[發(fā)明專利]一種鐵路基床表層結(jié)構(gòu)及其鋪設(shè)方法

有效

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• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107881858B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳先華;徐琪烽;徐剛;黃衛(wèi);楊軍;符慶宏
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: E01B1/00
• 分類號: E01B1/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發(fā)明公開了一種鐵路基床表層結(jié)構(gòu)及其鋪設(shè)方法，適用于高速鐵路或客運專線路基基床表層，在無砟軌道結(jié)構(gòu)支承層與基床底層之間鋪設(shè)，所述結(jié)構(gòu)由上至下包括瀝青碎石排水層、粘結(jié)層、全斷面密實瀝青混凝土防水抗凍層。本發(fā)明利用瀝青碎石排水層的大空隙性與良好滲透性將降水快速排出線下直接動力作用范圍，再利用具有一定橫坡度的密實瀝青混凝土將沿瀝青碎石層空隙下滲的水從瀝青混凝土層表面橫向排出路基范圍，為基床底層提供良好的抗凍保護，有效解決無砟軌道路基表面積水、水泥混凝土防水層過早破壞失效與級配碎石基床翻漿冒泥破壞路基穩(wěn)定性等問題，提高軌下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)排水性能和長期穩(wěn)定性，是理想長效的鐵路基床表層設(shè)計方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高速鐵路路基防排水處理及支承結(jié)構(gòu)，具體涉及一種鐵路基床表層結(jié)構(gòu)及其鋪設(shè)方法。

背景技術(shù)

近年來，我國高速鐵路與客運專線鐵路迅速發(fā)展，路基作為鐵路軌道的基礎(chǔ)，其平順性、均勻性與長期穩(wěn)定性對于確保高速列車安全運營至關(guān)重要。現(xiàn)有高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)自上而下依次為：無砟軌道板及緩沖層、底座板（鋼筋混凝土）、基床表層（級配碎石）、基床底層及路基土體；為防止降雨及表面水進入路基本體影響高鐵路基的承載力和長期穩(wěn)定性，對于線間與路肩部分，通常設(shè)置纖維混凝土層以實現(xiàn)對基床的防水封閉保護，同時在線間以一定間隔設(shè)置集水井與橫向排水管以將線間雨水排出路基。

多年的高鐵建設(shè)實踐表明，由于施工技術(shù)限制，實際施工時級配碎石層較難確保處于最佳含水率，其承載力不容易達到最優(yōu)化，導致路基所提供的縱向支承剛度不均勻，且表面平整性難以控制；為增加基床表層級配碎石的承載力和整體性，工程中也采用了摻加一定量水泥的措施，這導致級配碎石層的剛度增加、抗裂性與滲透性受到一定影響。而綜合現(xiàn)有高速運營情況看，很多運營的高鐵線路其纖維混凝土防水封閉層均存在開裂、破損等影響防水效果的病害，部分段落甚至出現(xiàn)較嚴重的粉化、剝落等病害，且修復困難；很多高鐵與客運專線段落均暴露出較為普遍的層間離縫、唧漿等現(xiàn)象，在季凍區(qū)，不少線路亦監(jiān)測到一定的凍脹病害，這給軌道結(jié)構(gòu)的維護和列車行駛平順性帶來潛在威脅。究其原因，由于級配碎石層的滲水系數(shù)存在較大變異，實際滲水效果較差，而纖維混凝土防水層因易裂且不易修復等問題導致局部防水效果較差，在降雨條件下，沿層間離縫、裂隙等下滲的水分進入基床表層后不能及時排出，易達到飽和狀態(tài)而形成局部水囊，在高速列車動荷載作用下可能引起基床軟化變形、唧漿等病害，進一步導致底座板板底脫空。在基床級配碎石層表面全斷面鋪設(shè)防水性能優(yōu)良的密實瀝青混凝土以替換現(xiàn)有基于纖維混凝土層的局部防水封閉方案，有效解決了纖維混凝土因抗裂抗凍性導致的防水效果欠佳的問題，為級配碎石層及其下結(jié)構(gòu)提供更為可靠的防水保護；但徹底解決基床軟化變形、唧漿等問題，提高路基縱向支撐剛度的均勻性，需要綜合運用材料、結(jié)構(gòu)及針對性工藝手段，對基床表層及其附屬結(jié)構(gòu)的防排水設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計進行系統(tǒng)優(yōu)化。

公路工程領(lǐng)域的實踐表明，瀝青碎石具有較好的滲透特性，經(jīng)合理設(shè)計與實施的瀝青碎石層具有較強的結(jié)構(gòu)承載能力和耐候性，可提供與現(xiàn)有路基路基的級配碎石層相當?shù)膹椥裕箖隹沽研耘c整體性更好；經(jīng)合理設(shè)計與施工的密實瀝青混凝土具有優(yōu)良的力學強度、防水性、抗凍抗裂性和耐久性；另外，瀝青碎石與密實瀝青混凝土層的生產(chǎn)、攤鋪與碾壓均可利用現(xiàn)有瀝青混凝土施工機械進行全機械化施工，施工快速且質(zhì)量更為均勻可靠。運用整體性、滲透性與抗凍抗裂性更好的瀝青碎石層取代高鐵路基基床表層的級配碎石層實現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)下部的水分向下快速滲流、同時在級配碎石層底設(shè)置帶較大橫坡度的密實瀝青混凝土層實現(xiàn)下滲水分的橫向快速排出，這從根本上改變了現(xiàn)有高鐵路基結(jié)構(gòu)的防排水方式。因大量連通空隙的存在，在有明顯坡度的結(jié)構(gòu)中，瀝青碎石層的水在重力作用下迅速流出，不易達到飽和狀態(tài)，有效地避免了在高速列車動荷載作用下產(chǎn)生動水壓力引起的路基軟化變形、唧漿等病害，同時向下滲流的水經(jīng)密實瀝青混凝土表面向兩側(cè)排出路基結(jié)構(gòu)，避免對下部結(jié)構(gòu)造成影響。由于軌道結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)排水方式的變化，無需如傳統(tǒng)路基結(jié)構(gòu)那樣在線間設(shè)置集水井，這可進一步加快施工進度、節(jié)約工程建造成本。