本實用新型涉及一種防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

鐵路路基的翻漿冒泥病害是我國既有鐵路最常見的路基病害之一。傳統(tǒng)既有線鐵路建設(shè)施工時，由于設(shè)計標準低，再加上對路基結(jié)構(gòu)功能認識不足、工期緊等原因，基床填料的材質(zhì)(粘粒含量、透水性、親水性等)、壓實質(zhì)量往往不能滿足設(shè)計要求，運營多年以后，線路頻繁出現(xiàn)道砟陷入基床、路基橫向排水坡度破壞、道砟基床結(jié)構(gòu)層混亂等病害現(xiàn)象，嚴重影響基床結(jié)構(gòu)的排水功能，導(dǎo)致地表降水下滲至基床表層，不能及時排出。在列車動荷載的反復(fù)作用下，基床出現(xiàn)軟化、泥化現(xiàn)象，泥漿向道砟或通過道砟向外翻冒擠出，進一步導(dǎo)致路基頂面橫行排水不暢，使得基床、道砟板結(jié)，線路幾何尺寸變化大，嚴重影響鐵路運輸安全。

從翻漿冒泥病害產(chǎn)生的原因可知，鐵路路基翻漿冒泥病害的整治應(yīng)從路基的填料、路基的排水處理、減少列車荷載在路基中產(chǎn)生的動應(yīng)力三個方面著手；與之相應(yīng)的整治措施有鋪設(shè)砂墊層、換填土砂、土工合成材料、長纖維聚酯土工布、半剛性和全剛性封閉層等。然而既有線天窗時間只有2小時左右，不允許進行基床填料換填。目前普遍采用的整治工藝為排水砂墊層加防水土工布，該方法工藝簡單，能夠起到防水和排水作用，但存在土工布易破裂、不能改善基床強度、剛度、不能減少列車荷載在路基中產(chǎn)生的動應(yīng)力等問題，因此，用于鐵路路基翻漿冒泥整治，耐久性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種新型的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅具有排水和防水功能，且能夠減少列車荷載在路基中產(chǎn)生的動應(yīng)力，耐久性較好，從而有效防止鐵路路基翻漿冒泥，延長鐵路路基病害的維修周期，使鐵路路基的使用壽命顯著增加。本申請還要提供該結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法。

本申請解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)位于鐵路路基和道砟之間，道砟上鋪設(shè)有軌枕和鋼軌，所述結(jié)構(gòu)包含第一防護層和第二防護層，所述第一防護層由鋪設(shè)于鐵路路基表面的碎石和填充于碎石間隙中的高分子防水涂料組成；傳統(tǒng)的防水土工布需要提前制作好，然后運輸?shù)剿杪范?，并且通常較薄、力學性能較差，易因被道砟刺破而失去防水能力，導(dǎo)致泥漿上冒。采用本申請的第一防護層，不僅便于運輸，而且可以根據(jù)需要在施工路段現(xiàn)場鋪設(shè)。第一防護層的厚度為3-6cm，其上表面與軌枕底部之間的距離為25-35cm，正線上的橫向?qū)挾葹?-6m；碎石的平均粒徑為5-7mm。 均勻分布且由高分子防水涂料固定的碎石，不僅使第一防護層具有良好的防水性能，而且具有遠高于傳統(tǒng)土工布的強度和剛度，整體力學性能更為突出。

由于第一防護層的骨架由碎石堆積而成，雖然在很大程度上降低了列車荷載在路基中產(chǎn)生的動應(yīng)力，但是第一防護層的柔性較差，在快速施工操作或局部承受較大列車沖擊荷載作用時，可能會使碎石剝落和產(chǎn)生裂縫，同時，碎石間隙的分布不均勻可能導(dǎo)致局部碎石間隙難以被高分子防水涂料填充，從而影響防水性能。為了解決上述問題，在第一防護層和道砟之間增設(shè)第二防護層，所述第二防護層為聚脲彈性層，該結(jié)構(gòu)層與第一防護層的粘結(jié)性較好。第二防護層可以從以下四方面保護第一防護層，進一步延長鐵路路基病害的維修周期，增加鐵路路基的使用壽命：1)聚脲彈性層的柔性好，可以緩沖掉部分第一防護層所承受的應(yīng)力，延長第一防護層的使用壽命；2)聚脲彈性層的耐磨性好，可以防止道砟在列車荷載作用下的刺入第一防護層；3)聚脲彈性層具有光滑、無接縫、致密分布的表面，可以彌補第一防護層產(chǎn)生的裂縫，保證更有效的防水和防止翻漿冒泥性能；4)聚脲彈性層具有快速固化的特性，能夠為道砟回填等后續(xù)工序提供更多時間，從而保證施工過程在天窗時間內(nèi)完成并投入運營。第一防護層橫向具有3-6％的單面或者雙面排水坡，下滲至第二防護層的水通過橫向排水坡排出。

