CN105735055A - 渗吸排水法 - Google Patents

Abstract

渗吸排水法，即针对铁路有砟轨道道床翻浆冒泥病害，用疏导的方法，对翻浆冒泥地段排水系统进行局部再造，利用道床本体中水的毛细作用及排水材料的渗吸功能，将道床中的饱和水有组织地导出路基的过程；具体实施为：首先在翻浆冒泥处轨枕之间开出一定深度且与轨枕同向的盲沟，于盲沟底部铺设一层“集水沙床”，由于盲沟的漏斗效应，道床中的饱和水被快渗到“集水沙床”中，水与土、渣随即被快速分离；然后通过埋设在“集水沙床”中的“渗吸排水管”，将水与沙床快速分离并持续排至侧沟，从而达到道床中的饱和水被引出路基的目的。本发明分三步排水，排水系统不淤堵，具有主动吸排水，无石渣泥土流失，安全可靠，能有效整治道床翻浆冒泥病害等特点。

Description

渗吸排水法

技术领域

本发明涉及一种铁路有砟轨道道床病害治理的新方法，具体涉及一种针对铁路有砟轨道道床翻浆冒泥整治的“渗吸排水法”。

背景技术

铁路道床翻浆冒泥，是基床土受地表水或地下水的渗透软化后形成的泥浆，在列车交变动荷载作用下沿着道床中道碴的空隙向上涌出泥浆的一种病害现象。道床翻浆冒泥导致陷槽或碴囊，陷槽或碴囊的发展使基床抗剪强度下降，致使路肩隆起或边坡外挤，翻浆冒泥板结后严重消弱道床的既有弹性，引起轨道不平顺，恶化了列车运行条件，对行车安全带来严重影响。

铁路道床翻浆冒泥形成的主要原因是：道床与基床结合部位的饱和水未能及时排除而引发。近年来广泛采用的土工膜（板）封闭层或无纺土工纤维渗滤层的办法，虽然有隔离地表水、过滤基面水和均布基面应力等功效，但依然存在局限性。如排水系统易淤堵且施工开挖面大、列车须限速等问题无法规避。

本发明“渗吸排水法”体现了“精准开挖，快速导水”的特点，特别适用于零星地段的道床翻浆冒泥处理。它无须大开大挖，无需列车限速，施工安全，灵巧机动，安装便捷，一次整治到位，可以基本根治道床翻浆冒泥病害。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是铁路有砟轨道道床翻浆冒泥病害的整治。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种“渗吸排水法”。

一、本发明“渗吸排水法”的描述

针对铁路有砟轨道道床翻浆冒泥病害，用疏导的方法，对翻浆冒泥地段排水系统进行局部再造，利用道床本体中水的毛细作用及排水材料的渗吸功能，将道床中的饱和水有组织地导出路基的过程；具体实施为：首先在翻浆冒泥处的轨枕之间开出盲沟（U型），于盲沟底部铺设一层“集水沙床”，由于盲沟的漏斗效应，道床中的饱和水被快渗到“集水沙床”中，再通过埋设在集水沙床中的“渗吸排水管”，将水与沙床快速分离并持续排至侧沟，从而达到道床中的饱和水被引出路基的目的。

二、本发明“渗吸排水法”的原理

第一步：水土分离。在盲沟的漏斗效应下，让道床中的饱和水快渗到“集水沙床”中，首先完成水与土、砟的快速分离。

第二步：水沙分离。当盲沟中的“集水沙床”饱含水分时，埋设在集水沙床中的“渗吸排水管”，在水的毛细力作用下将水吸入其表面的“Ω”导水槽中。

第三步：水床分离。渗吸排水管表面“Ω”导水槽中的水利用管道坡度落差排出侧沟时，“Ω”导水槽内形成虹吸力，对沙床中的水体产生负压，又促使水流继续进入“Ω”导水槽。这一过程反复循环，对集水沙床中的饱和水形成了即吸即排的连续过程，从而实现水与沙床的快速、持续分离。如图1所示。

三、本发明渗吸排水法盲沟的布置原则

①开挖原则。盲沟开挖时不动轨道，且轨枕下面不开挖。如图2所示。

②疏密组合原则。根据基床翻浆冒泥不同状况，可分三大类型布置盲沟：

Ⅰ类（严重翻冒段）：轨枕间连片冒出泥浆的。这种情况，轨枕间“逐垄布置”盲沟。盲沟间距与轨枕间距相等，一般为0.6米。

Ⅱ类（一般翻冒段）：轨枕间不连续翻冒的。轨枕间可“隔一布一”（隔一垄布一条盲沟），盲沟间距一般为1.2米；“隔二布一”，盲沟间距一般为2.4米；“隔三布一”，盲沟间距一般为3.0米。

