂覆至伸缩缝及底座板板间缝内。

3)混凝土防护：用防护胶带黏贴至伸缩缝两侧的混凝土，防止柔性嵌缝材料污染混凝土.

4)柔性嵌缝材料嵌入：采用专用胶枪将柔性嵌缝材料嵌入接缝中，嵌入时材料应连续饱满，内部无气孔或空洞。

5)嵌缝材料抹平修饰：用刮刀等工具匀压整修嵌缝材料外形，确保表面平滑，无气眼和缺陷。

3.3 注浆填充

道床与路基层间离缝和空洞处注浆填充施工工艺如图9所示。

图9 道床与路基层间离缝和空洞处注浆填充施工工艺

1)两侧封闭层开槽：在翻浆冒泥地段及前后各约5 m长范围内，在无砟轨道两侧封闭层混凝土上开槽。两侧封闭层(路肩和线间)采用切割机切割开槽，槽宽约20～50 cm，深度同封闭层高度一致。

2)钻取注浆孔：根据现场冒浆病害程度选择注浆方式。垂直注浆时，钻孔方向应与底座板或支撑层垂直或成一定角度，钻孔至基床表层，倾角角度45°～90°。侧向注浆时，孔位应在道床与路基层间离缝或空洞处，钻孔深度约150 mm。沿线路方向相邻注浆孔间距约80～100 cm，注浆孔孔径约10～20 mm，每行的注浆孔数量及间距根据现场条件确定。

3)缝隙封边及安装注浆管：针对有泥水状物的缝隙翻浆冒泥，用高压风枪或热风枪在底座板侧面进行风干和清理，并将缝隙边缘的水及泥浆清理干净，使其尽可能干净、干燥，用封边材料沿缝隙进行封闭。安装注浆管，并采用封边材料将其黏结牢固。

4)注浆填充：将注浆泵连接好后进行压力灌浆，灌浆压力不大于0.3 MPa，保证一次性灌注饱满。注浆过程中随时观察相邻或对面的注浆管有无浆液冒出，如果出现串浆现象应立即停止注浆并封闭此注浆管，换孔注浆直至彻底灌注饱满为止。注浆施工应于封锁点结束前30 min停止施工，保证灌注材料有足够的固化时间，强度满足通车需求。注浆时进行全过程变形监测，注浆完成后进行线路变形复测，确保行车安全。

5)线间或路肩封闭层修复：检查注浆效果及质量，采用抗裂混凝土对线间或路肩封闭层进行修复，封闭层上表面高度与原封闭层上表面平齐，设置排水坡并抹面处理。新浇筑的封闭层混凝土与原封闭层及无砟轨道界面处设置伸缩缝，伸缩缝宽度为15～30 mm，并采用柔性嵌缝材料进行填缝密封，嵌缝宽深度比不小于1。

4 路基冒浆整治材料

4.1 聚合物混凝土

聚合物混凝土内部含有大量有机高分子材料，混凝土黏结强度和抗开裂能力改善明显，通过配方调节，使其具备高的早期力学强度。基于此，排水明沟和封闭层恢复采用聚合物混凝土，其具体性能指标如表1所示。

表1 聚合物混凝土性能指标

4.2 灌浆材料

1)高分子类灌浆材料

高分子类灌浆材料的黏度低，黏结强度高，对较窄缝隙的灌注效果好。与环氧树脂、乙烯基树脂等相比，聚氨酯灌浆材料的可调性较优，综合性能良好，双组份可按照体积比1∶1进行调配，便于自动化注浆，适用于无砟轨道道床与路基层间不大于10 mm离缝的注浆填充。其具体性能指标如表2所示。

防水修复用嵌缝材料选择硅酮嵌缝材料。其性能指标满足Q/CR 601—2017《铁路无砟轨道嵌缝材料》标准要求。

2)无机改性类灌浆材料

当无砟轨道路基冒浆较严重时，道床与路基层间离缝和空洞处积水较多，聚氨酯灌浆材料受水的影响较大，存在发泡风险。而且，聚氨酯灌浆材料的成本较高，冒浆严重地段的灌浆量较大，技术经济性较低。水是无机灌浆材料组成部分，它对水的容忍度优，经聚合物改性后，其黏结强度和柔韧性较好，且成本低于聚氨酯灌浆材料。基于此，道床与路基层间大于10 mm的离缝和空洞选择灌注聚合物改性水泥基灌浆材料。其具体性能指标如表3所示。

表2 低黏度聚氨酯灌浆材料性能指标

表3 聚合物改性水泥基灌浆材料性能指标

5 结论

1)无砟轨道路基冒浆整治时，优先对线间封闭层进行排水强化处理，然后对接缝处失效嵌缝材料进行防水修复，最后对道床与路基层间离缝和空洞进行注浆填充。

2)线间封闭层采用挖设明沟的方式进行排水强化，伸缩缝采用柔性嵌缝材料更换的方式予以修复。浇筑明沟和回填封闭层采用黏结强度高、抗裂性能好的聚合物混凝土，柔性嵌缝材料选择硅酮嵌缝材料。

3)道床与路基层间不大于10 mm的离缝，宜采用垂直注浆填充的方式进行修复，灌浆材料选择低黏度聚氨酯灌浆材料；道床与路基层间大于10 mm的离缝和空洞，宜采用侧向注浆的方式进行修复，灌浆材料选择聚合物改性水泥基灌浆材料。