CN108625228B - 一种耐候沥青混凝土无砟轨道结构 - Google Patents

一种耐候沥青混凝土无砟轨道结构 Download PDF

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    • E01B1/002—Ballastless track, e.g. concrete slab trackway, or with asphalt layers

Abstract

本发明涉及一种无砟轨道结构，包括底座板以及设置在所述底座板下，用于承载所述底座板的基床表层，其特征在于，所述无砟轨道结构还包括设置在所述基床表层与所述底座板之间的隔离层，所述隔离层以所述底座板的伸缩缝为中心线，呈对称布置在所述基床表层上，所述中心线两侧的所述隔离层的宽度分别与所述底座板等宽，所述中心线任意一侧的所述隔离层的纵向长度根据所述基床表层材料在所述底座板伸缩缝附近的应变情况进行调节。

Description

一种耐候沥青混凝土无砟轨道结构
技术领域
本发明涉及高速铁路的路基结构技术领域，特别涉及一种耐候沥青混凝土无砟轨道结构。
背景技术
随着近年来高速铁路的迅速发展，高速列车运营安全对铁路轨道的平顺性和耐久性要求也越来越高。无砟轨道作为当前世界的先进轨道技术，不仅精度高，而且稳定性好，特别适用于行驶速度达到200km/h之上的高速列车。
现有的无砟轨道结构，自上而下一般包括底座板、基床表层、基床底层以及路基本体，其中底座板用于直接承载轨道。
由于无砟轨道结构的设计使用年限较长，需要一种耐久性好并且成本较低的无砟轨道结构。
发明内容
本发明提供一种无砟轨道结构，包括底座板以及设置在所述底座板下，用于承载所述底座板的基床表层，其特征在于，所述无砟轨道结构还包括设置在所述基床表层与所述底座板之间的隔离层，所述隔离层以所述底座板的伸缩缝为中心线，呈对称布置在所述基床表层上，所述中心线两侧的所述隔离层的宽度分别与所述底座板等宽，所述中心线任意一侧的所述隔离层的纵向长度根据所述基床表层材料在所述底座板伸缩缝附近的应变情况进行调节。
优选的，所述隔离层由至少一层土工布和至少一层土工膜组合而成的复合土工膜构成。
优选的，所述隔离层由双层“一布一膜”构成，并按照布-膜-膜-布的布置顺序铺设在所述沥青混凝土层上。
优选的，所述隔离层由“两布一膜”构成，并按照土工布-土工膜-土工布的布置顺序铺设在所述沥青混凝土层上。
优选的，所述隔离层由“一布一膜”构成，并按照土工布-土工膜的布置顺序铺设在所述沥青混凝土层上。
优选的，所述土工布是无纺布或有纺布。
优选的，所述复合土工膜需满足：单位面积质量为600-1000g/m2；膜材厚度为0.4-0.6mm；撕破强力不小于0.4kN，断裂强度不小于14kN/m；断裂伸长率不小于30％，耐静水压规定值不小于0.6Mpa。
优选的，其特征在于，所述中心线任意一侧的所述隔离层的纵向长度是1.0米-1.5米。
优选的，所述中心线任意一侧的所述隔离层的纵向长度是1.2米。
优选的，所述基床表层包括沥青混凝土层和级配碎石层，所述沥青混凝土层全断面铺设在所述级配碎石层上。
相对于现有技术，本发明取得了如下有益技术效果：本发明提供的无砟轨道结构，通过在基床表层(例如沥青混凝土层)和底座板之间设置隔离层，能够有效降低底座板伸缩缝对基床表层的应变影响，防止基床表层发生撕裂；特别的，还针对全断面铺设的沥青混凝土层，根据底座板对其的应变影响，优选提供了隔离层需要铺设的最佳尺寸，在节约成本的同时，保证了隔离效果；并且，还提供了针对铺设了隔离层的基床表层的加固措施，有效防止了加设隔离层后，沥青混凝土层与级配碎石层发生相对移动，提高了基床表层的使用寿命，保证了无砟轨道的长期耐久性。
附图说明
图1是本发明优选实施例提供的无砟轨道的结构示意图。
图2是本发明优选实施例提供的隔离层结构局部放大示意图。
图3是本发明优选实施例提供的无砟轨道结构铺设示意图。
图4是本发明提供的隔离层铺设范围对沥青混凝土层应变降幅的影响曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
无砟轨道路基的防水封闭效果对其是否能保持长期的耐久性和稳定性至关重要，而降水入渗基床是路基软化、翻浆冒泥主要原因，同时也是路基冻胀产生的重要根源。现有的无砟轨道路基防水措施主要是采用在线间和路肩设置纤维水泥混凝土的功能层进行封闭，但是受材料所限，经常发生开裂、剥蚀等劣化问题，同时各种纵横向结构缝的处理不当，易造成大气降水入渗，产生翻浆和冻胀等问题，影响了线路的平顺性。
随着高速铁路技术的发展，采用沥青混凝土材料作为作防水封闭层得了较好的应用效果，大幅度减少基床病害的发生，但是受材料研究、设计方法和施工控制等方面的局限，其具体技术细节尚需进一步完善，特别是对于采用沥青混凝土材料以全断面形式铺设在基床表层的无砟轨道，较易受到底座板振动的影响而产生应变，造成基床表层发生裂缝等，甚至导致无砟轨道出现运营风险。
