[发明专利]一种铁路基床表层结构及其铺设方法

说明书

本发明公开了一种铁路基床表层结构及其铺设方法，适用于高速铁路或客运专线路基基床表层，在无砟轨道结构支承层与基床底层之间铺设，所述结构由上至下包括沥青碎石排水层、粘结层、全断面密实沥青混凝土防水抗冻层。本发明利用沥青碎石排水层的大空隙性与良好渗透性将降水快速排出线下直接动力作用范围，再利用具有一定横坡度的密实沥青混凝土将沿沥青碎石层空隙下渗的水从沥青混凝土层表面横向排出路基范围，为基床底层提供良好的抗冻保护，有效解决无砟轨道路基表面积水、水泥混凝土防水层过早破坏失效与级配碎石基床翻浆冒泥破坏路基稳定性等问题，提高轨下基础结构排水性能和长期稳定性，是理想长效的铁路基床表层设计方案。

技术领域

本发明涉及高速铁路路基防排水处理及支承结构，具体涉及一种铁路基床表层结构及其铺设方法。

背景技术

近年来，我国高速铁路与客运专线铁路迅速发展，路基作为铁路轨道的基础，其平顺性、均匀性与长期稳定性对于确保高速列车安全运营至关重要。现有高速铁路无砟轨道结构自上而下依次为：无砟轨道板及缓冲层、底座板（钢筋混凝土）、基床表层（级配碎石）、基床底层及路基土体；为防止降雨及表面水进入路基本体影响高铁路基的承载力和长期稳定性，对于线间与路肩部分，通常设置纤维混凝土层以实现对基床的防水封闭保护，同时在线间以一定间隔设置集水井与横向排水管以将线间雨水排出路基。

多年的高铁建设实践表明，由于施工技术限制，实际施工时级配碎石层较难确保处于最佳含水率，其承载力不容易达到最优化，导致路基所提供的纵向支承刚度不均匀，且表面平整性难以控制；为增加基床表层级配碎石的承载力和整体性，工程中也采用了掺加一定量水泥的措施，这导致级配碎石层的刚度增加、抗裂性与渗透性受到一定影响。而综合现有高速运营情况看，很多运营的高铁线路其纤维混凝土防水封闭层均存在开裂、破损等影响防水效果的病害，部分段落甚至出现较严重的粉化、剥落等病害，且修复困难；很多高铁与客运专线段落均暴露出较为普遍的层间离缝、唧浆等现象，在季冻区，不少线路亦监测到一定的冻胀病害，这给轨道结构的维护和列车行驶平顺性带来潜在威胁。究其原因，由于级配碎石层的渗水系数存在较大变异，实际渗水效果较差，而纤维混凝土防水层因易裂且不易修复等问题导致局部防水效果较差，在降雨条件下，沿层间离缝、裂隙等下渗的水分进入基床表层后不能及时排出，易达到饱和状态而形成局部水囊，在高速列车动荷载作用下可能引起基床软化变形、唧浆等病害，进一步导致底座板板底脱空。在基床级配碎石层表面全断面铺设防水性能优良的密实沥青混凝土以替换现有基于纤维混凝土层的局部防水封闭方案，有效解决了纤维混凝土因抗裂抗冻性导致的防水效果欠佳的问题，为级配碎石层及其下结构提供更为可靠的防水保护；但彻底解决基床软化变形、唧浆等问题，提高路基纵向支撑刚度的均匀性，需要综合运用材料、结构及针对性工艺手段，对基床表层及其附属结构的防排水设计与结构设计进行系统优化。

公路工程领域的实践表明，沥青碎石具有较好的渗透特性，经合理设计与实施的沥青碎石层具有较强的结构承载能力和耐候性，可提供与现有路基路基的级配碎石层相当的弹性，而抗冻抗裂性与整体性更好；经合理设计与施工的密实沥青混凝土具有优良的力学强度、防水性、抗冻抗裂性和耐久性；另外，沥青碎石与密实沥青混凝土层的生产、摊铺与碾压均可利用现有沥青混凝土施工机械进行全机械化施工，施工快速且质量更为均匀可靠。运用整体性、渗透性与抗冻抗裂性更好的沥青碎石层取代高铁路基基床表层的级配碎石层实现轨道结构下部的水分向下快速渗流、同时在级配碎石层底设置带较大横坡度的密实沥青混凝土层实现下渗水分的横向快速排出，这从根本上改变了现有高铁路基结构的防排水方式。因大量连通空隙的存在，在有明显坡度的结构中，沥青碎石层的水在重力作用下迅速流出，不易达到饱和状态，有效地避免了在高速列车动荷载作用下产生动水压力引起的路基软化变形、唧浆等病害，同时向下渗流的水经密实沥青混凝土表面向两侧排出路基结构，避免对下部结构造成影响。由于轨道结构范围内排水方式的变化，无需如传统路基结构那样在线间设置集水井，这可进一步加快施工进度、节约工程建造成本。