CN113756137A - 一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基 - Google Patents
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Abstract
一种寒区高速铁路防冻胀‑减隔震路基，属于铁路路基技术领域。路堤的上端铺设有基床，基床的上端铺设有弹性减振层，且基床与弹性减振层之间铺设有级配碎石层以及防冻胀层，防冻胀层设置在级配碎石层的中部，弹性减振层的上端铺设有轨道板。本发明可以减少路基的冻胀深度，提高路基强度，提高抗渗抗冻性能，减小开裂，补充材料间隙，在材料内部形成三维防水网络，起到降低材料吸水率的作用，减少冷量的传入，具有良好的保温效果，有效减小路基中部土体季节冻结深度，结构设计合理、安全可靠、减隔振和防冻胀效果好，可以有效地降低路基季节冻结深度，减少路基冻胀，提高季冻区路基的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，属于铁路路基技术领域。
背景技术
我国季节性冻土区分布广泛，随着我国铁路建设事业的快速发展，近年来铁路项目陆续向高纬与高寒地区扩展。然而，高纬与高寒地区铁路建设面临两个技术难题：
一是高寒多年冻土地区铁路路基易出现冻胀、融沉等不良病害。
路基冻胀的主要原因是高寒环境下，路基中的水在温差聚水作用下，温度较高的水向温度较低的土层方向转移，水分迅速聚集并逐渐形成聚冰层，从而引起轨道不平顺，进而降低乘客的舒适度。
二是由于路面的不平整性以及车辆发动机的自身振动，车辆行驶时会对路面产生冲击力，从而引起整个路面结构的振动。
这种长期反复的振动荷载会对邻近建筑结构产生不利影响，同时也会对铁路路基的边坡造成严重影响，促发滑坡等严重事故。
所以必须采取相应的路基减振和防冻胀措施，提高乘客的舒适度和路基沿线的环境质量。
发明内容
为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基。
实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，包括路堤、基床、轨道板弹性减振层、级配碎石层以及防冻胀层；所述路堤的上端铺设有基床，所述基床的上端铺设有弹性减振层，且基床与弹性减振层之间铺设有级配碎石层以及防冻胀层，所述防冻胀层设置在级配碎石层的中部，所述弹性减振层的上端铺设有轨道板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的弹性减振层由TPE材料制成，具有高弹性、高强度、高回弹性等特点，同时还可以循环利用；
2、本发明的防冻胀层中的防冻剂可以减少路基的冻胀深度，提高路基强度；减水剂可以提高抗渗抗冻性能，减小开裂；防水剂可以补充材料间隙，在材料内部形成三维防水网络，起到降低材料吸水率的作用；
3、本发明在防冻胀层下设有保温板，保温板材料为EPS材料，利用EPS保温板的高热阻率，减少冷量的传入，具有良好的保温效果，有效的减小路基中部土体季节冻结深度。同时，铺设封闭层和隔断层又能进一步减少路基中水分的渗入。通过防冻胀层、EPS保温板、混凝土轨道板和隔断层的综合作用，结构设计合理、安全可靠、减隔振和防冻胀效果好，可以有效地降低路基季节冻结深度，减少路基冻胀，提高季冻区路基的稳定性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是上凸型弹性减振层的结构示意图；
图3是内凹型弹性减振层的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是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。
一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，包括路堤1、基床2、轨道板3弹性减振层4、级配碎石层6以及防冻胀层7；所述路堤1的上端铺设有基床2，所述基床2的上端铺设有弹性减振层4，且基床2与弹性减振层4之间铺设有级配碎石层6以及防冻胀层7，所述级配碎石层6以及防冻胀层7为高压注浆的级配碎石加固层，防冻胀层7设置在级配碎石层6的中部，所述弹性减振层4的上端沿纵向铺设有轨道板3。
所述基床2的外侧铺设有封闭层5以及边坡防护层，防止边坡滑坡、侧滑和坍塌。
所述基床2与级配碎石层6以及防冻胀层7之间铺设有保温板9，所述保温板9的材质为EPS(聚苯乙烯泡沫)，保温板9的厚度为8cm，埋深位置在路基顶面以下40cm-70cm,可以选用平接增强板与板之间的稳定性，铺设方式为满幅铺设，保温板9的外侧铺设有至少一层防水土工布，减少水分渗入。
所述路堤1与基床2之间铺设有隔断层10，所述隔断层10为两布一膜复合土工布，并上端铺设有0.05m厚粗砂垫层，可以将路堤1与基床2分隔，防止路堤1土体所含水分通过毛细管道转移至基床2的填料中，可以有效地降低路堤1季节冻结深度。
保温板9、轨道板3和隔断层10共同作用可以减小冻胀，利用保温板9的保温作用可以减小路基中部土体季节冻结深度，利用隔断层10和轨道板3阻止水分在路基内向冻结面的迁移和富集，从保温和阻水两方面共同减小路基冻胀深度。
