CN111424469A - 一种路基无砟轨道内防水结构、施工方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种路基无砟轨道内防水结构、施工方法及应用，该结构为：在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层；施工方法为：抬起无砟轨道至预设高度，在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成缝隙，并对两侧进行封边；布设注浆管和排气孔；通过注浆管内将聚合物防水材料灌入缝隙内，形成一个连续、全封闭的隔水阻断层；该应用为：用于治理无砟轨道路基翻浆冒泥。本发明可在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层，其可有效限制外界水的渗入，从根本上解决了翻浆冒泥的问题，且不易复发。

Description

一种路基无砟轨道内防水结构、施工方法及应用
技术领域
本发明路基修复技术领域，涉及一种路基无砟轨道内防水结构、施工方法及应用，具体涉及用于治理无砟轨道路基翻浆冒泥的路基无砟轨道内防水结构、施工方法及应用。
背景技术
中国所营运的高速铁路中，超过70％的里程采用了无砟轨道结构。无砟轨道路基是承载轨道和列车荷载的基础，是在复杂条件下工作的土工建筑物，受到地质、水、降雨、气候、列车反复动载的作用、侵袭和影响，容易产生路基病害。铁路基床冒浆病害也已成为顽疾，是国际技术难题。造
成路基翻浆冒泥主要原因为：无砟轨道底座板(或支承层)和路基表层之间形成的吊空区内产生积水，高频列车循环荷载作用下(动荷载)，吊空区承受反复的拍打和抽吸作用，原本静止的细颗粒土与水充分混合形成泥浆，随着孔压的增大，泥浆逐渐翻冒至基床表面，形成翻浆冒泥。其多年来一直困扰着铁路养护维修人员，特别是每年雨季，铁路路基基床翻浆冒泥尤其严重。
目前，国内外就有砟轨道翻浆冒泥的整治技术开展了大量研究，根据其发生条件，可以通过改善路基土的工程性质、或根除地表水对路基面的影响、或减小路基面动应力等措施来加以整治。常用的方法有：铺设砂垫层、加设横向盲沟、用优质的砂土换填基床土、路槽排水、基床排水、提高路基填土高度、设置隔离层、采用半刚性和全刚性封闭层、铺设隔温层、灌浆加固法等。其中设置隔离层法因其适用性强成为治理路基翻浆冒泥病害的重要途径，一般采用的隔离层材料包括聚合材料(氯丁橡胶等)、土工合成材料、长纤维聚酯土工布等。
随着我国高速铁路建设的兴起，大量的无砟轨道投入运营，无砟轨道路基冒浆病害逐渐出现，尤其在我国南方地区，单元板式无砟轨道结构路基冒浆病害尤其严重。当动车通过时部分地段的混凝土底座板与基床级配碎石表层结合部有浆状物被挤出，且雨天尤为明显，甚至个别钢筋混凝土底座板局部有吊空现象。
路基冒浆已成为高速无砟轨道结构面临的最主要病害之一，但目前尚缺乏无砟轨道路基冒浆整治的成熟技术。虽然目前通过注胶、或者封闭裂缝等措施进行了冒浆整治实践。但上述措施都是临时的应急措施，注入的材料无法保证在无砟轨道与级配碎石层间形成连续的隔水阻断层；且部分整治材料经过列车疲劳荷载后出现了开裂、脱落等二次病害，整治一年后部分整治地段效果不佳，再次出现了路基冒浆等病害。采用嵌缝材料将底座板伸缩缝和线间封闭层伸缩缝进行重新填缝密封，切断水进入无砟轨道结构内部通道以及为解决雨量过大或泄水孔被脏污堵塞时，排水缓慢或完全不能排水，水从轨道的层间渗出的问题，对路基地段线间进行排水强化处理，将线间自然降水引入线间集水井，并尽快排出路基外，防止雨水渗入路基本体，尽管上述方法可以在一段时间内缓解病害，但由于这些整治工法需天窗内施工，施工质量控制难度大，且当材料、工艺选择不当，不适用于天窗时间内维修以及材料耐久性不高、外防排水效果不高等原因导致路基冒浆病害整治效果长效性不足。因此，对能够有效根治路基翻浆病害的工艺的需求极为迫切。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种路基无砟轨道内防水结构、施工方法及应用。
本发明的第一目的在于提供一种路基无砟轨道内防水结构，
在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层。
作为本发明的进一步改进，
上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层的两侧进行封边密封。
作为本发明的进一步改进，
所述隔水阻断层是由聚合物防水材料灌入上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间的缝隙内形成。
作为本发明的进一步改进，
所述聚合物防水材料的塑性膨胀率大于2％、硬化体收缩率小于0.1％，且具有不透水性。
本发明的第二目的在于提供一种上述路基无砟轨道内防水结构的施工方法，包括：
抬起无砟轨道至预设高度，在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成缝隙，并对两侧进行封边；
在无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层处设有注浆管，所述注浆管与形成的缝隙相通；
在线间封闭层、线外封闭层处设有排气孔；
通过所述注浆管内将聚合物防水材料灌入缝隙内，聚合物防水材料凝固后使上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层。
作为本发明的进一步改进，
所述无砟轨道的抬升高度的需满足列车高速运行时轨道平顺性。
作为本发明的进一步改进，
所述排气孔靠近所述无砟轨道。
本发明的第三目的在于提供一种上述施工方法的应用，所述施工方法用于治理无砟轨道路基翻浆冒泥。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明可在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层，其可有效限制外界水的渗入，从根本上解决了翻浆冒泥的问题，且不易复发。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的无砟轨道路基翻浆冒泥的示意图；
图2为本发明一种实施例公开的无砟轨道路基翻浆冒泥的整治过程示意图；
图3为本发明一种实施例公开的无砟轨道路基翻浆冒泥的整治完成示意图。
图中：