发明人根据多年的高铁建设实践发现，由于在相邻两块底座板之间设置了考虑热胀冷缩影响的伸缩缝结构，使得基床表层所受的撕裂病害主要集中在相邻两块底座板的伸缩缝处，再结合发明人对基床表层的受力分布的分析结果，进一步证实了，相对于基床表层的其它位置，在靠近伸缩缝处基床表层所受的应力更加集中。为了解决上述问题，发明人提出了一种无砟轨道结构，不仅能够降低底座板因伸缩缝与基床表层之间的摩擦，提高无砟轨道的稳定性；其铺设成本也相对较低，有利于在高速铁路建设过程中推广使用。
图1是本发明优选实施例提供的无砟轨道的结构示意图，如图1所示，该无砟轨道结构包括用于承载无砟轨道轨道板的底座板1，依次由沥青混凝土材料层3和级配碎石层4构成的用于承载底座板1的基床表层，以及设置在底座板1与沥青混凝土层3之间的隔离层2，其中，设置于级配碎石层4上的沥青混凝土层3用于防水封闭，隔离层2用于降低底座板1与沥青混凝土层3之间摩擦，并减少因两个相邻底座板1在伸缩缝处产生的振动所引起的沥青混凝土3的应变。
该隔离层2可由土工复合材料构成，土工复合材料的原材料是指由煤、石油、天然气或石灰石中提炼出来的化学物质制成的高分子聚合物(Polymer)，例如，聚乙烯(PE)、聚酯(PET)、聚酰胺(PER)、聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)、氯化聚乙烯(CPE)、聚苯乙烯(EPS)等。
图2是本发明优选实施例提供的隔离层结构局部放大示意图，如图2所示，上述设置在沥青混凝土层3和底座板1之间的隔离层2可采用复合土工膜(即“两布两膜”)构成，复合土工膜采用高强度高分子聚合物膜上覆土工织物而成，在铺设时使两个土工膜层相对，即上层土工织物的上表面与底座板1的下表面相接触，下层土工织物的下表面与级配碎石层4的上表面相接触，由上到下总体呈现“布—膜—膜—布”的分布形式，单层厚度为不小于0.25毫米，延展率为25％-100％。
在本发明的一个实施例中，上述隔离层2可以采用满足下表1所示的性能指标及技术要求的复合土工膜材料。
Figure BDA0001658238520000041
表1复合土工膜性能指标及技术要求
根据本发明的一个方面，还提供一种无砟轨道结构的铺设方法，图3本发明优选实施例提供的无砟轨道结构铺设示意图，如图3所示，铺设方法具体如下：
首先，以底座板1的伸缩缝(例如20毫米的伸缩缝)为中心线，在中心线两侧对称布置隔离层2；
其次，隔离层2的布置顺序为：土工布-土工膜-土工膜-土工布，即使两个光面相对；
最后，在中心线两侧铺设的隔离层2的尺寸可以与底座板1等宽，纵向长度可以根据基床表层的材料(例如沥青混凝土材料)在两个相邻底座板1的伸缩缝附近的应变情况任意调节。
以沥青混凝土层3为例，图4是本发明提供的隔离层铺设范围对沥青混凝土层应变降幅的影响曲线图，如图4所示，发明人通过大量实验发现，针对底座板1伸缩缝附近的沥青混凝土层3，底座板1对其造成的应变影响会随着隔离层2纵向(即沿轨道的延伸方向)铺设的长度的增加而大幅度降低，并且在铺设长度达到一定值后逐渐稳定，
基于上述情况，发明人经过仿真分析发现，对于不小于0.08米厚的沥青混凝土层3来说，上述隔离层2的纵向铺设长度可以选择为在底座板1的伸缩缝两侧各铺设1.0米-1.5米，优选为1.2米。
在本发明的一个实施例中，上述隔离层2可采用两布一膜材料代替双层一布一膜，按照土工布-土工膜-土工布的顺序布置；或者还可采用单层的一布一膜材料，按照土工布-土工膜的顺序布置
通过利用上述隔离层2结构，可以大幅度降低沥青混凝土层3与底座板1接触面的直接摩擦，有效改善沥青混凝土层3的受力状态，防止受应变产生的撕裂等问题，提高沥青混凝土层3的使用寿命，降低维护成本，从而提升无砟轨道的长期耐久性。
另外，为了提升本发明提供的隔离层2的隔离效果，还可以加固沥青混凝土层3和级配碎石层4之间的相对稳定性，从而能够在利用本发明提供的隔离层2减少沥青混凝土层3与底座板1之间的摩擦的同时，使沥青混凝土层3仍然能够保证与级配碎石层4的相对固定。
尽管在上述实施例中，采用了铺设在沥青混凝土层3上的不小于1.2米长的隔离层2进行了举例来说明本发明提供的无砟轨道结构，但本领域普通技术人员应理解，在其它实施例中，还可以根据无砟轨道的实际铺设的基床表层材料以及地理环境要求，调整隔离层2的铺设宽度及长度来使其满足隔离的要求；另外，上述用于固定沥青混凝土层3与级配碎石层4的方式还包括但不限于洒透层沥青油等；同时，上述复合土工膜还可以采用多种类型以及数量的土工布和土工膜组合而成，例如三层无纺布或有纺布与土工膜的组合等。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (8)