三者的工作过程可以描述为：在季节性冻土地区路基填土中铺设保温板9，利用保温板9的高热阻率，减少冷量的传入，具有良好的保温效果，有效的减小路基中部土体季节冻结深度。同时由于保温板9的蓄热作用，保温板9以下路基土体温度高于普通路基土体温度，可以减小路基中部土体季节冻结深度。同时铺设轨道板3和隔断层10，又能进一步减少路基中水分的渗入，防止冻胀病害的出现。
所述弹性减振层4的材质为TPE(热塑性弹性体)，这种材料具有触感柔软、耐久性、抗疲劳性和耐温性的优点，加工性能优越，无须硫化，可以循环使用，弹性减振层4的形式为密实型或内凹型41或上凸型43。
弹性减振层形式可分为三种，第一种为密实型，即TPE减振板，可利用其弹性耗能进行减振。密实型减振层在减振方面已经广泛应用，但仍存在减振效果差等缺点，对此进行改进形成上凸型43以及内凹型41。
上凸型43在密实型的基础上在减振层顶部具有向上的锥形凸起44，锥形凸起44为上细下粗的形式，锥形凸起44间填充有细砂，可提高其减振效果。
内凹型41在密实型的基础上在顶部设有凹槽42，凹槽42形状不仅仅局限于方形，也可以为圆形或其它形状，内部填充有空气。这种结构的凹槽对称布置，由于有空气的填充，在列车经过时会通过减振板挤压凹槽内的空气，空气由于被挤压会产生向上的力，对竖向振动有一定的削弱作用；当列车离开时，还具有一定的吸力，降低铁轨减振板的整体反弹速度，从而使减振效果更佳。
所述防冻胀层7的外侧铺设有防渗层8。
所述防渗层8采用土工合成材料，为阻止水流下渗的不透水层，采用无纺土工布铺设而成，土工布规格不小于300g/m2，抗拉强度不小于6kN/m，渗透系数为5×10-2～5×10- 1cm/s，防渗层8可以阻止毛细水上升,阻止了土冻结过程中下部未冻结土中的水分迁移并向冻结面富集的过程。
所述防渗层8在防冻胀层7范围外侧形成向下4％的坡度倾斜设置。
所述防冻胀层7的制作方法包括如下步骤：
S1：将30-40份的水泥、4-5份的防冻剂、1.5-2份的减水剂、3-4份的防水剂以及20-30份的水混合，拌制成均匀的水泥浆体；
S2：将S1所得水泥浆体高压注入到级配碎石中；防冻胀层7采用高压注入的方法使水泥浆体侵入级配碎石内，水泥浆体与碎石胶结成一体，从而达到尽可能减弱基床冻胀的影响。同时防冻胀层7的存在也可以增加路基的质量和刚度，对高速列车行驶时产生的激振力具有良好的削弱作用，提高沿线居民的生活舒适度和沿线环境的质量。所以，防冻胀层7既可以有效地降低路基季节冻结深度，也对路基振动具有一定的削弱作用，提高季冻区路基的稳定性
S3：对水泥浆体进行浇筑成型并进行养护，即制得本发明使用的防冻胀层7。
其中防冻剂可以减少路基的冻胀深度，提高路基强度；减水剂可以提高抗渗抗冻性能，减小开裂；防水剂可以补充材料间隙，在材料内部形成三维防水网络，起到降低材料吸水率的作用。
防冻胀层7的宽度与轨道板3相同的宽度。根据《铁路路基设计规范》中的相关规定，单线铁路取3.5-4.4m，双线铁路取7-8.8m。所述防冻胀层7的厚度优先选择路基所在地的最大冻结深度，最大冻结深度按《建筑地基基础设计规范》中对季节性冻土设计冻深的规定选取。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，包括路堤(1)、基床(2)、轨道板(3)以及级配碎石层(6)；所述路堤(1)的上端铺设有基床(2)，其特征在于：所述路基还包括弹性减振层(4)以及防冻胀层(7)；所述基床(2)的上端铺设有弹性减振层(4)，且基床(2)与弹性减振层(4)之间铺设有级配碎石层(6)以及防冻胀层(7)，所述防冻胀层(7)设置在级配碎石层(6)的中部，所述弹性减振层(4)的上端铺设有轨道板(3)。
2.根据权利要求1所述的一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，其特征在于：所述基床(2)的外侧铺设有封闭层(5)以及边坡防护层。
3.根据权利要求1或2所述的一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，其特征在于：所述基床(2)与级配碎石层(6)以及防冻胀层(7)之间铺设有保温板(9)，所述保温板(9)的外侧铺设有至少一层防水土工布。
4.根据权利要求3所述的一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，其特征在于：所述路堤(1)与基床(2)之间铺设有隔断层(10)，所述隔断层(10)为两布一膜复合土工布，并上端铺设有0.05m厚粗砂垫层。
5.根据权利要求2或4所述的一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，其特征在于：所述弹性减振层(4)的材质为TPE，弹性减振层(4)的形式为密实型或内凹型(41)或上凸型(43)。
6.根据权利要求5所述的一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，其特征在于：所述防冻胀层(7)的外侧铺设有防渗层(8)。
7.根据权利要求6所述的一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，其特征在于：所述防渗层(8)采用土工合成材料。
8.根据权利要求6或7所述的一种寒区高速铁路防冻胀-减隔震路基，其特征在于：所述防渗层(8)倾斜设置。
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