CN107558309A - 一种减振隔温型单元板式无砟轨道结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种减振隔温型单元板式无砟轨道结构，包括由下而上依次铺筑的三分沥青级配碎石底基层、橡胶改性沥青层以及轨道面板层；三分沥青级配碎石底基层包括级配碎石层、沥青碎石混合料层、沥青混凝土混合料层；级配碎石层铺筑于填料和土基层上。本发明能够有效保证冻土的结构稳定性，轨道面板层能够分散上部荷载使其均布向下传递；橡胶改性沥青层能减缓高速行车产生的振动对下部结构层的影响，起到缓冲减振作用；三分沥青级配碎石底基层，空隙率由上往下逐渐变大，其中上层和中层混合料的空隙率较小，在隔绝温度对冻土层影响的同时，还能起到防水的效果；采用单元板式轨道结构，具有传力模式明确、平顺性和稳定性优良以及修复快速等优点。

Description

一种减振隔温型单元板式无砟轨道结构

技术领域

本发明涉及高速铁路和城市轨道交通技术领域，具体涉及一种减振隔温型单元板式无砟轨道结构。

背景技术

普速铁路行车速度慢，对路基的平顺性要求不髙，发生冻害时可以利用行车间隔进行维修养护以维持正常的运营。但是，随着铁路提速，尤其是高速铁路的大规模建设和运营，以及行车密度的增加，对铁路路基变形和稳定性方面的要求极高，特别是路基冻害一旦发生，引起的危害巨大。随着高速铁路在季节性冻土或高纬度、高海拔地区陆续开建和运营，冻土路基的稳定性问题日益突出。在季节性冻土地区进行铁路建设时，需严格考虑季节性冻土对工程的影响，并采取适当的防范措施以保证冻土路基的稳定性。而冻土路基的稳定性主要体现在土体的水、热、力稳定性，其稳定性评价主要包括路基热稳定性评价和路基力学稳定性评价。

现有技术的高寒铁路路基一般采用的还是Ⅰ、Ⅱ型板式无砟轨道结构。主要分为上部轨道结构(包括钢轨、扣件、轨道板或轨枕)和下部路基层状结构，下部路基层状结构包括轨道板或轨枕以下的CA砂浆层、底座层、基床表层、基床底层以及路基本体。如哈尔滨到大连的高铁采用Ⅰ型板式无砟轨道结构，针对路基出现的冻胀问题采取了路基保温的措施，保温材料在轨道板位置以外的路基顶面及边坡位置铺设，并在保温材料的上方浇筑了纤维混凝土，却仍出现了路基冻胀的现象。因此，如何保障冻土区高速铁路路基或城市轨道交通线下基础振动敏感区的稳定性，已成为迫在眉睫的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种减振隔温型单元板式无砟轨道结构，它能够保证冻土区或有减振隔温需求的高速铁路路基的结构稳定性。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种减振隔温型单元板式无砟轨道结构，包括由下而上依次铺筑的三分沥青级配碎石底基层、橡胶改性沥青层以及轨道面板层，所述三分沥青级配碎石底基层包括由下至上依次铺筑的级配碎石层、沥青碎石混合料层、沥青混凝土混合料层，所述三分沥青级配碎石底基层的空隙率由上往下逐渐变大，所述碎石层铺筑于基床填料和土基层上。

上述方案中，所述级配碎石层填筑材料为级配碎石，空隙率为15-20％，厚度为30-35cm。

上述方案中，所述沥青碎石混合料层填筑材料为沥青碎石混合料AM-13，空隙率为6-8％，厚度为20-25cm。

上述方案中，所述沥青混凝土混合料层填筑材料为细粒式连续密级配AC-10沥青混凝土，空隙率为1-3％，厚度为10-15cm。

上述方案中，所述碎石层表面喷洒有透层油，所述沥青碎石混合料层和沥青混凝土混合料层表面均喷洒有粘层油。

上述方案中，所述橡胶改性沥青层的填筑材料为AC-25沥青混凝土，AC-25沥青混凝土中的橡胶改性沥青的原材料为废旧轮胎。

上述方案中，所述橡胶改性沥青层的厚度为25-30cm。

上述方案中，所述轨道面板层的填筑材料为C60混凝土，所述轨道面板层的厚度为20-25cm。

上述方案中，所述轨道面板层的下表面与所述橡胶改性沥青层的上表面通过适配的凹槽和凸起连接。

上述方案中，所述轨道面板层采用单元板式轨道结构。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的减振隔温型单元板式无砟轨道结构能够有效保证冻土基础的结构稳定性，降低线下基础结构层厚度。轨道面板层能够分散上部列车荷载，使其均布向下传递；橡胶改性沥青层能减缓高速列车行车动荷载产生的振动对下部结构层的影响，起到缓冲减振作用；三分沥青级配碎石底基层，空隙率由上往下逐渐变大，其中，上层和中层混合料的空隙率较小，在隔绝温度对冻土层的影响同时，还能起到防水和进一步削弱动荷载的效果；下层空隙率较大，可以相对减少底层材料的用量，有利于材料的合理分配与应用，降低结构层厚度，增大净空。