1.一种无砟轨道结构，包括底座板以及设置在所述底座板下用于承载所述底座板的基床表层，其特征在于，所述基床表层包括沥青混凝土层和级配碎石层，所述沥青混凝土层全断面铺设在所述级配碎石层上，所述无砟轨道结构还包括设置在所述基床表层与所述底座板之间的隔离层，所述隔离层以所述底座板的伸缩缝为中心线，呈对称布置在所述基床表层上，所述中心线两侧的所述隔离层的宽度分别与所述底座板等宽，所述中心线任意一侧的所述隔离层的纵向长度根据所述基床表层材料在所述底座板伸缩缝附近的应变情况进行调节，所述中心线任意一侧的所述隔离层的纵向长度是1.0米-1.5米。
2.根据权利要求1所述的无砟轨道结构，其特征在于，所述隔离层由至少一层土工布和至少一层土工膜组合而成的复合土工膜构成。
3.根据权利要求2所述的无砟轨道结构，其特征在于，所述隔离层由双层“一布一膜”构成，并按照土工布-土工膜-土工膜-土工布的布置顺序铺设在所述沥青混凝土层上。
4.根据权利要求2所述的无砟轨道结构，其特征在于，所述隔离层由“两布一膜”构成，并按照土工布-土工膜-土工布的布置顺序铺设在所述沥青混凝土层上。
5.根据权利要求2所述的无砟轨道结构，其特征在于，所述隔离层由单层“一布一膜”构成，并按照土工布-土工膜的布置顺序铺设在所述沥青混凝土层上。
6.根据权利要求2至5任一项所述的无砟轨道结构，其特征在于，所述土工布是无纺布或有纺布。
7.根据权利要求2所述的无砟轨道结构，其特征在于，所述复合土工膜需满足：单位面积质量为600-1000g/m2；膜材厚度为0.4-0.6mm；撕破强力不小于0.4kN，断裂强度不小于14kN/m；断裂伸长率不小于30％，耐静水压规定值不小于0.6Mpa。
8.根据权利要求1所述的无砟轨道结构，其特征在于，所述中心线任意一侧的所述隔离层的纵向长度是1.2米。
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