1-1、1-2，无砟轨道；2，级配碎石层；3，线间封闭层；4-1、4-2，线外封闭层；5-1、5-2，翻浆冒泥；6，抬升脱空层；7-1、7-2、7-3、7-4，排气孔；8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8、8-9，注浆管；9，隔水阻断层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
针对现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题：
1、无砟轨道与级配碎石层间关键部位无法形成一层连续的隔水阻断层，总存在一些漏点或薄弱环节，这些漏点或薄弱环节将成为新的翻浆病害点；
2、现有技术加固翻浆冒泥病害地段基床的效果差，现有整治技术无法保证级配碎石层得到统一可靠的加固，病害易复发；
3、无砟轨道自身以及无砟轨道与线间、外封闭层间接缝位置仅采取了嵌缝防水的方案，在列车荷载以及外界环境作用下，嵌缝材料脱粘后，水易渗入而导致翻浆冒泥的再次发生；
4、注入材料耐久性不高，路基冒浆病害整治效果长效性不足。
如图3所示，本发明提供一种路基无砟轨道内防水结构，该结构为：
在上层的无砟轨道1-1、1-2，线间封闭层3，线外封闭层4-1、4-2与下层的级配碎石层2之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层9。
其中，
上层的无砟轨道1-1、1-2，线间封闭层3，线外封闭层4-1、4-2与下层的级配碎石层2的两侧进行封边密封；
隔水阻断层9是由聚合物防水材料灌入上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间的缝隙内形成；进一步，聚合物防水材料的塑性膨胀率大于2％、硬化体收缩率小于0.1％，且具有不透水性。
如图1-3所示，本发明提供一种上述路基无砟轨道内防水结构的施工方法，包括：
S1、在满足列车高速运行时轨道平顺性的前提下，进行可抬升高度线形参数设计；
S2、基于设计的高度线形参数，采用注浆抬升、机械抬升等方式将无砟轨道1-1、1-2，线间封闭层3，线外封闭层4-1、4-2整体抬升至预设高度，从而在上层的无砟轨道1-1、1-2，线间封闭层3，线外封闭层4-1、4-2与下层的级配碎石层2之间形成缝隙，即抬升脱空层6；同时，除抬升方法形成抬升脱空层6外，还可采用临时全掏空和临时支撑形成抬升脱空层6，但该方法有一定的安全风险；
S3、对上层的无砟轨道1-1、1-2，线间封闭层3，线外封闭层4-1、4-2与下层的级配碎石层2的两侧进行封边；
S4、在无砟轨道1-1、1-2，线间封闭层3，线外封闭层4-1、4-2处设有注浆管8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8、8-9，注浆管与形成的抬升脱空层6相通；
S5、在线间封闭层3，线外封闭层4-1、4-2处设有排气孔7-1、7-2、7-3、7-4，其中，排气孔7-1、7-2、7-3、7-4靠近无砟轨道1-1、1-2布置；
S6、通过注浆管8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-6、8-7、8-8、8-9内将采用高流动性、高细度、高渗透性、高耐久性且能够快速固化、具有一定膨胀性的聚合物防水材灌入抬升脱空层6内，灌入的聚合物防水材料通过渗透扩散、挤压密实、粘结加固等作用，在填充抬升脱空层6的同时，将原来的翻浆冒泥5-1、5-2进行加固；最终使无砟轨道、线间、线外封闭层与基床表层级配碎石层间形成一层连续的隔水阻断层9，起到内防水、隔断进水通道的效果。
本发明还提供一种上述施工方法的应用，施工方法用于治理无砟轨道路基翻浆冒泥，即如图1所示的间断的翻浆冒泥5-1、5-2。
本发明的优点为：
本发明可在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层，其可有效限制外界水的渗入，从根本上解决了翻浆冒泥的问题，且不易复发。采用本发明的结构及施工方法在多条高铁线路的无砟轨道上进行了应用，最长的应用时间已将近4年，经上线复查，道床状态良好，翻浆冒泥问题没有复发，整治效果明显优于现有方案。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种路基无砟轨道内防水结构，其特征在于，
在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层。
2.如权利要求1所述的路基无砟轨道内防水结构，其特征在于，
上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层的两侧进行封边密封。
3.如权利要求1所述的路基无砟轨道内防水结构，其特征在于，
所述隔水阻断层是由聚合物防水材料灌入上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间的缝隙内形成。
4.如权利要求3所述的路基无砟轨道内防水结构，其特征在于，
所述聚合物防水材料的塑性膨胀率大于2％、硬化体收缩率小于0.1％，且具有不透水性。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的路基无砟轨道内防水结构的施工方法，其特征在于，包括：
抬起无砟轨道至预设高度，在上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成缝隙，并对两侧进行封边；
在无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层处设有注浆管，所述注浆管与形成的缝隙相通；
在线间封闭层、线外封闭层处设有排气孔；
通过所述注浆管内将聚合物防水材料灌入缝隙内，聚合物防水材料凝固后使上层的无砟轨道、线间封闭层、线外封闭层与下层的级配碎石层之间形成一个连续、全封闭的隔水阻断层。
6.如权利要求5所述的施工方法，其特征在于，
所述无砟轨道的抬升高度的需满足列车高速运行时轨道平顺性。
7.如权利要求5所述的施工方法，其特征在于，
所述排气孔靠近所述无砟轨道。
8.一种如权利要求5所述的施工方法的应用，其特征在于，所述施工方法用于治理无砟轨道路基翻浆冒泥。
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