CN104818670A - 高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造 - Google Patents

Abstract

一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，替代了原来采取的桥面聚脲材料防水方法，并解决了原来被忽视的连续混凝土道板系统构件之间的水平界面和垂直界面的雨水危害防范问题，有效控制了这些界面长期雨水吸附引起的混凝土道板湿度应变和混凝土底座板湿胀应力破坏。不仅具有独特的可靠性、经济性，大大降低使用维护成本。更主要是可以提高高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的运行安全性和使用寿命。

Description

高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造

技术领域

本发明涉及一种用于高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造。

背景技术

我国高速铁路是引进国外整套建造技术,进行国产化建设项目。目前高铁无砟砼桥连续混凝土道板系统防水是：混凝土桥梁安装完成后，桥面以喷涂聚脲防水涂料为主要防水措施。在喷涂防水层后，浇捣混凝土底座板前，铺设由无纺布和塑料膜组合的滑移层，现浇混凝土底座板完成后，铺设预制混凝土道板通常由工厂化预制现场安装,再现场浇捣混凝土将预制的混凝土道板连接成连续轨道板，灌注CAM垫层（乳化沥青砂浆材料），连续混凝土道板上设有混凝土轨枕和铁轨。在混凝土底座板与基层（桥面）之间的滑移层水平界面端口没有采取任何实质性防水措施，同样在混凝土道板与CAM垫层水平界面端口也没有采取任何实质性防水措施，而且在混凝土道板与侧向混凝土挡台之间的CAM垫层垂直界面端口同样没有采取任何实质性防水措施。主要原因为：一是作为引进新技术没有一定周期应用实践经验,二是没有充分认识到这些不显著防水缺陷是会引起的严重后果；三是由于这些部位的动态变形界面端口在没有合适的方案前提下，靠现有防水材料处理难以保证其可靠性、耐久性,反而会导致施工、维护使用成本增加，因此没有被设计所重视。

根据目前运行结果发现，桥面整体喷涂的当代防水领域认为性能优异的聚脲防水材料,出现大面积起皮脱落,不仅影响到正常维护，反而出现了本不应当存在的积水现象在起皮空鼓部位出现，这些积水在混凝土构件中渗透力学行为我们称之为亚饱和水渗透状态，如不及时处理，在冬季冻融循环情况下，将严重影响到混凝土结构耐久性，而大面积脱落防水层不及时清理，将危害到列车运行安全。因此被铁道部门宣告禁用。这种防水结果完全与设计初衷相反。

而被忽视的连续混凝土道板的CAM垫层水平界面端口、混凝土底座板与滑移层水平界面端口细微缝隙，一方面雨水在这些缝隙毛细吸附力作用下向界面内部扩散，另一方面在列车运行脉动应力下，出现的“泵吸”雨水现象，将原本处于非饱和水渗透状态或无水渗透状态的构件界面，因雨水渗透积聚后，出现了本不应当存在的亚饱和水渗透状态。这种亚饱和水渗透状态危害现象在近二十年来我国住宅建筑中普遍存在，没有得到人们充分认识和有效整治，而目前开始出现在高铁工程中。一是亚饱和水渗透状态直接危害是冻融循环破坏混凝土结构，不断向纵深扩展，导致混凝土结构耐久性下降；二是雨水进入上述水平界面后，在毛细渗透力长时间作用下，向界面纵深扩散、迁移，尤其是在CAM垫层灌注施工缺陷内积聚，不可能得到及时挥发，导致连续混凝土道板单侧板面湿度饱和，形成混凝土道板上下面湿度梯度应力，翘曲变形。也是目前运行中发现的连续混凝土道板与CAM垫层之间出现脱空现象的根本原因。而混凝土底座板位于CAM垫层和组合滑移层之间，上下界面吸附水引起混凝土底座板湿胀应力，累积到一定量时要么约束破坏，要么混凝土底座板屈服、失效。尽管目前修复底座板采用的揭盖法也好、灌注法也好，方法诸多，都不是解决这一问题的根本途径。不可否认的是，已经影响到高铁正常运行，后续使用维护成本及经济损失，将难以估量。

同样被忽视的是，连续混凝土道板与数量诸多的侧向混凝土限位挡台之间的CAM缓冲垫层垂直界面端口，这些挡台数量大，在雨水经过这些界面端口缝隙时，往往存在“虹吸”作用，直接将雨水瞬间大量引入上述构件之间的水平界面内，无异于雨水渗透助推器，加剧了混凝土道板及底座板的吸附水量，而对于这些垂直界面构件而言，雨后又恢复期非饱和水渗透状态，对混凝土挡台自身的危害则可以忽略。