进一步地，轨道面板层下边缘设有凹槽，橡胶改性沥青层上边缘设有适配的凸起，两者契合起到防滑定位作用。

进一步地，本发明结构层采用单元板式轨道结构，具有传力路径明确、平顺性和稳定性优良以及更替和修复快速等优点，为高速列车在冻土区或有减振隔温需求的地区安全舒适行驶提供了有力的线下基础保障。其中轨道面板层和橡胶改性沥青层承受竖向荷载，橡胶改性沥青层的凸台类似于传统单元板式结构中的凸形挡台，承受水平剪切荷载。施工时单元板可在轨道板工厂预制并现场拼装，施工效率高，后期维护时只需将损坏的单元板置换即可。

进一步地，本发明轨道路基结构层的竖向刚度过渡合理，较为优化，可以实现对路基面支承刚度值的有效控制。本发明的结构形式既适用于路堤，又能用于路堑。

附图说明

结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的减振隔温型单元板式无砟轨道结构的示意图；

图2是图1所示的减振隔温型单元板式无砟轨道结构A处的放大图；

图3是图1所示的减振隔温型单元板式无砟轨道结构铺设于路堤的示意图；

图4是图1所示的减振隔温型单元板式无砟轨道结构铺设于路堑的示意图。

图中：10、三分沥青级配碎石底基层；11、级配碎石层；12、沥青碎石混合料层；13、沥青混凝土混合料层；20、橡胶改性沥青层；30、轨道面板层；201、基床填料和土基层；202、列车车轮；203、钢轨。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-2所示，为本发明一较佳实施例的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，包括由下而上依次铺筑的三分沥青级配碎石底基层10、橡胶改性沥青层20以及轨道面板层30，三分沥青级配碎石底基层10包括由下至上依次铺筑的级配碎石层11、沥青碎石混合料层12、沥青混凝土混合料层13，三分沥青级配碎石底基层10的空隙率由上往下逐渐变大，级配碎石层11铺筑于基床填料和土基层201上。钢轨203直接铺设在轨道面板层30上，列车车轮202在钢轨203上运转。

进一步优化，本实施例中，级配碎石层11填筑材料为级配碎石，空隙率为15-20％，厚度为30-35cm。

进一步优化，本实施例中，沥青碎石混合料层12填筑材料为沥青碎石混合料AM-13，空隙率为6-8％，厚度为20-25cm。

进一步优化，本实施例中，沥青混凝土混合料层13填筑材料为细粒式连续密级配AC-10沥青混凝土，空隙率为1-3％，厚度为10-15cm。

三分沥青级配碎石底基层10的上、中、下三分层的空隙率由上往下逐层增大，上层和中层混合料的空隙率较小，可起到防水和隔温效果，下层混合料的空隙率较大，可以相对减少三分沥青级配碎石底基层10底层材料的用量，有利于材料的合理分配与应用，降低结构层厚度。

进一步优化，本实施例中，级配碎石层11表面喷洒有透层油，沥青碎石混合料层12和沥青混凝土混合料层13表面均喷洒有粘层油。优选地，选用乳化沥青为透层油，用量为1.0-2.0L/m²，通过调节稀释剂的用量或乳化沥青的浓度得到适宜的粘度，基质沥青的针入度通常宜不小于100(1/10mm)；粘层油采用快裂或中裂乳化沥青，采用AH-90号基质沥青，与主层沥青混合料相同，用量为0.3-0.6L/m²。

进一步优化，本实施例中，橡胶改性沥青层20的填筑材料为AC-25沥青混凝土，AC-25沥青混凝土中的橡胶改性沥青的原材料为废旧轮胎。以废弃轮胎为原材料，制作橡胶改性沥青并配制AC-25混凝土，因为废旧轮胎中含有丁苯橡胶(SBR)、天然橡胶等多种高分子聚合物以及各类添加剂，这些添加剂均为改善沥青混合料性能的有效成分，其中丁苯橡胶(SBR)改性剂，具有较好的低温抗裂性能和较好的黏结性能，与矿料具有良好的粘结性，特别适应高寒地区使用。同时能够增加对废弃材料的重利用，起到治理污染、节约资源、综合利用大量废旧物的作用，符合可持续发展的要求。橡胶改性沥青具有优良的弹性恢复性能以及低温延度，其混合料具有优异的变形恢复性能、低温柔韧性、低温抗疲劳耐久性抗水损坏性能和抗裂性能等，有利于减缓竖向荷载的传递，降低对下部结构层的振动影响。

