一種無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)防水減振的柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新建鐵路無(wú)砟軌道的防水封閉層，具體涉及一種防水減振的無(wú)砟軌道 路基柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，我國(guó)高速鐵路迅速發(fā)展，路基作為鐵路軌道的基礎(chǔ)，其平順性、均勻性與 長(zhǎng)期穩(wěn)定性對(duì)于確保高速列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)至關(guān)重要?，F(xiàn)有高速鐵路無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自上而下依 次為:無(wú)砟軌道板、底座板(鋼筋混凝土）、基床表層(滲透性級(jí)配碎石）、基床底層及路基土 體;對(duì)于線間與路肩部分，設(shè)置防水封閉層以實(shí)現(xiàn)對(duì)基床的保護(hù)。實(shí)踐表明，防水封閉層作 為防止降雨及表面水進(jìn)入路基本體的重要屏障，對(duì)于確保高鐵路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性關(guān)鍵環(huán)節(jié) 之一。
[0003] 現(xiàn)有的高速鐵路無(wú)砟軌道路基面防水封閉層主要采用水泥混凝土類材料，包括素 混凝土、纖維混凝土等。在實(shí)際使用中，高速鐵路無(wú)砟軌道路基水泥混凝土防水封閉層存在 不同程度的開(kāi)裂、破損、粉化等問(wèn)題。對(duì)于現(xiàn)有無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，隨著外側(cè)剛性防水封閉層局 部防水功能的失效，表面水很快滲入混凝土底座與級(jí)配碎石層間。基床或路基長(zhǎng)時(shí)間處于 較高含水量時(shí)會(huì)存在承載力下降甚至軟化現(xiàn)象。混凝土基座與級(jí)配碎石基床表層之間的彈 性模量相差較大，而無(wú)粘結(jié)性的級(jí)配碎石的抗沖刷能力相對(duì)較差，在高速列車(chē)引起的動(dòng)荷 作用下，基床表層極易產(chǎn)生沖刷形成水囊，進(jìn)而很快引發(fā)翻漿冒泥病害;在冬季寒冷地區(qū)， 進(jìn)入軌道板下方的水份還會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的凍脹，威脅高速鐵路的正常、安全運(yùn)營(yíng)。因此， 針對(duì)現(xiàn)有無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，發(fā)展長(zhǎng)效的立體防水措施顯得十分迫切。
[0004] 為解決剛性防水層在實(shí)際工程中所顯露出的問(wèn)題，部分路段試驗(yàn)采用了熱拌瀝青 混合料的防水方面，鋪設(shè)于路肩外側(cè)和線間，如發(fā)明人所申報(bào)的自密實(shí)瀝青混凝土防水封 閉層等專利。鋪設(shè)于路肩外側(cè)和線間的柔性防水封閉層，其功能僅考慮防水要求，在材料設(shè) 計(jì)上未考慮相關(guān)力學(xué)功能，難以直接運(yùn)用。采用全斷面鋪設(shè)瀝青混凝土將提高更為完整的 防水性，并可以克服現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的剛性剛度過(guò)渡的缺點(diǎn)，起到延長(zhǎng)無(wú)砟軌道板及基床表層的 疲勞壽命的作用。但從無(wú)砟軌道的技術(shù)要求，需系統(tǒng)解決下臥瀝青混凝土層的抗累積永久 變形、與相鄰材料界面的差異變形及剛度匹配與協(xié)同工作能力等關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)問(wèn)題，以及瀝 青混凝土自身防水抗裂性、溫度穩(wěn)定性、抗水損害性以及疲勞耐久性等關(guān)鍵問(wèn)題，并結(jié)合鐵 道工程的特點(diǎn)采取切實(shí)可行的工藝措施。這正是本發(fā)明擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明提供的一種無(wú)砟軌道防水減振的柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方法，適 用于高速鐵路或客運(yùn)專線無(wú)砟軌道的路基段或橋梁段防水封閉，可有效解決現(xiàn)有高速鐵路 無(wú)砟軌道路基防水層過(guò)早破壞失效、橋梁段層間沖刷漿等問(wèn)題，為下部結(jié)構(gòu)提高全面的長(zhǎng) 效保護(hù)，為無(wú)砟軌道板提供適當(dāng)?shù)木彌_減振功能，提高軌下結(jié)構(gòu)的整體性、平順性、均勻性 和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，具有施工簡(jiǎn)便、免于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，是一種長(zhǎng)效的無(wú)砟軌道防護(hù)層。
