[發明專利]高速鐵路無砟軌道用柔性基礎結構及其鋪裝方法

有效

• 申請號: 201410252751.2
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN104018404A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 錢振東;薛永超;劉昕依
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E01B2/00
• 分類號: E01B2/00;E01B1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 黃成萍

技術領域

本發明涉及一種高速鐵路無砟軌道用柔性基礎結構及其鋪裝方法，屬于高速鐵路建筑工程技術。

背景技術

傳統的有砟軌道在高速列車荷載的長期作用下，會出現快速的道床累積變形、嚴重的道砟粉化、翻漿冒泥、壓密下沉等問題，這些問題會增加高速鐵路的維護成本，同時會對高速鐵路的安全產生威脅。因此，高速鐵路需要能保證其線路高穩定性、高平順性及高可靠性的無砟軌道。

無砟軌道普遍采用水泥混凝土材料作為剛性基礎結構，然而大量的實際工程應用經驗表明，水泥混凝土由于脆性大、剛度高，相應的無砟軌道剛性基礎結構存在著易開裂、適應路基變形能力差、噪聲大、施工復雜及維護困難等問題，而且其設置的寬接縫處的后澆混凝土具有開裂等隱患，嚴重制約著高速鐵路無砟軌道的長期使用性能和維護功能，嚴重情況下，甚至可能危害列車高速運營的安全。因此，對于高速鐵路無砟軌道基礎結構很有必要開展其他材料的研究。

20世紀60年代，國內外開始了瀝青混凝土作為柔性基礎結構的工程應用研究，主要采用各種瀝青混凝土材料，特別是乳化瀝青混凝土，使之成為穩定的基礎結構。瀝青混凝土作為柔性基礎結構，克服了水泥混凝土基礎結構剛度大的缺點，獲得了與傳統碎石道砟相接近的彈性，而它的動變形又比碎石道砟小很多。但是，由于瀝青混凝土直接受鋼軌和軌枕的循環沖擊作用和外界溫度的變化作用，必須具有足夠的強度、耐久性、高溫穩定性和低溫抗裂性，否則會引起瀝青混凝土的變形、局部變薄，上部軌枕嵌入、下部受拉開裂失去防水功能等問題，而乳化瀝青等混凝土不能滿足上述要求，所以，在現階段，瀝青混凝土僅僅適用于無砟軌道非結構層的防水封閉材料、無砟軌道水泥混凝土基層上的墊層材料及無砟軌道水泥混凝土道床上的面層材料等，而不能作為無砟軌道的整個柔性基礎結構材料。

環氧瀝青混凝土在性能上相比于一般瀝青混凝土有很大提高，大量的室內試驗和實際應用均證明環氧瀝青混凝土具有很多優點，強度高、韌性好，高溫穩定性和低溫抗裂性能均明顯優于其他類型的瀝青混凝土，而且具有優良的抗疲勞、抗化學侵蝕以及水穩定性能。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明根據大量無砟軌道基礎結構的資料，分析了普通瀝青混凝土在基礎結構應用的缺陷，對已有環氧瀝青混凝土的瀝青配方、集料物理性質及級配進行了改進，設計出一種高速鐵路無砟軌道用柔性基礎結構及其鋪裝方法，該發明中的柔性基礎結構具有足夠的強度、耐久性、高溫穩定性和低溫抗裂性，而且該基礎結構的橫向阻力、彈性系數、減振降噪效果及防水性能都優于使用水泥混凝土的剛性基礎結構，同時，該基礎結構的鋪裝可采用傳統的公路路面或鐵路施工設備，機械化程度高，操作簡單方便，安裝后可在短期內投入運營，使用壽命長，且維養方便。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

在進行高速鐵路無砟軌道用柔性基礎結構設計時，需要考慮的要點包括：

a.以瀝青表層作為防水層，并且直接與土工布接觸，為滿足要求，必須具有足夠防水防腐蝕能力及一定的摩擦力，主要承受由上部結構傳來的垂直力，并將力擴散到下面的底層中去，應具有良好的擴散應力的能力，同時，作為表面層應具有一定的減振降噪能力及平整度；

b.瀝青基層作為柔性支承層，承受上部結構以及列車荷載的作用，應具有足夠的強度及剛度，同時作為高速鐵路無砟軌道用柔性基礎結構，應具有足夠的橫向阻力及彈性系數，并且保證瀝青表層的穩定性不受防凍基層水溫狀況變化所造成的不良影響，應具有一定的水穩定性及隔溫性能；

c.粘結層作為各層之間的中間層，應具有足夠的粘結強度以抵抗溫度變化及列車剎車所造成的剪力，同時兼具防水能力。

綜合以上要求，通過試驗和計算，本發明提出了“MEA-10+MEA-13”(Modified?Epoxy?Asphalt?Concrete10+Modified?Epoxy?Asphalt?Concrete13)的高速鐵路無砟軌道用柔性基礎結構，具體為：包括由下至上依次設置的瀝青基層和瀝青表層，瀝青基層和瀝青表層之間通過中粘結層粘結，所述瀝青基層為復合結構，包括至少三層改性環氧瀝青混凝土層，不同改性環氧瀝青混凝土層之間通過內部粘結層粘結；在瀝青基層的下表面設置有下粘結層，在瀝青表層的上表面設置有上粘結層。

在瀝青基層的下表面設置有下粘結層，是用于粘結防凍基層；在瀝青表層的上表面設置有上粘結層，是用于粘結上部結構；所述上部結構包括錨塊、碾壓著土工布的軌枕、扣件和鋼軌等。

下面就各個部分加以具體說明。

粘結層