进一步优化，本实施例中，橡胶改性沥青层20的厚度为25-30cm。

进一步优化，本实施例中，轨道面板层30的填筑材料为C60混凝土，有效起到分散缓冲上部荷载的作用，轨道面板层30的厚度为20-25cm。

进一步优化，本实施例中，轨道面板层30的下表面与橡胶改性沥青层20的上表面通过适配的凹槽和凸起连接，能够有效避免层间滑移。

进一步优化，本实施例中，减振隔温型单元板式无砟轨道结构的轨道面板层30采用单元板式轨道结构，传力路径明确，且有利于后期的换板与维护。

本发明轨道路基结构层的竖向刚度过渡合理，较为优化，可以实现对路基面支承刚度值的有效控制。本发明的结构形式既适用于路堤，又能用于路堑，分别见图3-4。

依据我国气候分区表和各标号沥青的主要技术指标，本发明各沥青混合料层的基质沥青采用AH-90，要求针入度(25℃、5s、100g)为60-80(1/10mm)，延度(5℃、5cm/min)≥30cm，软化点＞55℃。

各层沥青混合料级配参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)和《高速铁路设计规范》(TB 10621-2014)相关规定，具体的筛选值参见表1至表4。

表1：橡胶改性沥青层级配(AC-25)

表2：沥青混凝土混合料层级配(AC-10)

表3：沥青碎石混合料层级配(AM-13)

表4：级配碎石混合料层级配(AM-30)

本发明的减振隔温型单元板式无砟轨道结构的施工方法如下：

铺设时先对土基层进行浅挖，然后分层铺设。施工顺序为：浅挖土层→清扫表面→机械除尘→三分底基层下层→喷洒透层乳化沥青→养护→三分底基层中层→洒布粘层油→三分底基层上层→洒布粘层油→橡胶沥青混凝土层→洒布粘层油→水泥混凝土面板层。透层油施工前，彻底清扫干净基层顶面，保持清洁，平整度满足要求并经过验收合格后进行透层施工；透层乳化沥青用洒布车喷洒，待其充分渗透、破乳彻底蒸发后再进行封层施工，期间人工找补、养护，并严禁车辆和行人通过；粘层油宜在当天洒布，待乳化沥青破乳、水分蒸发完成后，紧跟着铺筑沥青层，确保粘层不受污染，寒冷季节分两次喷洒。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多其他形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，包括由下而上依次铺筑的三分沥青级配碎石底基层、橡胶改性沥青层以及轨道面板层，所述三分沥青级配碎石底基层包括由下至上依次铺筑的级配碎石层、沥青碎石混合料层、沥青混凝土混合料层，所述三分沥青级配碎石底基层的空隙率由上往下逐渐变大，所述碎石层铺筑于基床填料和土基层上。

2.根据权利要求1所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述级配碎石层填筑材料为级配碎石，空隙率为15-20％，厚度为30-35cm。

3.根据权利要求2所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述沥青碎石混合料层填筑材料为沥青碎石混合料AM-13，空隙率为6-8％，厚度为20-25cm。

4.根据权利要求3所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述沥青混凝土混合料层填筑材料为细粒式连续密级配AC-10沥青混凝土，空隙率为1-3％，厚度为10-15cm。

5.根据权利要求4所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述碎石层表面喷洒有透层油，所述沥青碎石混合料层和沥青混凝土混合料层表面均喷洒有粘层油。

6.根据权利要求1所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述橡胶改性沥青层的填筑材料为AC-25沥青混凝土，AC-25沥青混凝土中的橡胶改性沥青的原材料为废旧轮胎。

7.根据权利要求6所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述橡胶改性沥青层的厚度为25-30cm。

8.根据权利要求1所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述轨道面板层的填筑材料为C60混凝土，所述轨道面板层的厚度为20-25cm。

9.根据权利要求1所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述轨道面板层的下表面与所述橡胶改性沥青层的上表面通过适配的凹槽和凸起连接。

10.根据权利要求1所述的减振隔温型单元板式无砟轨道结构，其特征在于，所述轨道面板层采用单元板式轨道结构。