[0006] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)防水減振的柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，在無(wú)砟軌道基座板底部與基床表 層/橋面板頂面之間，全寬鋪設(shè)(全斷面鋪設(shè))防水聯(lián)接層和緩沖保護(hù)層，其中防水聯(lián)接層位 于緩沖保護(hù)層下方;若底層為基床表層，則要求防水聯(lián)接層向基床表層級(jí)配碎石中的滲透 深度不小于5mm;防水聯(lián)接層和緩沖保護(hù)層之間的粘結(jié)強(qiáng)度不低于0.2MPa，防水聯(lián)接層和緩 沖保護(hù)層之間的層間剪切強(qiáng)度不低于〇. 5MPa。
[0008] 具體的，所述防水聯(lián)接層由快裂型乳化瀝青或改性乳化瀝青灑布而成，快裂型乳 化瀝青或改性乳化瀝青的用量為0.8~3. Okg/m2的0.8~3. Okg/m2。
[0009] 具體的，所述緩沖保護(hù)層為4~12cm厚度的特種增強(qiáng)瀝青混凝土防護(hù)層。
[0010]具體的，所述特種增強(qiáng)瀝青混凝土防護(hù)層由特種增強(qiáng)瀝青混凝土通過(guò)熱拌熱鋪并 經(jīng)碾壓成型，特種增強(qiáng)瀝青混凝土包括以下組份且各組份的質(zhì)量份數(shù)為： 10~20mm的骨料： 0~42.份.； 5~10mm的骨料： 18~54份； 3~5mm的骨料: 5~20份;
[0011] 0~3mm的細(xì)集料 8~38份； 填料： 2~10份; 瀝青： 3.5~6.5份： 特種改性増強(qiáng)劑： 0.1~0.5份。
[0012] 所述特種增強(qiáng)瀝青混凝土中各規(guī)格的骨料均為經(jīng)反擊破碎加工而成的玄武巖或 石灰?guī)r集料，潔凈、干燥、顆粒形狀好、級(jí)配良好。
[0013] 所述特種增強(qiáng)瀝青混凝土中的細(xì)集料為乳制的玄武巖或石灰?guī)r集料，潔凈、干燥、 耐風(fēng)化、級(jí)配良好、粒徑。
[00?4]所述特種增強(qiáng)瀝青混凝土中的填料為石灰?guī)r經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，0.075mm的通過(guò) 量不低于75%，塑性指數(shù)不大于4。
[00?5] 所述特種增強(qiáng)瀝青混凝土中的瀝青采用針入度4.5~9.0mm的A級(jí)石油瀝青或改性 瀝青，要求改性瀝青的彈性恢復(fù)率不低于80%。
[0016] 所述特種增強(qiáng)瀝青混凝土中的特種改性增強(qiáng)劑用于調(diào)整瀝青混凝土的彈性模量、 阻尼特性與變形能力，并增強(qiáng)瀝青混凝土的溫度穩(wěn)定性、疲勞強(qiáng)度、抗老化性、抗水損能力； 特種改性增強(qiáng)劑由天然橡膠和優(yōu)選高分子聚合物通過(guò)納米合成工藝加工得到，外觀為深灰 或黑色、直徑為2-6mm的顆粒，密度為0.95~1.12g/mm 3，彈性模量1.0~1.6GPa，軟化區(qū)間為 120~150 °C，分散性好;特種改性增強(qiáng)劑在瀝青混凝土拌和過(guò)程中直接投入拌合樓內(nèi)進(jìn)行 拌合。
[0017] 具體的，所述特種增強(qiáng)瀝青混凝土采用體積法設(shè)計(jì)，空隙率不大于4.5%且礦料間 隙率11-16%，性能要求為：
[0018] 滲水系數(shù)不大于l(T6m/s，表面構(gòu)造深度不小于1.0_，馬歇爾穩(wěn)定度不小于10kN， 低溫彎曲應(yīng)變不低于0.25%，線收縮系數(shù)不大于26μπιΛπι · °C)，15°C時(shí)動(dòng)態(tài)模量不小于 1000010^，40°(：時(shí)動(dòng)態(tài)模量不小于200010^，40°(：時(shí)0.1]\0^、10!^、100萬(wàn)次的動(dòng)態(tài)壓縮蠕變 的累積變形不超過(guò)1mm，常溫時(shí)10Ηζ、200μπι疲勞壽命超過(guò)100萬(wàn)次，凍融劈裂強(qiáng)度比不低于 85%〇
[0019] -種無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)防水減振的柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法，包括如下步驟：