发明内容

本发明目的是提出一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统构造防水结构，提高防水可靠性、耐久性、经济性及施工、维护方便性，提高运行安全和利用效率，降低维护、使用成本，最终目的是延长使用寿命。

为达到上述发明目的，本发明提供的技术方案为：

一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，至少包括桥面、滑移层、CAM垫层，其中，所述的滑移层两端为滑移层端口、CAM垫层的两端有CAM垫层水平端口、CAM垫层垂直界面端口，具体为：

所述的高速铁路无砟砼桥桥面的防水构造采用三列排水管系统，由位于所述桥面中间和两侧的排水管组成。具体地说，混凝土桥面排水管按三列排水；桥面、混凝土底座板平面、混凝土侧向挡台平面、排水沟沟底平面、以及混凝土围板台阶等暴露部位进行找坡；目的是以最快速度和最短时间将雨水排出桥面；上述混凝土构件的阴角和阳角均以圆弧过渡，目的是减少构件暴露接触雨水的面积、降低构件边角与内部的温湿度应力梯度，提高混凝土构件的耐久性。

所述的桥面找坡；混凝土底座板平面找坡、侧向挡台平面找坡、其他构件平面找坡；桥面上所有暴露部位的混凝土构件边缘的阴角、阳角均制作成弧形。

所述的滑移层端口、CAM垫层水平端口防水结构为：混凝土底座板的两侧带有构造防水密封腔；在预制混凝土道板的两侧带有构造防水密封腔。混凝土底座板下方滑移层端口构造防水方法：在现浇混凝土底座板时，使底座板两侧带有构造防水密封腔。

连续混凝土道板下的CAM垫层水平端口构造防水方法：在工厂化生产的预制混凝土道板两侧带有构造防水密封腔；构造防水密封腔也可通过装配形成，以构造防水密封条现场固定安装方法实现。

所述的CAM垫层垂直界面端口的防水结构为：在所述的CAM垫层垂直界面端口上方，设有简易防水密封罩或补尝试防水密封罩和砂浆挡水槛。混凝土道板与混凝土挡台之间的CAM垫层垂直界面端口的构造防水方法：采用防水密封罩，安装在CAM缓冲垫层垂直界面上方。

与现有技术相比，本发明主要优点是利用混凝土本身物理力学性能、借用混凝土构件造型工艺完成构造防水，施工简便，几乎不存在涂料或卷材老化维修问题，可以大大提高高铁无砟砼桥连续混凝土道板系统可靠性、耐久性；大幅度降低了建造和维护、使用成本，延长高速铁路无砟砼桥及连续混凝土轨道板系统的使用寿命。 

附图说明

图1是本发明高速铁路连续混凝土轨道系统构造防水剖视图；

图2是本发明混凝土道板、底座板构件构造防水密封剖视图；

图3是本发明构造防水密封腔成型模具安装剖视图；

图4是本发现构造防水密封腔脱模过程剖视图；

图5是本发明构造防水密封腔脱模完成剖视图；

图6是本发明砂加气构造防水密封条装配剖视图；

图7是本发明XPS发泡板构造防水密封条装配剖视图；

图8是本发明薄壁材料构造防水密封条剖视图；

图9是本发明垂直界面简易防水密封罩剖视图；

图10是本发明垂直界面弹性补偿式防水密封罩剖视图。

附图中标号说明：

1—无砟轨道混凝土桥面或路面排水系统；

2—无纺布薄膜复合滑移层；

3—混凝土底座板平面排水坡；    4—CAM垫层；

5—混凝土道板；                6—侧向混凝土挡台排水坡；

7—CAM垫层水平端口；           8—滑移层端口；

9—防水密封腔；                10—混凝土底座板；

11—现浇混凝土模板；           12—构造防水密封腔成型模具；

13—脱模过程形态；             14—涤纶增强橡胶模壳；

15—橡胶海绵模芯；             16—砂浆补坡挡槛；

17—砂加气构造防水密封条；     18—高分子发泡密封条；

19—薄壁材料构造防水密封条；   20—简易防水密封罩；

21—CAM垫层垂直端口；          22—砂浆挡水槛；

 23--侧向混凝土挡台；           24—补偿式防水密封罩；

25--弹性补偿器支架。

具体实施方式

下面请按结构说明书附图，对本发明进一步进行说明。

一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，至少包括桥面、滑移层、CAM垫层，其中，所述的滑移层两端为滑移层端口8、CAM垫层的两端有CAM垫层水平端口7、CAM垫层垂直界面端口21，具体为：

