CN108842521B - 无砟轨道与基床表层的接触层结构及其铺设方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了无砟轨道与基床表层的接触层结构及其铺设方法。所述无砟轨道包括位于所述基床表层上方的底座板和封闭层，所述封闭层位于所述底座板横向的两侧，所述接触层结构包括设于所述基床表层与所述底座板和封闭层之间的碎石粘结层、位于所述碎石粘结层上表面的第一粘结层、设于所述第一粘结层与底座板之间的第一防水结构以及设于所述第一粘结层与封闭层之间的第二防水结构；所述碎石粘结层包括第一碎石层和填充于所述第一碎石层的碎石间隙的高分子粘接剂。可见，本发明的无砟轨道与基床表层的接触层结构的结构简单，可以有效解决基床翻浆及底座板‑基床表层层间振动接触甚至脱空的问题。

Description

无砟轨道与基床表层的接触层结构及其铺设方法
技术领域
本发明涉及无砟轨道的技术领域，具体而言，涉及无砟轨道结构以及无砟轨道与基床表层的接触层结构及其铺设方法。
背景技术
国内外高铁运营实践表明：随着运营时间不断增长，在复杂自然环境和高速列车冲击荷载反复作用下，无砟轨道路基将不可避免地出现损伤、破坏等病害现象，线下工程结构缺陷和病害在无砟轨道线路中逐渐显露。我国高速铁路既有线超过总数8％的线路存在各种路基基床病害，铁路路基病害整治的任务非常艰巨。若任其发展，将有可能降低高铁轨道结构的稳定性、平顺性和承载能力，严重影响高速列车运行品质和行车安全。在高速铁路无砟轨道路基空间多层结构体系中，无砟轨道刚性结构与基床散粒体柔性介质接触层较为薄弱，工作环境复杂，在高周频列车动荷载和水等工程因素的长期作用下，级配碎石微结构损伤恶化导致无砟轨道基床接触状态劣化，引起层间动力性能蜕化。目前，已开通运营的高速铁路线路，底座板全部直接置于级配碎石表层上面，长期运营过程中，底座板与封闭层侧缝以及伸缩缝封闭材料老化开裂，地表水渗入路基内部，导致发生了以下病害：无砟轨道基床翻浆及底座板-基床表层层间振动接触甚至脱空，增加了铁路运营过程中的维护成本，影响了铁路的平顺性和舒适性，甚至威胁列车的运营安全。
无砟轨道基床接触层处于良好的工作状态是确保土质无砟轨道路基线路安全运营的关键。我国高速铁路基础设施系统的设计年限为100年，基床结构粗颗粒的力学性能，特别是无砟轨道刚性结构与散粒体介质特殊接触层的长期工作性能，直接关系到列车运营的安全性、舒适性和铁路的维护费用。
高速铁路路基基床是由基床表层和基床底层组成的2层结构。基床表层是路基直接承受列车荷载的部分，又常被称为路基的承载层或持力层。实践表明，基床表层的优劣对轨道变形影响很大。不良基床表层引起的轨道变形是良好基床表层的数倍，而且其差距随速度的提高而增大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供无砟轨道与基床表层的接触层结构及其铺设方法，以解决现有技术中存在的基床翻浆及底座板-基床表层层间振动接触甚至脱空的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无砟轨道与基床表层的接触层结构。所述无砟轨道包括位于所述基床表层上方的底座板和封闭层，所述封闭层位于所述底座板横向的两侧，所述接触层结构包括设于所述基床表层与所述底座板和封闭层之间的碎石粘结层、位于所述碎石粘结层上表面的第一粘结层、设于所述第一粘结层与底座板之间的第一防水结构以及设于所述第一粘结层与封闭层之间的第二防水结构；所述碎石粘结层包括第一碎石层和填充于所述第一碎石层的碎石间隙的高分子粘接剂。
