一種無砟軌道結(jié)構(gòu)防水減振的柔性防護結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新建鐵路無砟軌道的防水封閉層，具體涉及一種防水減振的無砟軌道 路基柔性防護結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，我國高速鐵路迅速發(fā)展，路基作為鐵路軌道的基礎(chǔ)，其平順性、均勻性與 長期穩(wěn)定性對于確保高速列車安全運營至關(guān)重要?，F(xiàn)有高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)自上而下依 次為:無砟軌道板、底座板(鋼筋混凝土）、基床表層(滲透性級配碎石）、基床底層及路基土 體;對于線間與路肩部分，設(shè)置防水封閉層以實現(xiàn)對基床的保護。實踐表明，防水封閉層作 為防止降雨及表面水進入路基本體的重要屏障，對于確保高鐵路基的長期穩(wěn)定性關(guān)鍵環(huán)節(jié) 之一。
[0003] 現(xiàn)有的高速鐵路無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。在實際使用中，高速鐵路無砟軌道路基水泥混凝土防水封閉層存在 不同程度的開裂、破損、粉化等問題。對于現(xiàn)有無砟軌道結(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配碎石層間?；不蚵坊L時間處于 較高含水量時會存在承載力下降甚至軟化現(xiàn)象?；炷粱c級配碎石基床表層之間的彈 性模量相差較大，而無粘結(jié)性的級配碎石的抗沖刷能力相對較差，在高速列車引起的動荷 作用下，基床表層極易產(chǎn)生沖刷形成水囊，進而很快引發(fā)翻漿冒泥病害;在冬季寒冷地區(qū)， 進入軌道板下方的水份還會產(chǎn)生較為嚴重的凍脹，威脅高速鐵路的正常、安全運營。因此， 針對現(xiàn)有無砟軌道結(jié)構(gòu)，發(fā)展長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際工程中所顯露出的問題，部分路段試驗采用了熱拌瀝青 混合料的防水方面，鋪設(shè)于路肩外側(cè)和線間，如發(fā)明人所申報的自密實瀝青混凝土防水封 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) 計上未考慮相關(guān)力學功能，難以直接運用。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)的剛性剛度過渡的缺點，起到延長無砟軌道板及基床表層的 疲勞壽命的作用。但從無砟軌道的技術(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)鍵問題，并結(jié)合鐵 道工程的特點采取切實可行的工藝措施。這正是本發(fā)明擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明目的：本發(fā)明提供的一種無砟軌道防水減振的柔性防護結(jié)構(gòu)及鋪設(shè)方法，適 用于高速鐵路或客運專線無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 無砟軌道路基防水層過早破壞失效、橋梁段層間沖刷漿等問題，為下部結(jié)構(gòu)提高全面的長 效保護，為無砟軌道板提供適當?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 和長期穩(wěn)定性，具有施工簡便、免于維護的優(yōu)點，是一種長效的無砟軌道防護層。
[0006] 技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0007] -種無砟軌道結(jié)構(gòu)防水減振的柔性防護結(jié)構(gòu)，在無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)接層和緩沖保護層，其中防水聯(lián)接層位 于緩沖保護層下方;若底層為基床表層，則要求防水聯(lián)接層向基床表層級配碎石中的滲透 深度不小于5mm;防水聯(lián)接層和緩沖保護層之間的粘結(jié)強度不低于0.2MPa，防水聯(lián)接層和緩 沖保護層之間的層間剪切強度不低于〇. 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，所述緩沖保護層為4~12cm厚度的特種增強瀝青混凝土防護層。
[0010]具體的，所述特種增強瀝青混凝土防護層由特種增強瀝青混凝土通過熱拌熱鋪并 經(jīng)碾壓成型，特種增強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的細集料 8~38份； 填料： 2~10份; 瀝青： 3.5~6.5份： 特種改性増強劑： 0.1~0.5份。