所述的高速铁路无砟砼桥桥面的防水构造采用三列排水管1系统，由位于所述桥面中间和两侧的排水管组成；

所述的桥面找坡；混凝土底座板平面找坡3、侧向挡台平面找坡6、其他构件平面找坡；桥面上所有暴露部位的混凝土构件边缘的阴角、阳角均制作成弧形；

所述的滑移层端口8、CAM垫层水平端口7防水结构为：混凝土底座板10的两侧带有构造防水密封腔9；在预制混凝土道板5的两侧带有构造防水密封腔9；

所述的CAM垫层垂直界面端口21的防水结构为：在所述的CAM垫层垂直界面端口21上方，设有简易防水密封罩20或补尝试防水密封罩24和砂浆挡水槛22。

详细地解释为：如图1所示，高铁无砟砼桥桥面的构造防水实施方法：在桥面中间和两侧设置独立排水管1系统，即三列分布排水系统；桥面排水坡度3-5%为宜，混凝土底座板平面排水坡3和混凝土侧向挡台平面排水坡6以及其余构件平面坡度5-8%较为合适；排水沟的坡度1-1.5%为宜，目的是以最快速度和最短距离将雨水排出桥面；上述混凝土构件的阴角和阳角均以圆弧过渡，圆弧半径可以按照构件长、宽、高尺寸中最小尺寸的四分之一设计，但最小半径不宜小于50mm，目的是减少构件暴露接触雨水的面积、降低混凝土构件边角与内部的温湿度应力梯度，提高混凝土构件的耐久性。

如图2所示，滑移层端口8、CAM垫层水平端口7构造防水实施方法：

滑移层2构造防水实施：现浇混凝土底座板10，成型后混凝土底座板两侧带有构造防水密封腔9造型和圆弧性阳角，圆弧半径为混凝土底座板厚度300mm 的四分之一即R75mm为宜，该密封腔位于滑移层水平界面端口7上方，如图3、图4和图5的密封腔成型工艺过程：可在混凝土底座板模具底部安置构造防水密封造型模具12，该模具为可折叠形式的由涤纶纤维增强的橡胶模壳14和橡胶海绵模芯15组成，混凝土底座板完成后的脱模过程形态13为抽拉方式取出，也可以采用一次性构造防水密封成型模，成型后剔除，该成型模可以采用塑封聚苯乙烯发泡材料制成。

CAM垫层水平端口7构造防水实施：预制混凝土道板5下方带有构造防水密封腔9和圆弧性阳角，圆弧半径为混凝土道板厚度200mm 的四分之一即R50mm为宜。当预制混凝土道板现场安装后局部板段需要现场浇捣连接时，构造防水密封腔9成型可采用上述现浇混凝土底座板方法；至于为了避免预制混凝土道板防水密封构造运输损坏，则可以道板的构造防水密封腔9部位预留钢筋，在混凝土道板现场安装完毕后，再进行构造防水密封腔的接槎浇捣成型，但现场浇捣成型的构造防水密封腔与原混凝土道板间的二次成型接槎部位，应采用聚合物水泥进行抹灰设防，抹灰厚度厚度2-5mm，宽度100-150mm；对于在运行使用的连续轨道板体系需要防水改造或维修的路段，构造防水密封腔也可以采用装配形式实现，选用耐久性好、可靠、经济、便于运输和安装的材料，由工厂定型制作成构造防水密封条，进行现场固定安装，构造防水密封条可以是：采用砂加气材料制成的砂加气构造防水密封条17（如图6所示），具有轻质、耐候、便于砂浆固定的特点；也可以采用高分子发泡密封条18（如聚苯乙烯，可见图7），同样具有轻质、耐候、便于聚合物水泥安装固定；还可以采用薄壁材料制成的构造防水密封条19（如不锈钢、镀锌钢板、工程塑料及纤维增强聚合物水泥等具备防腐功能的材料，可见图8），采用机械固定法固定，采用机械固定前需要在固定部位界面批刮2-3mm厚度环氧胶泥或丙烯酸酯水泥胶泥。混凝土底座板构造防水密封腔下缘与桥面垂直距离为15-20mm为宜，外缘与滑移层端口水平距离40-60mm为宜，混凝土道板构造防水密封腔下缘与混凝土底座板面垂直距离为20-40mm为宜，外缘与CAM垫层端口水平距离60-120mm为宜。在维修中采用防水密封条配件安装前，如原有混凝土底座板面未设找坡时，安装前须在水平界面端口处先用聚合物水泥设置一道砂浆补坡挡槛16，高度为20-40mm，宽度为30-60mm，目的是防止雨水在平面排水时出现倒流现象，影响构造防水的效果，然后再固定等压构造密封条。