首先，该接触层结构具有碎石粘结层，可以作为封闭基床表层的结构层，防止雨水等地表水渗入路基内部；该碎石粘结层具有横断面全铺结构，可以更好的均匀、扩散应力，保护基床表层处于良好的服役状态。其次，该接触层具有第一粘结层，可以加强第一防水结构和第二防水结构与碎石粘结层之间的粘接，提升接触层结构的稳定性。再者，所述第一防水结构可以解决底座板在温度应力作用下板体翘曲引起的离缝问题；封闭层是现有无砟轨道结构的组成部分，其主要作用是封闭路基，防止地表水渗入路基内部，但是传统封闭层由水泥混凝土或者沥青混凝土构成，其防渗性能较差，而第二防水结构可以在封闭层下方形成排水通道，用来排除渗入封闭层的地表水，防止水渗入基床表层。可见，本发明的无砟轨道与基床表层的接触层结构的结构简单，可以有效解决基床翻浆及底座板-基床表层层间振动接触甚至脱空的问题。常见的无砟轨道路基结构还包括依次设于基床表层下方的防水层和基床底层。常见的无砟轨道结构还包括依次设于底座板上方的轨道板和钢轨。
进一步地，所述基床表层包括第二碎石层，所述接触层结构还包括填充于所述第二碎石层的碎石间隙的高分子粘接剂和位于所述第二碎石层上表面的第二粘结层。由此，不仅加强基层表层与碎石粘结层之间的粘接，提升接触层结构的稳定性，而且填充于所述第二碎石层间隙的高分子粘接剂粘接碎石，从而进一步提升第二碎石层的稳定性。
进一步地，所述第二碎石层由第二级配碎石堆积而成，所述第二级配碎石中通过网孔大小为7.1mm的筛网的碎石质量分数≥58％。由此，提升基床表层的承载力。
进一步地，所述第一粘结层和第二粘结层包括高分子粘接剂。由此，提升粘接效果。
进一步地，所述高分子粘接剂为乳化沥青、聚氨酯或环氧树脂。由此，粘接效果好且易获取。
进一步地，所述第一防水结构为复合土工布；复合土工布抗拉、抗撕裂、顶破等物理力学性能指标高，具有强度高，延伸性能较好，变形模量大，耐酸碱、抗腐蚀，耐老化，防渗性能好等特点，可以有效解决底座板在温度应力作用下板体翘曲引起的离缝问题。所述第二防水结构为两层土工布，由此，排水效果好。
进一步地，所述碎石粘结层的厚度为0.5-2.5cm；所述第一碎石层由第一级配碎石堆积而成，所述第一级配碎石中通过网孔大小为1.18mm的筛网的碎石质量分数≥50％。由此，碎石粘结层封闭基床表层的效果好，可以有效保护基床表层处于良好的服役状态。
为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了一种无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法。该无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法包括以下步骤：
1)在第二碎石层的碎石间隙中倒入高分子粘接剂；
2)然后在第二碎石层的上表面撒布高分子粘接剂，形成第二粘结层；
3)然后在第二粘结层上铺设第一碎石层；
4)在所述第一碎石层的碎石间隙中倒入高分子粘接剂，即在所述第二粘结层上形成碎石粘结层；
5)在所述碎石粘结层的上表面撒布高分子粘接剂，即形成第一粘结层；
6)铺设第一防水结构和第二防水结构；
7)在所述第一防水结构上铺设底座板；在所述第二防水结构上铺设封闭层。
该无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法的工艺简单，不仅可以提升基床表层的强度，而且可以在所述基床表层与所述底座板和封闭层之间形成接触层结构，该接触层可以防止地表水渗入路基内部，解决基床翻浆及底座板-基床表层层间振动接触甚至脱空，显著降低铁路运营过程中的维护成本，提升运营安全。
进一步地，步骤2)中的高分子粘接剂的洒布量为0.7-1.5L/m2。由此，确保洒布后能渗入第二碎石层一定深度，且表面不形成流淌，或形成油膜。
进一步地，所述第一粘结层的厚度为0.3-0.6cm。由此，粘接效果好。