進一步，所述防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置于鐵路路基和第一防護層之間的砂墊層，所述砂墊層的厚度為4-6cm，由平均粒徑為0.05-5mm的砂料組成，砂墊層應(yīng)鋪設(shè)均勻、密實和平整。砂墊層不僅可以對第一防護層起到支撐作用，而且具有一定的排水功能。

進一步，所述第二防護層由聚脲防水涂料固化而成，其厚度為2-4mm。聚脲防水涂料由M、N兩種組分構(gòu)成，其中，M組分為由端羥基化合物或端氨基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得的半預(yù)聚物或預(yù)聚物，N組分由端氨基樹脂和端氨基擴鏈劑組成。噴涂時，將M、N組分在噴涂設(shè)備的噴槍內(nèi)混合后噴出，快速反應(yīng)固化生成第二防護層，因此可以現(xiàn)場噴涂施工，簡單快捷。為了使第一防護層表面的任何區(qū)域都能得到第二防護層的保護，且從第二防護層緩沖效果和成本上綜合考慮，設(shè)定第二防護層的厚度為2-4mm。

進一步，所述高分子防水涂料為聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料、聚合物水泥涂料、有機硅防水涂料中的任意一種。防水涂料的傳統(tǒng)使用方式是通過噴涂方式形成防水薄膜，難以形成較厚的第一防護層。本申請中，防水涂料填充碎石間的空隙，一來節(jié)約了高分子防水涂料的用量，二來增加第一防護層的厚度，有更好的防水效果和力學性能；高分子防水涂料填充碎石間隙后，經(jīng)過化學反應(yīng)膨脹，與碎石無縫連接，形成綜合力學性能較優(yōu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

上述防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法包括以下步驟：1)在鐵路路基表面鋪設(shè)平均粒徑為0.05-5mm的砂料以形成厚度為4-6cm的砂墊層；2)將平均粒徑為5-7mm的碎石鋪 設(shè)于砂墊層的表面，碎石的鋪設(shè)厚度為3-6cm；3)將高分子防水涂料填充于碎石間隙中，高分子防水涂料凝固后即得到第一防護層；4)將聚脲防水涂料噴涂到第一防護層的表面并固化形成厚度為2-4mm的第二防護層。優(yōu)選地，在第一防護層中的高分子防水涂料初凝之時，即噴涂聚脲防水涂料，其中，初凝是指高分子防水涂料開始失去塑性的時間。采用本申請的鋪設(shè)方法，可以根據(jù)特定需求現(xiàn)場鋪設(shè)不同厚度的第一防護層和第二防護層，鋪設(shè)方法簡單快捷。對于既有線鐵路的整治，在鋪設(shè)上述防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)之前，需要挖除翻漿、清篩道床，所鋪設(shè)的第一防護層的上表面距軌枕底部25-35cm。

將高分子防水涂料填充于碎石間隙中的填充方式為澆注或噴涂。進一步，以噴涂的方式，將所述高分子防水涂料分至少2次填充于碎石間隙，相鄰兩次噴涂的方向不相平行。優(yōu)選地，所述相鄰兩次，其中一次的噴涂方向垂直于線路縱向，其中一次的噴涂方向平行于線路縱向。采用上述填充方式不僅可以節(jié)約凝固時間，保證內(nèi)部的高分子防水涂料得到充分的凝固，而且可以使高分子防水涂料均勻地分布于碎石空隙中。但是，無論選擇何種填充方式，需要在鐵路天窗時間內(nèi)完成防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)。當所需鋪設(shè)所述結(jié)構(gòu)的正線路段較長，需要經(jīng)過分段施工時，前后施工段連接處的第一防護層和第二防護層需要進行搭接，以防止水從連接處往下滲透或泥漿從縫隙處上冒，所述搭接寬度為30-50cm。

附圖說明

圖1為實施例1中防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2為實施例2中防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3為實施例3-6中防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)為設(shè)置在鐵路路基1表面和道砟6之間的第一防護層3，道砟6上鋪設(shè)有軌枕7和鋼軌8，第一防護層3由堆積于鐵路路基1表面的碎石以及填充于碎石間隙中的聚氨酯防水涂料組成，第一防護層3具有5％的雙面排水坡5，下滲至第一防護層3的水被第一防護層3隔離，然后通過排水坡5排出。同時，上冒的泥漿被第一防護層3隔離，防止泥漿向道砟6或通過道砟6向外翻冒擠出。

防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法如下：將平均粒徑為6mm的碎石鋪設(shè)于鐵路路基1表面，鋪設(shè)厚度為5cm，正線上的橫向?qū)挾菳為5m，其上表面與軌枕7底部之間的距離A為30cm；首先沿著垂直于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，使聚氨酯防水涂料填充所有碎石孔隙，待碎石間隙中的聚氨酯防水涂料凝固后，即得到第一防護層3。前后施工段的第一防護 層3的連接處需要進行搭接，相鄰第一防護層3的搭接寬度為35cm。

