專利名稱:蛇紋化白云石尾碴防污道床的制作方法
本發(fā)明涉及鐵路線路上部建筑道床材料和結(jié)構(gòu)，本發(fā)明可用于重載鐵路運煤線，在某些條件下，也可作為路面隔離層。
傳統(tǒng)的道床材料及結(jié)構(gòu)，以采用碎石道碴為主，在我國多采用石灰?guī)r碎石顆粒級配的道碴結(jié)構(gòu)，由于空隙在0.4左右，列車上漏下的煤、石灰屑堵塞碴間空隙，不易排水，久之會造成道床板結(jié)和翻漿。特別是枕下碴床板結(jié)層較堅硬，破底清篩很困難，清篩周期半年～1年，加之我國行車密度高，在運輸繁忙區(qū)段，行車間隔只有幾分鐘，在保證鐵路列車正常運營條件下，進行道床的維修養(yǎng)護作業(yè)十分困難，代價也是高昂的。
為了解決這一問題，曾采用了各種在基床表層防污的措施，如美國圣太菲鐵路、法國諾爾德鐵路，采用粘結(jié)的聚合物和柏油，使洗凈的碎石表層粘結(jié)，形成基床表層封閉層，防止污穢物質(zhì)侵入道床，減少道床下沉量。蘇聯(lián)利用石棉工業(yè)廢碴，破碎的橄欖巖化蛇紋巖廢碴作為道床材質(zhì)，解決重載列車運煤線防護污染的措施，迄今已經(jīng)鋪設(shè)三萬五千公里。防污效果很好。
經(jīng)實際化驗，蘇聯(lián)防污道床材質(zhì)使用橄欖巖化蛇紋巖的廢碴，其化學(xué)成份除MgO，CaO以外，F(xiàn)e2O3約占8%，含量較高，對軌道絕緣不好，道床在使用中，一經(jīng)道床頂部與鋼軌底部接觸，有導(dǎo)電可能性，此外，蘇聯(lián)尾碴中含MgO成份占35%，這就導(dǎo)致耐酸性較差而耐堿性強。
我國境內(nèi)的石棉礦廢碴，礦床屬于蛇紋巖化白云巖，承重道碴顆粒主要是白云石成份，除CaO占22%偏高外，具有白云石強度高，韌性好的特點，F(xiàn)e2O3占0.4%，絕緣性能很好，耐酸、耐堿性能均好。
表1蘇聯(lián)尾碴與本發(fā)明尾碴化學(xué)成份分析表
本發(fā)明的目的是利用蛇紋化白云石尾碴材料作為防污道床，它具有下述優(yōu)點(1)使用材料是開采石棉的剩余棄碴，屬于三廢利用，材料資源十分豐富。(1)冬季沒有凍害，不需要維修，而根據(jù)蘇聯(lián)資料，石棉碴道床冬季維修量是夏季的2倍。(3)可以解決碎石道床難以解決的道床防污問題。(4)與碎石道床相比，道床穩(wěn)定快，累積殘余變形小。(5)道床支承彈性好，抗沖擊能力強。(6)道床縱、橫向阻力都較碎石道床優(yōu)越。(7)施工方便，可以在臟污碎石道碴上鋪填。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的由蛇紋化白云石尾礦組成的隔斷層復(fù)蓋在碎石道碴層上，形成復(fù)合式道床結(jié)構(gòu)，該蛇紋化白云石尾礦顆粒材料必須摻水夯實，使在潮濕、密實狀態(tài)下形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隔斷層，上述兩個條件需要同時滿足;蛇紋化白云巖尾礦防污道床的材料成份中SiO2占25-30%，CaO占20-25%，MgO占18-22%，F(xiàn)e2O3＜0.5%，燒失量25%;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隔斷層的施工最佳含水量為6-14%，最大容重1.75T/M3，尾礦材料顆粒級配使用礦山0.1-25mm粒徑天然級配，＞20-25mm的顆粒不超過15%，小于0.1mm的不超過10%，石棉短纖維占尾碴顆粒材料總重量的1.2-1.25%，長度≥0.25mm，復(fù)合式道床結(jié)構(gòu)由不同粒徑或材料組成，它們自上而下分別為粒徑＜5mm蛇紋化白云石細顆粒厚度30-50mm，前述蛇紋化白云石尾礦級配顆粒厚150mm，已清篩碎石道碴和混合碎石道碴，尾碴邊坡斜率1∶1.5～1∶1.75;尾碴道床坡腳至現(xiàn)有道床開挖后坡腳距離不小于200mm。
圖1蛇紋化白云石尾碴天然混合級配圖。
圖2復(fù)合式道床結(jié)構(gòu)示意圖，參見圖1圖中列出蘇聯(lián)使用的石棉尾碴顆粒分析曲線和本發(fā)明顆粒分析曲線，圖中蘇聯(lián)技術(shù)規(guī)范TyⅡⅡ254-72，-南張村混碴篩分，……京廣線褡褳混碴篩分，-蘇聯(lián)國家標準rOCT24580-81，橫座標-尾碴粒徑尺寸(0.1-25mm)，縱座標-篩上剩余量百分數(shù)。
參見圖21-道床肩部寬度350mm，2-鋼筋混凝土軌枕長度2500mm，3-尾碴道床厚度150mm，4-未清篩的碎石道碴，5-鋼筋混凝土軌枕下為防護負彎矩設(shè)置的塑料袋，袋內(nèi)裝填柔性材料，柔性材料可以是鋸末或其他就地取材代用品，6-尾碴坡腳距既有碴床坡腳距離200mm，7-道床表層細粒碴，粒徑φ5-25mm，厚度8～10mm。8-為了排除地表水，道床肩部可以設(shè)雙側(cè)坡(直線)，也可以設(shè)一面坡(曲線部分)，9-線路雙側(cè)或單側(cè)排水溝。