可见，本发明的无砟轨道与基床表层的接触层结构的结构简单，可以有效解决基床翻浆及底座板-基床表层层间振动接触甚至脱空的问题。该无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法的工艺简单，不仅可以提升基床表层的强度，而且可以在所述基床表层与所述底座板和封闭层之间形成接触层结构，该接触层可以防止地表水渗入路基内部，显著降低铁路运营过程中的维护成本，提升运营安全。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例1的无砟轨道与基床表层的接触层结构的结构示意图。
图2为图1中A处的放大图。
图3为本发明实施例2的无砟轨道与基床表层的接触层结构的结构示意图。
上述附图中的有关标记为：
1：基床表层；
2：底座板；
3：封闭层；
4：碎石粘结层；
5：第一粘结层；
6：第一防水结构；
7：第二防水结构；
8：第二粘结层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
实施例1
如图1-2所示的无砟轨道与基床表层的接触层结构，所述无砟轨道包括位于所述基床表层1上方的底座板2和封闭层3，所述封闭层3位于所述底座板2横向的两侧，该接触层结构包括设于所述基床表层1与所述底座板2和封闭层3之间的碎石粘结层4、位于所述碎石粘结层4上表面的第一粘结层5、设于所述第一粘结层5与底座板2之间的第一防水结构6以及设于所述第一粘结层5与封闭层3之间的第二防水结构7；所述碎石粘结层4包括第一碎石层和填充于所述第一碎石层的碎石间隙的高分子粘接剂。
所述第一粘结层5包括高分子粘接剂。
所述第一粘结层5中的高分子粘接剂为环氧树脂；所述填充于所述第一碎石层的碎石间隙的高分子粘接剂为聚氨酯。
所述第一防水结构6为复合土工布；所述第二防水结构7为两层土工布。
所述碎石粘结层4的厚度为2cm；所述第一碎石层由第一级配碎石堆积而成，该第一级配碎石的配比具体为：通过网孔大小为9.5mm的筛网的碎石质量分数为100％，通过网孔大小为4.75mm的筛网的碎石质量分数为95％，通过网孔大小为2.36mm的筛网的碎石质量分数为70％，通过网孔大小为1.18mm的筛网的碎石质量分数为50％，通过网孔大小为0.6mm的筛网的碎石质量分数为36％，通过网孔大小为0.3mm的筛网的碎石质量分数为25％，通过网孔大小为0.15mm的筛网的碎石质量分数为17％，通过网孔大小为0.075mm的筛网的碎石质量分数为9％。
所述基床表层1包括第二碎石层，所述第二碎石层由第二级配碎石堆积而成，其厚度为40cm。该第二级配碎石的配比具体为：通过网孔大小为45mm的筛网的碎石质量分数为100％，通过网孔大小为31.5mm的筛网的碎石质量分数为91％，通过网孔大小为22.4mm的筛网的碎石质量分数为79％，通过网孔大小为7.1mm的筛网的碎石质量分数为58％，通过网孔大小为1.7mm的筛网的碎石质量分数为29.5％，通过网孔大小为0.5mm的筛网的碎石质量分数为19.5％，通过网孔大小为0.1mm的筛网的碎石质量分数为5.5％。
该无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法，包括以下步骤：
1)在第二碎石层上铺设第一碎石层；
2)在所述第一碎石层上撒布聚氨酯，使聚氨酯充分填充第一碎石层的碎石间隙，即在所述基床表层1上形成碎石粘结层4；
3)在碎石粘结层4上撒布环氧树脂，形成厚度为0.3-0.6cm的第一粘结层5；
4)铺设第一防水结构6和第二防水结构7；
5)在所述第一防水结构6上铺设底座板2；在所述第二防水结构7上铺设封闭层3。
实施例2
与实施例1相比，本实施例的无砟轨道与基床表层的接触层结构具有的区别是：如图3所示，所述接触层结构还包括填充于所述第二碎石层的碎石间隙的高分子粘接剂和位于所述第二碎石层上表面的第二粘结层8。所述第二粘结层8与填充于所述第二碎石层间隙的高分子粘接剂均为乳化沥青。
该无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法包括以下步骤：
1)在第二碎石层上撒布乳化沥青，乳化沥青的洒布量为1.2L/m2，乳化沥青一部分渗入第二碎石层的间隙，一部分在第二碎石层的上表面固化，形成第二粘结层8；
2)然后在第二粘结层8上铺设第一碎石层；
3)在所述第一碎石层上撒布聚氨酯，使聚氨酯充分填充第一碎石层的碎石间隙，即在所述基床表层1上形成碎石粘结层4；
4)在碎石粘结层4上撒布环氧树脂，形成厚度为0.5cm的第一粘结层5；
5)铺设第一防水结构6和第二防水结构7；
6)在所述第一防水结构6上铺设底座板2；在所述第二防水结构7上铺设封闭层3。
实施例3
与实施例2相比，本实施例的无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法具有的区别是：1)在第二碎石层上撒布乳化沥青，乳化沥青的洒布量为1L/m2，使乳化沥青渗入第二碎石层的间隙；待乳化沥青固化后，在第二碎石层的上表面撒布聚氨酯，待聚氨酯固化后即形成第二粘结层8；
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.无砟轨道与基床表层的接触层结构，所述无砟轨道包括位于基床表层(1)上方的底座板(2)和封闭层(3)，所述封闭层(3)位于所述底座板(2)横向的两侧，其特征在于：所述接触层结构包括设于所述基床表层(1)与所述底座板(2)和封闭层(3)之间的碎石粘结层(4)、位于所述碎石粘结层(4)上表面的第一粘结层(5)、设于所述第一粘结层(5)与底座板(2)之间的第一防水结构(6)以及设于所述第一粘结层(5)与封闭层(3)之间的第二防水结构(7)；所述碎石粘结层(4)包括第一碎石层和填充于所述第一碎石层的碎石间隙的高分子粘接剂；所述基床表层(1)包括第二碎石层，所述接触层结构还包括填充于所述第二碎石层的碎石间隙的高分子粘接剂和位于所述第二碎石层上表面的第二粘结层(8)；所述第二碎石层由第二级配碎石堆积而成，所述第二级配碎石中通过网孔大小为7.1mm的筛网的碎石质量分数≥58%。
2.如权利要求1所述的无砟轨道与基床表层的接触层结构，其特征在于：所述第一粘结层(5)和第二粘结层(8)包括高分子粘接剂。
3.如权利要求1或2所述的无砟轨道与基床表层的接触层结构，其特征在于：所述高分子粘接剂为乳化沥青、聚氨酯或环氧树脂。
4.如权利要求1或2所述的无砟轨道与基床表层的接触层结构，其特征在于：所述第一防水结构(6)为复合土工布；所述第二防水结构(7)为两层土工布。
5.如权利要求1或2所述的无砟轨道与基床表层的接触层结构，其特征在于：所述碎石粘结层(4)的厚度为0.5-2.5cm；所述第一碎石层由第一级配碎石堆积而成，所述第一级配碎石中通过网孔大小为1.18mm的筛网的碎石质量分数≥50%。
6.无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法，包括以下步骤：
1）在第二碎石层的碎石间隙中倒入高分子粘接剂；
2）然后在第二碎石层的上表面撒布高分子粘接剂，形成第二粘结层(8)；
3）然后在第二粘结层(8)上铺设第一碎石层；
4）在所述第一碎石层的碎石间隙中倒入高分子粘接剂，即在所述第二粘结层(8)上形成碎石粘结层(4)；
5）在所述碎石粘结层(4)的上表面撒布高分子粘接剂，即形成第一粘结层(5)；
6）铺设第一防水结构(6)和第二防水结构(7)；
7）在所述第一防水结构(6)上铺设底座板(2)；在所述第二防水结构(7)上铺设封闭层(3)。
7.如权利要求6所述的无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法，其特征在于：步骤1）中的高分子粘接剂的洒布量为0.7-1.5L/m2。
8.如权利要求6所述的无砟轨道与基床表层的接触层结构的铺设方法，其特征在于：所述第一粘结层(5)的厚度为0.3-0.6cm。
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