类（交替翻冒段）：在实际应用中，若Ⅰ类Ⅱ类状况交替出现，可采取混合布置。

四、本发明渗吸排水管布置模型

根据盲沟布置原则，可以设计出渗吸排水管布置模型：

Ⅰ类（严重翻冒点）：轨枕间逐垄布置。

Ⅱ类（一般翻冒点）：轨枕间隔垄布置，即“隔一（垄）布一”、“隔二（垄）布一”等。

Ⅲ类（交替翻冒段）：轨枕间混合布置。

如图3所示。

五、本发明渗吸排水法所使用的材料

1、渗吸排水管。在渗吸排水法施工中，须使用到一种专用材料，即“渗吸排水管”。它是针对传统的排水导滤材料和工法容易淤堵而失效的问题，推出的一种新工艺、新材料。该材料从排水机理上进行了大胆的改良和创新，将土碴层中普遍存在的水的毛细升力、表面张力、重力等加以合理运作，在排水过程中使渗吸排水管因负压作用产生虹吸现象，达到“水土分离、有水即吸即排”等多重效果。同时，通过渗吸排水管“Ω”外形设计，内大外小，能保证渗流水被通畅排走，并能有效防止排水管附近土壤内破坏性流速的出现，防止土壤细粒被带出。如图4所示。

、渗吸排水管功能

2.1毛细功能：由于“集水沙床”中水的毛细力作用，水被吸入到“Ω”导水槽内，为“水沙分离”创造条件；

2.2虹吸功能：导水槽内水的流出，反过来产生了对“集水沙床”中水体的负压而形成虹吸力，促使沙床里的水持续流入导水槽，循环往复；

2.3过滤功能：渗吸排水管表面内大外小的“Ω”沟槽，能阻止基床中粒径大于0.05mm的土砂流失，保持了基床的稳定性；

2.4封闭功能：渗吸排水管封闭性设计，能阻止管内积水倒流浸泡基床。

、渗吸排水管特点

3.1不淤堵：有别于传统穿透过滤性排水设计方法，利用毛细力和重力现象实现土水分离效果。

3.2主动排水：利用毛细力、重力自动排水并自动形成虹吸现象，有效增进排水效果。

3.3高渗透性：渗吸排水管表面排水带开槽率一般在20%~25%，有效吸水面积大，理论渗透系数达0.2cm/s。

3.4抗压能力强：渗吸排水管呈拱形结构，可有效分散应力，试验表明其抗压力达30kgf/cm²。

3.5施工便捷：组装简单，对场地适应力能强，辅材少。

3.6费效比高：渗吸排水管“Ω”排水表层为耐候性复合塑料，主管为PVC材料，耐腐蚀性好，不易老化，使用年限长，综合比较费效比远高于传统材料。

、材料规格

5、不同类型排水管排水量比较

六、本发明渗吸排水法所使用的“集水沙床”

1.集水沙床的作用：在盲沟底部铺设一层中粗沙层，即反虑积水砂层，它的作用有二：一是让道床和基床的积水快渗到“集水沙床”中，完成水与土、砟的快速分离；二是为“渗吸排水管”创造一个持续排水且不淤堵的小环境。

2.级配沙的筛选：河沙，粒径0.35-0.5mm，必须过筛清洗。

七、本发明渗吸排水法的技术特点

1、设计精巧，分三步排水，排水系统不淤堵。即第一步：利用盲沟的漏斗效应实现水土、渣的分离；第二步：利用盲沟中“集水沙床”的透水性让水吸入渗吸排水管“Ω”导水槽内，实现水沙分离；第三步：“Ω”导水槽内的水持续排出侧沟，实现水与道床的分离。

2、主动吸排水，有水即吸即排，无积水隐患。

3、基床无石渣泥土流失，避免线路空吊、沉降等安全隐患。

4、安全可靠，布管便捷，排水效果持久。

八、本发明渗吸排水法兼顾对道床和基床翻浆冒泥的整治。

翻浆冒泥病害，分为道床性的和基床性两种。在翻浆冒泥病害地段的基床土和路基土中，通常会发育出一些“翻浆冒泥通道”，有的翻冒通道尚未穿透砂垫层和道碴层；有的穿透了砂垫层但尚未穿透道碴层；有些则完全穿透了砂垫层和道碴层，且在道碴面上可见翻冒出来的浆液。针对上述不同情况，采取不同的布管设计，通过渗吸排水管把道床或基床中的饱和水导出路基，以阻止道床翻冒通道的发育，这就是渗吸排水法要解决的课题。

附图说明

图1为本发明渗吸排水法的原理示意图；

图2为本发明所述盲沟的开挖示意图；

图3为本发明所述渗吸排水管布置模型；

图4为本发明所述渗吸排水管的结构示意图；

图5为本发明实施例中所述“带状水囊”与盲沟集水简化示意图；

图6为本发明实施例中所述渗吸排水管“一拖四布置”模型；

图7为本发明实施例中所述渗吸排水管“一拖四布置”主管安装剖面图；

图8为本发明实施例中所述渗吸排水管“一拖四布置”副管安装剖面图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