現(xiàn)結(jié)合具體實施例進一步敘述本發(fā)明的靜、動態(tài)試驗結(jié)果和使用效果(1)石太線陽泉以東是北京鐵路局主要運煤線，鋪設(shè)碎石道床后臟污嚴重，因道床板結(jié)失去彈性，每年需要破底清篩，這項工作勞動強度大，需要工時多，中修破底清篩道床用工量700-800工/公里，還不包括搗固，調(diào)平，整細等工作，不僅浪費人力物力，還會影響軌道的穩(wěn)定性和良好運營狀態(tài)。鋪設(shè)蛇紋化白云石尾碴道床后經(jīng)一年多的運營表明線路防污效果良好，有效地防止了污物滲入道床。而且扒碴、搗固作業(yè)方便，勞動強度小，道床分層夯實后，經(jīng)兩三列列車運行，下沉量3-4mm后即達到總沉陷量的90%，而碎石道床經(jīng)搗固密實后，經(jīng)過200萬噸運量后，才能進入道床穩(wěn)定階段。
(2)京廣線褡褳站下行正線上試鋪104米，采用枕底清篩機換鋪尾碴方法施工，對這種道床進行了動力測試，測試了道床壓力，振動加速度，支承彈性系數(shù)(D值)，鋼軌動彎應(yīng)力，復(fù)合式道床鋼軌下沉量，道床縱橫向阻力，和接頭振動加速度及其與碎石道床的對比如表2
本發(fā)明使用材料的強度、韌性、磨耗、抗凍等力學(xué)試驗結(jié)果如表
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試驗證明復(fù)合式道床設(shè)計中，尾碴碴肩寬度350mm，線路的縱、橫向阻力已經(jīng)足夠滿足要求，道床邊坡1∶1.5，要注意排除地表水和道床排水，維修人員要注意當尾碴隔斷層因失水開裂時，會導(dǎo)致粉塵，故而要及時澆水夯實，每年春融或入冬前，清掃兩次道床。這種道床適應(yīng)于降雨量適中的非干旱地區(qū)，路基排水良好的區(qū)間上采用。每年每公里可節(jié)約維修費500元，一個中修期可節(jié)約30，000～35，000元，不需要補充碎石和枕木，還具有扒碴、搗固作業(yè)方便，勞動強度小等社會效果。
權(quán)利要求
1.一種蛇紋化白云石尾碴防污道床，本發(fā)明的特征是需要同時滿足下述兩個條件-由蛇紋化白云石尾碴組成的隔斷層復(fù)蓋在碎石道碴層上，形成復(fù)合式道床結(jié)構(gòu)；-對該蛇紋化白云石尾礦顆粒材料必須摻水夯實，使在潮濕、密實狀態(tài)下形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隔斷層；
2.按權(quán)利要求
1的蛇紋化白云石尾碴防污道床，其特征是前述蛇紋化白云石尾碴材料成份中SiO2占25-30%，CaO占20-25%，MgO占18-22%，F(xiàn)e2O3＜0.5%，燒失量25%;
3.按照權(quán)利要求
1或2的蛇紋化白云石尾碴防污道床，其特征是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隔斷層的施工最佳含水量為6-14%，最大容重1.75T/M3;
4.按權(quán)利要求
1的蛇紋化白云石尾碴防污道床，其特征是尾碴材料顆粒級配使用礦山0.1-25mm粒徑天然級配，＞20-25mm的顆粒不超過15%，小于0.1mm的不超過10%;
5.按權(quán)利要求
1的蛇紋化白云石尾碴防污道床，其特征是石棉纖維占尾碴顆粒材料總重量的1.20-1.25%，長度≥0.25mm;
6.按權(quán)利要求
1的蛇紋化白云石尾碴防污道床，其特征是復(fù)合式道床結(jié)構(gòu)由數(shù)層不同粒徑的材料組成，它們自上而下分別為粒徑＜5mm蛇紋化白云石尾碴細顆粒，厚度30-50mm，前述蛇紋化白云石尾碴級配顆粒厚150mm，已清篩碎石道碴和混合碎石道碴;
7.按權(quán)利要求
1或6的蛇紋化白云石尾碴防污道床，其特征是道碴邊坡斜率1∶1.5～1∶1.75，尾碴道床坡腳至即有道床開挖后坡腳距離不小于200mm。
專利摘要
一種蛇紋化白云石尾碴防污道床，它由蛇紋化白云石尾礦組成的隔斷層覆蓋在碎石道碴層上，形成復(fù)合式道床結(jié)構(gòu)，這種尾礦顆粒材料必須摻水夯實，使在潮濕、密實狀態(tài)下形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隔斷層。這種復(fù)合式道床上層的尾礦材料資料豐富，屬于三廢利用，其靜、動態(tài)穩(wěn)定性能良好，能迅速完成大部分沉陷，節(jié)省維修勞力和費用。要注意滿足施工和維修工藝要求。
文檔編號E01B27/00GK87104379SQ87104379
公開日1988年7月13日 申請日期1987年6月25日
發(fā)明者樸立華 申請人:北京鐵路局北京科學(xué)技術(shù)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan