一种用于治理高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥的排水装置及方法与流程

本发明涉及一种用于治理高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥的排水装置及方法，适用于我国高速铁路各种类型无砟轨道路基翻浆冒泥病害的治理。

背景技术：

翻浆冒泥是铁路中常见的路基病害之一，目前无砟轨道路基翻浆冒泥的病害也是频繁发生，为了保证高速铁路的安全运营，大量的人力和物力需投入到维修工作中，病害严重时铁路需要限速运行甚至是停止运行。经过现场调研发现，翻浆冒泥出现于土质路基地段，路基内部存在的滞留水是翻浆冒泥产生的根本条件，因此铁路设计中需要考虑在路基内部布设排水系统。

无砟轨道设计中只考虑了轨道结构表面的排水方案，如线路横向排水坡、线路纵向排水沟以及少量的横向集水井，尚未考虑铁路路基内部的排水。然而随着自然环境的恶化，极端降雨频发，从底座板端缝(伸缩缝)及路基侧边缘密封层破损处入渗至基床表层内部的雨水逐渐增多，在高频列车荷载所引发的抽吸作用下，入渗至路基内部的滞留水和路基内部的细颗粒混合并向上运移，在连续多次降雨和列车荷载的耦合作用下，路基出现翻浆冒泥病害。翻浆冒泥的发生导致基床表层细颗粒含量增多，基床表层粗颗粒间的机械咬合力减弱，从而导致基床表层的承载力降低，列车荷载作用下所产生的沉降增大，从而底座板底部脱空增大，雨水入渗通道增多，入渗的雨水会进一步在路基内部积聚，进而加剧路基的翻浆冒泥。由此可知，仅考虑轨道结构表面的排水是远远不够的，虽然后续的维修工作中对伸缩缝及侧边密封层破损处进行了一定的处理，但阻止雨水继续入渗的效果不佳，因此需要考虑在路基内部设置排水系统，及时对入渗至基床表层内部的雨水进行排出，从根源上杜绝翻浆冒泥发生所具备的水影响条件，对翻浆冒泥病害进行有效的治理。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明提供一种用于治理高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥的排水方法，该方法分为集水和排水两个过程，集水管对入渗至基床表层表面的雨水进行收集，然后通过引流管引流至排水管中，对入渗至基床表层表面以下的雨水，通过排水管上密集分布的集水孔进行收集，收集的雨水通过排水管及时排出，采用双重集水方案对入渗至基床表层的雨水及时收集并排出。

该方法不仅可以及时对入渗至基床表层内部的雨水进行排出，从根源上杜绝翻浆冒泥发生所具备的水影响条件，对翻浆冒泥病害进行有效的治理；同时由多个排水单元组成的网状排水系统，可对基床表层进行一定的加固，增强了基床表层的稳定性，可以减缓铁路路基的不均匀沉降。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：一种用于治理高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥的排水装置，包括布置在无砟轨道路基基床表层内的排水系统，所述排水系统由多个排水单元按照一定间距布设而成，所述排水单元包括排水管和与排水管相连的集水管。

进一步的，沿铁路线路纵向方向，无砟轨道路基底座板端缝及其左右2m的范围内，排水单元布设间距为1～1.2m；基底座板端缝左右2m以外的区域，排水单元布设间距为2～2.2m。

进一步的，所述排水单元包括两根排水管和多个集水管，两根排水管以铰接的方式连接，每个排水管上安装多个集水管。

进一步的，沿线路横断面方向，两根排水管对称设置，每根排水管按照4％～5％的坡度进行布置。

进一步的，所述排水管的上半圆设置多个集水孔，排水管的上半圆设置反滤层，所述排水管上包裹一层过滤网。

进一步的，所述集水管顶面距离无砟轨道路基底座板底部15±2cm。

进一步的，所述集水管由集水杯和与集水杯下端相连的引流管组成，引流管与排水管相连通。

进一步的，所述集水杯内填充过滤材料，并设置有过滤片。

进一步的，所述过滤片包括粗孔过滤片和细孔过滤片，粗孔过滤片和细孔过滤片之间填充的过滤材料的颗粒粒径小于粗孔过滤片上部空间填充的过滤材料。

本发明的另一目的是提供一种用于治理高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥的排水方法，该方法通过上述的装置来实现，其特征在于，该方法为在无砟轨道路基基床表层内的排水系统，所述排水系统由多个排水单元按照一定间距布设而成。

本发明的有益效果如下：

1)本发明通过在基床表层内布设由多个排水单元组成的排水系统，及时对入渗至基床表层的雨水进行排出，避免雨水在路基内部聚积，从根源上杜绝翻浆冒泥发生所具备的水影响条件，对翻浆冒泥病害进行有效的治理；

2)本发明通过在基床表层内布设由多个排水单元组成的网状排水系统，可对基床表层进行一定的加固，增强了基床表层的稳定性，可以减缓铁路路基的不均匀沉降。

附图说明

图1为高速铁路无砟轨道上部轨道结构及路基基床的横断面示意图；

图2为未嵌入集水管的排水管横断面示意图；

图3为集水管的横断面示意图；

图4为嵌入集水管的排水管横断面示意图；

图5为基床表层内布置的排水单元横断面图；

图6为基床表层内布置的排水单元俯视图；

图中：钢轨1、轨道板2、底座板3、砂浆密封层4、基床表层5、基床底层6、反滤层7、过滤网8、集水孔9、排水管10、集水杯11、粗孔过滤片12、细孔过滤片13、引流管14、集水管15。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例：

如图1所示，目前高速铁路无砟轨道上部轨道结构及路基结构是基床底层6上铺设基床表层5，然后在基床表层5上铺设底座板3(或支承层)，底座板3(或支承层)上铺设轨道板2(或道床板)，轨道板2(或道床板)上铺设钢轨1；基床表层5上覆盖砂浆密封层4，砂浆密封层4延伸至底座板3(或支承层)侧边缘。部分无砟轨道在底座板3(或支承层)和轨道板2(或道床板)之间铺设了ca砂浆层或自密实混凝土。

翻浆冒泥是铁路中常见的路基病害之一，目前无砟轨道路基翻浆冒泥的病害也是频繁发生，为了保证高速铁路的安全运营，大量的人力和物力需投入到维修工作中，病害严重时铁路需要限速运行甚至是停止运行。经过现场调研发现，翻浆冒泥出现于土质路基地段，路基内部存在的滞留水是翻浆冒泥产生的根本条件，因此铁路设计中需要考虑在路基内部布设排水系统。

无砟轨道设计中只考虑了轨道结构表面的排水方案，如线路横向排水坡、线路纵向排水沟以及少量的横向集水井，尚未考虑铁路路基内部的排水。然而随着自然环境的恶化，极端降雨频发，从底座板端缝(伸缩缝)及路基侧边缘密封层破损处入渗至基床表层内部的雨水逐渐增多，在高频列车荷载所引发的抽吸作用下，入渗至路基内部的滞留水和路基内部的细颗粒混合并向上运移，在连续多次降雨和列车荷载的耦合作用下，路基出现翻浆冒泥病害。翻浆冒泥的发生导致基床表层细颗粒含量增多，基床表层粗颗粒间的机械咬合力减弱，从而导致基床表层的承载力降低，列车荷载作用下所产生的沉降增大，从而底座板底部脱空增大，雨水入渗通道增多，入渗的雨水会进一步在路基内部积聚，进而加剧路基的翻浆冒泥。由此可知，仅考虑轨道结构表面的排水是远远不够的，虽然后续的维修工作中对伸缩缝及侧边密封层破损处进行了一定的处理，但阻止雨水继续入渗的效果不佳，因此需要考虑在路基内部设置排水系统，及时对入渗至基床表层内部的雨水进行排出，从根源上杜绝翻浆冒泥发生所具备的水影响条件，对翻浆冒泥病害进行有效的治理。

因此，本发明提供了一种用于治理高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥的排水装置，如图2-6所示，基于现场调研，发现高速铁路无砟轨道路基翻浆冒泥发生于铁路土质路基地段，主要是由于埋藏于路基内部的积水无法排出导致的，因此需要在无砟轨道土质路基地段内设置排水系统；

所述排水系统由多个排水单元按照一定间距布设而成，所述排水单元包括排水管10和与排水管10相连的集水管15。

沿铁路线路纵向方向，无砟轨道路基底座板3端缝及其左右2米的范围内，排水单元布设间距为1～1.2m；基底座板3端缝左右2米以外的区域，排水单元布设间距为2～2.2m；一块底座板3的长度20米范围内共布设12个排水单元。

所述排水单元包括两根排水管10和多个集水管15，两根排水管10以铰接的方式连接，每个排水管10上安装四个集水管15。沿线路横断面方向，集水管15间隔60±5cm布设。

沿线路横断面方向，两根排水管10对称设置，每根排水管10按照4％～5％的坡度进行布置。排水管10采用硬质塑料管，具备一定的抗压性，避免施工过程中挤压破坏。排水管10尺寸可依据《公路排水设计规范》来确定，为了避免排水管10堵塞，建议排水管10内径不小于50mm；所述排水管10的上半圆沿圆周方向设置九个集水孔9，相邻集水孔9间隔为20°，孔径3±1mm，沿排水管10长度方向，集水孔9间距为40mm，排水管10的上半圆设置反滤层7，所述排水管10上包裹一层过滤网8，过滤网8用于阻止排水管10上的集水孔9堵塞；。

所述集水管15顶面距离无砟轨道路基底座板3底部15±2cm。集水管15采用硬质塑料管，具备一定的抗压性，避免施工过程中挤压破坏。集水管15尺寸可依据《公路排水设计规范》来确定，所述集水管15由集水杯11和与集水杯11下端相连的引流管14组成，引流管14与排水管10相连通，建议引流管14内径不小于25mm；所述集水杯11内填充过滤材料，并设置有过滤片，所述过滤片包括粗孔过滤片12和细孔过滤片13，粗孔过滤片12和细孔过滤片13之间填充的过滤材料的颗粒粒径小于粗孔过滤片12上部空间填充的过滤材料，设置双层的过滤结构避免引流管14堵塞。

降雨天气时，入渗至基床表层5表面的雨水，通过集水杯11收集后经过粗孔过滤片12和细孔过滤片13的双层过滤作用后，通过引流管14流入排水管10中；对入渗至基床表层5表面以下的雨水，通过排水管10上密集分布的集水孔9进行收集并进入到排水管10中。通过集水管15和集水孔9收集到排水管10中的雨水，在集水管10自身的横向坡度下自行流出，进而排出入渗至基床的雨水。

排水管10在铁路运营一段时间后，需要及时清理排水管10内的杂物，保证排水管10排水通畅。

在基床表层内形成网状的排水系统，及时对入渗至基床表层的雨水进行排出，避免雨水在路基内部聚积，从根源上杜绝翻浆冒泥发生所具备的水影响条件，对翻浆冒泥病害进行有效的治理；同时由多个排水单元组成的网状排水系统，可对基床表层进行一定的加固，增强了基床表层的稳定性，可以减缓铁路路基的不均匀沉降。本发明能够从根源上杜绝翻浆冒泥发生所具备的水影响条件，可以对高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥病害进行有效的治理，同时由多个排水单元组成的网状排水系统，可对基床表层进行一定的加固，增强了基床表层的稳定性，可以减缓铁路路基的不均匀沉降。