一种无砟轨道结构防水减振的柔性防护结构及铺设方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及新建铁路无砟轨道的防水封闭层，具体涉及一种防水减振的无砟轨道 路基柔性防护结构及铺设方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国高速铁路迅速发展，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、底座板(钢筋混凝土）、基床表层(渗透性级配碎石）、基床底层及路基土 体;对于线间与路肩部分，设置防水封闭层以实现对基床的保护。实践表明，防水封闭层作 为防止降雨及表面水进入路基本体的重要屏障，对于确保高铁路基的长期稳定性关键环节 之一。
[0003] 现有的高速铁路无砟轨道路基面防水封闭层主要采用水泥混凝土类材料，包括素 混凝土、纤维混凝土等。在实际使用中，高速铁路无砟轨道路基水泥混凝土防水封闭层存在 不同程度的开裂、破损、粉化等问题。对于现有无砟轨道结构，随着外侧刚性防水封闭层局 部防水功能的失效，表面水很快渗入混凝土底座与级配碎石层间。基床或路基长时间处于 较高含水量时会存在承载力下降甚至软化现象。混凝土基座与级配碎石基床表层之间的弹 性模量相差较大，而无粘结性的级配碎石的抗冲刷能力相对较差，在高速列车引起的动荷 作用下，基床表层极易产生冲刷形成水囊，进而很快引发翻浆冒泥病害;在冬季寒冷地区， 进入轨道板下方的水份还会产生较为严重的冻胀，威胁高速铁路的正常、安全运营。因此， 针对现有无砟轨道结构，发展长效的立体防水措施显得十分迫切。
[0004] 为解决刚性防水层在实际工程中所显露出的问题，部分路段试验采用了热拌沥青 混合料的防水方面，铺设于路肩外侧和线间，如发明人所申报的自密实沥青混凝土防水封 闭层等专利。铺设于路肩外侧和线间的柔性防水封闭层，其功能仅考虑防水要求，在材料设 计上未考虑相关力学功能，难以直接运用。采用全断面铺设沥青混凝土将提高更为完整的 防水性，并可以克服现有结构的刚性刚度过渡的缺点，起到延长无砟轨道板及基床表层的 疲劳寿命的作用。但从无砟轨道的技术要求，需系统解决下卧沥青混凝土层的抗累积永久 变形、与相邻材料界面的差异变形及刚度匹配与协同工作能力等关键性结构问题，以及沥 青混凝土自身防水抗裂性、温度稳定性、抗水损害性以及疲劳耐久性等关键问题，并结合铁 道工程的特点采取切实可行的工艺措施。这正是本发明拟解决的关键技术问题。
【发明内容】
[0005] 发明目的：本发明提供的一种无砟轨道防水减振的柔性防护结构及铺设方法，适 用于高速铁路或客运专线无砟轨道的路基段或桥梁段防水封闭，可有效解决现有高速铁路 无砟轨道路基防水层过早破坏失效、桥梁段层间冲刷浆等问题，为下部结构提高全面的长 效保护，为无砟轨道板提供适当的缓冲减振功能，提高轨下结构的整体性、平顺性、均匀性 和长期稳定性，具有施工简便、免于维护的优点，是一种长效的无砟轨道防护层。
[0006] 技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] -种无砟轨道结构防水减振的柔性防护结构，在无砟轨道基座板底部与基床表 层/桥面板顶面之间，全宽铺设(全断面铺设)防水联接层和缓冲保护层，其中防水联接层位 于缓冲保护层下方;若底层为基床表层，则要求防水联接层向基床表层级配碎石中的渗透 深度不小于5mm;防水联接层和缓冲保护层之间的粘结强度不低于0.2MPa，防水联接层和缓 冲保护层之间的层间剪切强度不低于〇. 5MPa。
[0008] 具体的，所述防水联接层由快裂型乳化沥青或改性乳化沥青洒布而成，快裂型乳 化沥青或改性乳化沥青的用量为0.8~3. Okg/m2的0.8~3. Okg/m2。
[0009] 具体的，所述缓冲保护层为4~12cm厚度的特种增强沥青混凝土防护层。
[0010]具体的，所述特种增强沥青混凝土防护层由特种增强沥青混凝土通过热拌热铺并 经碾压成型，特种增强沥青混凝土包括以下组份且各组份的质量份数为： 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的细集料 8~38份； 填料： 2~10份; 沥青： 3.5~6.5份： 特种改性増强剂： 0.1~0.5份。
[0012] 所述特种增强沥青混凝土中各规格的骨料均为经反击破碎加工而成的玄武岩或 石灰岩集料，洁净、干燥、颗粒形状好、级配良好。
[0013] 所述特种增强沥青混凝土中的细集料为乳制的玄武岩或石灰岩集料，洁净、干燥、 耐风化、级配良好、粒径。