如图9、图10所示的CAM垫层垂直界面端口21的构造防水实施方法：混凝土道板5与侧向挡台23在接近CAM垫层部位采用砂浆的挡水槛22，挡水槛可以半径为20mm的弧形，也可以高度为20m的梯形，采用薄壁材料成型简易防水密封罩20，采用机械固定法固定在衬有3mm厚度橡胶密封垫的混凝土道板一侧，也可以采用薄壁材料成型的补偿式防水密封罩24，通过安装在混凝土挡台23上的弹性补偿器压杆25，将补偿式防水密封罩24就位。上述密封罩材料可以是镀锌钢板、工程塑料板、纤维增强聚合物水泥板。金属板密封罩长度按照CAM垫层垂直界面端口21投影长度的2倍加工。

Claims (10)

1.一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，至少包括桥面、滑移层、CAM垫层，其中，所述的滑移层两端为滑移层端口（8）、CAM垫层的两端有CAM垫层水平端口（7）、CAM垫层垂直界面端口（21），其特征在于：

所述的高速铁路无砟砼桥桥面的防水构造采用三列排水管（1）系统，由位于所述桥面中间和两侧的排水管组成；

所述的桥面找坡；混凝土底座板平面找坡（3）、侧向挡台平面找坡（6）、其他构件平面找坡；桥面上所有暴露部位的混凝土构件边缘的阴角、阳角均制作成弧形；

所述的滑移层端口（8）、CAM垫层水平端口（7）防水结构为：混凝土底座板（10）的两侧带有构造防水密封腔（9）；在预制混凝土道板（5）的两侧带有构造防水密封腔（9）；

所述的CAM垫层垂直界面端口（21）的防水结构为：在所述的CAM垫层垂直界面端口（21）上方，设有简易防水密封罩（20）或补尝试防水密封罩（24）和砂浆挡水槛（22）。

2.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：所述的混凝土侧向挡台平面找坡（6）以及其余构件平面坡度5-8%。

3.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：所述的滑移层端口（8）和CAM垫层水平端口（7）防水结构中，桥面上所有暴露部位的混凝土构件边缘的阳角均制作成弧形的圆弧半径为构件长、宽、高尺寸中最小尺寸的四分之一，且最小半径不小于50mm。

4.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：所述的CAM垫层水平端口（7）防水结构中，可用构造防水密封条代替防水密封腔（9），所述的构造防水密封条可以为砂加气构造防水密封条（17）、高分子发泡密封条（18）或薄壁材料构造防水密封条（19）。

5.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：所述的CAM垫层水平端口（7）防水结构中，现场浇捣成型的构造防水密封腔（9）与原混凝土道板间的二次成型接槎部位，使用聚合物水泥进行抹灰设防，抹灰厚度2-5mm，宽度100-150mm。

6.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：所述的CAM垫层水平端口（7）防水结构中，若采用机械固定法固定前需要在固定部位界面批刮2-3mm厚度环氧胶泥或丙烯酸酯水泥胶泥。

7.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：混凝土底座板构造防水密封腔下缘与桥面距离为15-20mm，构造防水密封腔外缘与滑移层端口（8）距离40-60mm，混凝土道板构造防水密封腔下缘与混凝土底座板面距离为20-40mm，外缘与CAM垫层端口距离60-120mm。

8.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：在维修中采用防水密封条配件安装前，如原有混凝土底座板面未设找坡时，安装前须在水平界面端口处先用聚合物水泥设置一道砂浆补坡挡槛（16），高度为20-40mm，宽度为30-60mm。

9.根据权利要求1所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：所述的CAM垫层垂直界面端口（21）的防水结构中，所述的简易防水密封罩（20）或补尝试防水密封罩（24）的密封罩材料可以是镀锌钢板、工程塑料板或纤维增强聚合物水泥板。

10.根据权利要求1或9所述的一种高速铁路无砟砼桥连续混凝土道板系统的防水构造，其特征在于：所述的CAM垫层垂直界面端口（21）的防水结构中，所述的密封罩长度按照CAM垫层垂直界面端口（21）投影长度的2倍加工。