【实施例】

本次整治翻浆冒泥范围：沪昆上行线K1631+840～K1631+950

1、病害调查：本段属于曲线路段，经挖探发现，该段翻浆冒泥状况比较复杂，既有道床翻冒，又夹杂有基床翻冒，典型情况是K1631+850～880下股沿轨枕头下分布有一处宽1m、长30m、深度10cm的“带状水囊”（带状含水层）。如图5所示。

、整治方法：采取综合布管设计，碍于场地导水方向的限制，本处组合使用“逐垄布置”、“一拖四布置”。

整治原理：利用盲沟的“漏斗效应”，切断“带状水囊”的过水通道，使“带状水囊”中的积水快渗到盲沟的“集水沙床”中，进而通过“集水沙床”中的渗吸排水管持续将水排入侧沟，从而阻断“带状水囊”的进一步发育并使其逐渐消失；

2.2盲沟布置

①针对轨枕间连续翻浆冒泥，且冒泥点沿“下股轨枕头→道心→上股轨枕头”分布的，采用“逐垄布置”，即每垄均开设盲沟。

②针对轨枕间连续翻浆冒泥，且冒泥点沿下股轨枕头处成“带状分布”的区域，采用“一拖四布置”，即以5垄为一单元，每单元布1根主渗吸管，布4根副渗吸管，布1根集水管。导水方向为：先将轨枕头处积水经副渗吸管汇集至集水管内，再经主渗吸管排至侧沟。副管与主管导水方向相反。如图6所示。

③主渗吸排水管盲沟尺寸：盲沟上部宽350mm，底部250mm，深度轨枕下350+200mm；坡度比3%。

④副渗吸排水管盲沟尺寸：上部宽350mm，底部宽250mm，深470mm，长度1.0m，坡度比3%（与主管放坡方向相反）。

⑤集水管盲沟尺寸：与轨道同向，距离轨枕头300mm；集水管盲沟上部宽350mm，底部宽200mm，深540mm，长度3m，施工时须保证集水管安装水平。

渗吸排水管安装

①盲沟挖好后，在沟底垫上一层5-8cm厚，粒径为0.3-04mm的中沙层，沙层适度压实。

②铺设主渗吸排水管：每根长3×2m（中间用扣件连接），管径￠67mm，坡度比3%，顶部用三通与“集水管”连接。如图7所示。

③铺设副渗吸排水管：4根，每根长1m，管径￠67mm，坡度比3%（与主管放坡方向相反），分别用三通与“集水管”连接。如图8所示。

集水管安装

①集水沟槽底部垫上3-5cm厚，粒径为0.3-04mm的中沙层，集水管必须保证水平；

②集水管通过异型三通，逐一与渗吸排水管连接牢靠。

盲沟回填

①渗吸排水管和集水管安装好以后，用中粗沙向盲沟回填15cm，压实；

②盲沟更换新道砟至轨枕面；

③全面捣固；检测轨道几何尺寸。

其他事项

①施工完成后，进行沉降观测并养护；

②施工完工后，对该段路基的含水量与排水量进行观测对比。

、渗吸排水管透水流量数据采集

Claims (5)

1.渗吸排水法，其特征在于，针对铁路有砟轨道道床翻浆冒泥病害，用疏导的方法，对翻浆冒泥地段排水系统进行局部再造，利用道床本体中水的毛细作用及排水材料的渗吸功能，将道床中的饱和水有组织地导出路基的过程；具体实施为：首先在翻浆冒泥处轨枕之间开出一定深度且与轨枕同向的盲沟，于盲沟底部铺设一层“集水沙床”，由于盲沟的漏斗效应，道床中的饱和水被快渗到“集水沙床”中，水与土、渣随即被快速分离；然后通过埋设在“集水沙床”中的“渗吸排水管”，将水与沙床快速分离并持续排至侧沟，从而达到道床中的饱和水被引出路基的目的。

2.根据权利要求1所述的渗吸排水法，其特征在于：所述盲沟为U型盲沟。

3.根据权利要求1或2所述的渗吸排水法，其特征在于：根据基床翻浆冒泥不同状况，分三大类型布置盲沟：

Ⅰ类：如果轨枕间连片翻浆冒泥的情况，轨枕间“逐垄布置”盲沟，盲沟间距与轨枕间距相等；

Ⅱ类：如果轨枕间不连续翻浆冒泥的情况，轨枕间采用“隔一布一”、“隔二布一”或“隔三布一”；

类：在实际应用中，若Ⅰ类Ⅱ类状况交替出现，采取混合布置。

4.根据权利要求3所述的渗吸排水法，其特征在于：根据盲沟布置原则，设计出渗吸排水管布置模型：

Ⅰ类：轨枕间逐垄布置；

Ⅱ类：轨枕间隔垄布置；

Ⅲ类：轨枕间混合布置。

5.根据权利要求4所述的渗吸排水法，其特征在于：所述“渗吸排水管”为管壁上设有“Ω”形条状毛细孔的排水管。