[00?4]所述特种增强沥青混凝土中的填料为石灰岩经磨细得到的矿粉，0.075mm的通过 量不低于75%，塑性指数不大于4。
[00?5] 所述特种增强沥青混凝土中的沥青采用针入度4.5~9.0mm的A级石油沥青或改性 沥青，要求改性沥青的弹性恢复率不低于80%。
[0016] 所述特种增强沥青混凝土中的特种改性增强剂用于调整沥青混凝土的弹性模量、 阻尼特性与变形能力，并增强沥青混凝土的温度稳定性、疲劳强度、抗老化性、抗水损能力； 特种改性增强剂由天然橡胶和优选高分子聚合物通过纳米合成工艺加工得到，外观为深灰 或黑色、直径为2-6mm的颗粒，密度为0.95~1.12g/mm 3，弹性模量1.0~1.6GPa，软化区间为 120~150 °C，分散性好;特种改性增强剂在沥青混凝土拌和过程中直接投入拌合楼内进行 拌合。
[0017] 具体的，所述特种增强沥青混凝土采用体积法设计，空隙率不大于4.5%且矿料间 隙率11-16%，性能要求为：
[0018] 渗水系数不大于l(T6m/s，表面构造深度不小于1.0_，马歇尔稳定度不小于10kN， 低温弯曲应变不低于0.25%，线收缩系数不大于26μπιΛπι · °C)，15°C时动态模量不小于 1000010^，40°(：时动态模量不小于200010^，40°(：时0.1]\0^、10!^、100万次的动态压缩蠕变 的累积变形不超过1mm，常温时10Ηζ、200μπι疲劳寿命超过100万次，冻融劈裂强度比不低于 85%〇
[0019] -种无砟轨道结构防水减振的柔性防护结构的铺设方法，包括如下步骤：
[0020] (1)清扫基床表层/桥面板顶面，喷洒0.8~3. Okg/m2的快裂型乳化沥青或改性乳 化沥青，待乳化沥青不粘轮后开始准备缓冲保护层的施工；
[0021] (2)采用4000型沥青拌合楼或同类拌和站拌合所需的特种增强沥青混凝土，具体 工艺为：首先向拌合楼内按比例投入各粒径集料，然后加入特种改性增强剂干拌至少15S 后，依次加入填料和沥青后再次拌合，总拌合时间不少于60s，出料温度保持在165°C~190 °C；
[0022] (3)采用双后桥的自卸汽车运输拌合成的特种增强沥青混凝土，自卸汽车的车厢 采取保温防水措施；
[0023] (4)根据需要在待铺设工作面内外侧提前设置挡板，在施工机械轮迹带上用铁锹 洒布薄层干燥细砂；
[0024] (5)采用全宽摊铺或分幅摊铺的方式向待铺设工作面上摊铺特种增强沥青混凝 土，摊铺的工艺为:采用带平衡梁的履带式沥青摊铺机连续匀速摊铺，履带式沥青摊铺机无 法布料区域采用人工同步布料，履带式沥青摊铺机行进速度保持在1~3m/min;若特种增强 沥青混凝土的厚度超过8cm，采用分层摊铺的工艺；
[0025] (6)采用钢轮压路机机与胶轮压路机按阶梯行进、1/3叠轮方式进行组合碾压，具 体工艺为:首先，采用双钢轮压路机紧跟履带式沥青摊铺机静压2~4遍;然后，采用双钢轮 振动压路机对桥梁区域全程采用静压的方式碾压2~4遍，对其他区域采用往振压返静压的 方式碾压2~4遍;接着，采用胶轮压路机碾压2~4遍;最后，在表面温度降至82°C之前用双 钢轮压路机进行终压平整收光处理;若特种增强沥青混凝土的厚度超过8cm，采用分层碾压 的工艺；
[0026] (7)对特种增强沥青混凝土与接触网基础、电缆槽、集水井等接缝处采用切缝灌注 热沥青的方式进行处理，所灌注的热沥青成分与特种增强沥青混凝土中的沥青成分相同； [0027] (8)对分幅摊铺的特种增强沥青混凝土纵向接缝采用热接缝的方式进行处理。
[0028] 有益效果:本发明提供的一种无砟轨道防水减振的柔性防护结构及铺设方法，与 现有技术相比，具有如下的优势：
[0029] 1、在无砟轨道基座板底部与基床表层之间全断面铺设，通过几乎不渗水的沥青混 凝土层及乳化沥青层的多层防渗防水，同时利用沥青混凝土的憎水性实现表面水的快速排 干，可为路基提供全面的立体防水保护；
[0030] 2、在无砟轨道基座板底部与基床表层之间全断面铺设，通过调整沥青混凝土层的 弹性模量与阻尼特性等参数，可为无砟轨道结构提供适当的缓冲减振功能；
[0031] 3、在无砟轨道基座板底部与基床表层之间全断面铺设，轨道板基座采用后浇施 工，通过防水联接层与沥青混凝土层较大的表面构造深度，增强层间抗剪能力；
[0032] 4、在无砟轨道基座板底部与基床表层之间全断面铺设，通过优化沥青混凝土层的 变形协同能力与抗裂性，使无砟轨道结构能够适当更大的不均匀变形而不至产生开裂； [0033] 5、在无砟轨道基座板底部与基床表层之间全断面铺设，通过调整沥青混凝土层的 荷载扩散能力与变形协同能力，使