[0020] (1)清掃基床表層/橋面板頂面，噴灑0.8~3. Okg/m2的快裂型乳化瀝青或改性乳 化瀝青，待乳化瀝青不粘輪后開(kāi)始準(zhǔn)備緩沖保護(hù)層的施工；
[0021] (2)采用4000型瀝青拌合樓或同類拌和站拌合所需的特種增強(qiáng)瀝青混凝土，具體 工藝為：首先向拌合樓內(nèi)按比例投入各粒徑集料，然后加入特種改性增強(qiáng)劑干拌至少15S 后，依次加入填料和瀝青后再次拌合，總拌合時(shí)間不少于60s，出料溫度保持在165°C~190 °C；
[0022] (3)采用雙后橋的自卸汽車(chē)運(yùn)輸拌合成的特種增強(qiáng)瀝青混凝土，自卸汽車(chē)的車(chē)廂 采取保溫防水措施；
[0023] (4)根據(jù)需要在待鋪設(shè)工作面內(nèi)外側(cè)提前設(shè)置擋板，在施工機(jī)械輪跡帶上用鐵鍬 灑布薄層干燥細(xì)砂；
[0024] (5)采用全寬攤鋪或分幅攤鋪的方式向待鋪設(shè)工作面上攤鋪特種增強(qiáng)瀝青混凝 土，攤鋪的工藝為:采用帶平衡梁的履帶式瀝青攤鋪機(jī)連續(xù)勻速攤鋪，履帶式瀝青攤鋪機(jī)無(wú) 法布料區(qū)域采用人工同步布料，履帶式瀝青攤鋪機(jī)行進(jìn)速度保持在1~3m/min;若特種增強(qiáng) 瀝青混凝土的厚度超過(guò)8cm，采用分層攤鋪的工藝；
[0025] (6)采用鋼輪壓路機(jī)機(jī)與膠輪壓路機(jī)按階梯行進(jìn)、1/3疊輪方式進(jìn)行組合碾壓，具 體工藝為:首先，采用雙鋼輪壓路機(jī)緊跟履帶式瀝青攤鋪機(jī)靜壓2~4遍;然后，采用雙鋼輪 振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)橋梁區(qū)域全程采用靜壓的方式碾壓2~4遍，對(duì)其他區(qū)域采用往振壓返靜壓的 方式碾壓2~4遍;接著，采用膠輪壓路機(jī)碾壓2~4遍;最后，在表面溫度降至82°C之前用雙 鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行終壓平整收光處理;若特種增強(qiáng)瀝青混凝土的厚度超過(guò)8cm，采用分層碾壓 的工藝；
[0026] (7)對(duì)特種增強(qiáng)瀝青混凝土與接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、電纜槽、集水井等接縫處采用切縫灌注 熱瀝青的方式進(jìn)行處理，所灌注的熱瀝青成分與特種增強(qiáng)瀝青混凝土中的瀝青成分相同； [0027] (8)對(duì)分幅攤鋪的特種增強(qiáng)瀝青混凝土縱向接縫采用熱接縫的方式進(jìn)行處理。
[0028] 有益效果:本發(fā)明提供的一種無(wú)砟軌道防水減振的柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方法，與 現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)勢(shì)：
[0029] 1、在無(wú)砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，通過(guò)幾乎不滲水的瀝青混 凝土層及乳化瀝青層的多層防滲防水，同時(shí)利用瀝青混凝土的憎水性實(shí)現(xiàn)表面水的快速排 干，可為路基提供全面的立體防水保護(hù)；
[0030] 2、在無(wú)砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，通過(guò)調(diào)整瀝青混凝土層的 彈性模量與阻尼特性等參數(shù)，可為無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)提供適當(dāng)?shù)木彌_減振功能；
[0031] 3、在無(wú)砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，軌道板基座采用后澆施 工，通過(guò)防水聯(lián)接層與瀝青混凝土層較大的表面構(gòu)造深度，增強(qiáng)層間抗剪能力；
[0032] 4、在無(wú)砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，通過(guò)優(yōu)化瀝青混凝土層的 變形協(xié)同能力與抗裂性，使無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)能夠適當(dāng)更大的不均勻變形而不至產(chǎn)生開(kāi)裂； [0033] 5、在無(wú)砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，通過(guò)調(diào)整瀝青混凝土層的 荷載擴(kuò)散能力與變形協(xié)同能力，使