[0012] 所述特種增強瀝青混凝土中各規(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、級配良好。
[0013] 所述特種增強瀝青混凝土中的細集料為乳制的玄武巖或石灰?guī)r集料，潔凈、干燥、 耐風化、級配良好、粒徑。
[00?4]所述特種增強瀝青混凝土中的填料為石灰?guī)r經(jīng)磨細得到的礦粉，0.075mm的通過 量不低于75%，塑性指數(shù)不大于4。
[00?5] 所述特種增強瀝青混凝土中的瀝青采用針入度4.5~9.0mm的A級石油瀝青或改性 瀝青，要求改性瀝青的彈性恢復率不低于80%。
[0016] 所述特種增強瀝青混凝土中的特種改性增強劑用于調(diào)整瀝青混凝土的彈性模量、 阻尼特性與變形能力，并增強瀝青混凝土的溫度穩(wěn)定性、疲勞強度、抗老化性、抗水損能力； 特種改性增強劑由天然橡膠和優(yōu)選高分子聚合物通過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;特種改性增強劑在瀝青混凝土拌和過程中直接投入拌合樓內(nèi)進行 拌合。
[0017] 具體的，所述特種增強瀝青混凝土采用體積法設(shè)計，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時動態(tài)模量不小于 1000010^，40°(：時動態(tài)模量不小于200010^，40°(：時0.1]\0^、10!^、100萬次的動態(tài)壓縮蠕變 的累積變形不超過1mm，常溫時10Ηζ、200μπι疲勞壽命超過100萬次，凍融劈裂強度比不低于 85%〇
[0019] -種無砟軌道結(jié)構(gòu)防水減振的柔性防護結(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始準備緩沖保護層的施工；
[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運輸拌合成的特種增強瀝青混凝土，自卸汽車的車廂 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，在施工機械輪跡帶上用鐵鍬 灑布薄層干燥細砂；
[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連續(xù)勻速攤鋪，履帶式瀝青攤鋪機無 法布料區(qū)域采用人工同步布料，履帶式瀝青攤鋪機行進速度保持在1~3m/min;若特種增強 瀝青混凝土的厚度超過8cm，采用分層攤鋪的工藝；
[0025] (6)采用鋼輪壓路機機與膠輪壓路機按階梯行進、1/3疊輪方式進行組合碾壓，具 體工藝為:首先，采用雙鋼輪壓路機緊跟履帶式瀝青攤鋪機靜壓2~4遍;然后，采用雙鋼輪 振動壓路機對橋梁區(qū)域全程采用靜壓的方式碾壓2~4遍，對其他區(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 鋼輪壓路機進行終壓平整收光處理;若特種增強瀝青混凝土的厚度超過8cm，采用分層碾壓 的工藝；
[0026] (7)對特種增強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 熱瀝青的方式進行處理，所灌注的熱瀝青成分與特種增強瀝青混凝土中的瀝青成分相同； [0027] (8)對分幅攤鋪的特種增強瀝青混凝土縱向接縫采用熱接縫的方式進行處理。
[0028] 有益效果:本發(fā)明提供的一種無砟軌道防水減振的柔性防護結(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：
[0029] 1、在無砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，通過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，同時利用瀝青混凝土的憎水性實現(xiàn)表面水的快速排 干，可為路基提供全面的立體防水保護；
[0030] 2、在無砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，通過調(diào)整瀝青混凝土層的 彈性模量與阻尼特性等參數(shù)，可為無砟軌道結(jié)構(gòu)提供適當?shù)木彌_減振功能；
[0031] 3、在無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，增強層間抗剪能力；
[0032] 4、在無砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，通過優(yōu)化瀝青混凝土層的 變形協(xié)同能力與抗裂性，使無砟軌道結(jié)構(gòu)能夠適當更大的不均勻變形而不至產(chǎn)生開裂； [0033] 5、在無砟軌道基座板底部與基床表層之間全斷面鋪設(shè)，通過調(diào)整瀝青混凝土層的 荷載擴散能力與變形協(xié)同能力，使