實施例2

如圖2所示，防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)包含依次設(shè)置在鐵路路基1表面的第一防護層3和第二防護層4，道砟6上鋪設(shè)有軌枕7和鋼軌8。其中，第一防護層3由堆積于鐵路路基1的表面的碎石以及填充于碎石間隙中的聚氨酯防水涂料組成，第一防護層3具有5％的雙面排水坡5。第二防護層4由雙組份的聚脲防水涂料固化而成。下滲至第二防護層4的水被第二防護層4隔離，然后通過第一防護層3的排水坡5將水排出。同時，上冒的泥漿被第一防護層3隔離，第二防護層4形成第二重防護，有效防止泥漿向道砟6或通過道砟6向外翻冒擠出。

防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法如下：將平均粒徑為6mm的碎石鋪設(shè)于鐵路路基1的表面，鋪設(shè)厚度為5cm，正線上的橫向?qū)挾菳為5m，其上表面與軌枕7底部之間的距離A為30cm；首先沿著垂直于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，使聚氨酯防水涂料填充所有碎石孔隙，待碎石間隙中的聚氨酯防水涂料凝固后，即得到第一防護層3；待第一防護層3中的聚氨酯防水涂料初凝之后，將雙組份的聚脲防水涂料噴涂到第一防護層3的表面，形成厚度為3mm的第二防護層4。前后施工段的第一防護層3和第二防護層4的連接處需要進行搭接，相鄰第一防護層3和相鄰第二防護層4的搭接寬度均為35cm。

實施例1與實施例2的區(qū)別在于實施例2中的第一防護層3和道砟6之間還設(shè)置有第二防護層4，使得實施例2中的防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)具有更好地防護性能，同時，第二防護層4的高彈性可以緩沖掉部分第一防護層3所承受的應(yīng)力，有效防止鐵路路基翻漿冒泥，延長鐵路路基1和第一防護層3的使用壽命；雖然增設(shè)了第二防護層4，但是鋪設(shè)時間反而縮短，這是因為第二防護層4具有快速固化的特性，可以在第一防護層3中的聚氨酯防水涂料初凝后即可噴涂，能夠為道砟6回填等后續(xù)工序提供更多時間，從而進一步保證施工過程在鐵路天窗時間內(nèi)完成并可立即投入運營。

實施例3-6的防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包含依次設(shè)置在鐵路路基1和道砟6之間的砂墊層2、第一防護層3和第二防護層4，道砟6上鋪設(shè)有軌枕7和鋼軌8。其中，第一防護層3由堆積于砂墊層2的表面的碎石以及填充于碎石間隙中的高分子防水涂料組成，第一防護層3具有5％的雙面排水坡5。第二防護層4由雙組份的聚脲防水涂料固化而成。下滲至第二防護層4的水被第二防護層4隔離，然后通過第一防護層3的排水坡5將水排出。同時，上冒的泥漿被第一防護層3隔離，第二防護層4形成第二重防護，有效防止泥漿向道砟6或通過道砟6向外翻冒擠出。下面分別描述實施例3-6所述的防止鐵路路基翻漿 冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法。

實施例3

防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法如下：首先鋪設(shè)均勻、密實且平整的砂墊層2，砂墊層2中砂料的平均粒徑為3mm，砂墊層2的鋪設(shè)厚度為5cm。然后將平均粒徑為6mm的碎石鋪設(shè)于上述砂墊層2的表面，鋪設(shè)厚度為5cm，正線上的橫向?qū)挾菳為5m，其上表面與軌枕7底部之間的距離A為30cm；首先沿著垂直于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，使聚氨酯防水涂料填充所有碎石孔隙，待碎石間隙中的聚氨酯防水涂料凝固后，即得到第一防護層3；待第一防護層3中的聚氨酯防水涂料初凝之后，即將雙組份的聚脲防水涂料噴涂到第一防護層3的表面以形成厚度為2mm的第二防護層4。前后施工段的第一防護層3和第二防護層4的連接處需要進行搭接，相鄰第一防護層3和相鄰第二防護層4的搭接寬度均為35cm。

實施例3與實施例2的區(qū)別在于實施例3的鐵路路基1和第一防護層3之間還設(shè)有砂墊層2，砂墊層2不僅可以對第一防護層3起到支撐作用，而且具有一定的排水功能，可以進一步延長鐵路路基的使用壽命。

實施例4

防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法如下：首先鋪設(shè)均勻、密實且平整的砂墊層2，砂墊層2中砂料的平均粒徑為3mm，砂墊層2的鋪設(shè)厚度為5cm。然后將平均粒徑為6mm的碎石鋪設(shè)于上述砂墊層2的表面，鋪設(shè)厚度為6cm，正線上的橫向?qū)挾菳為4m，其上表面與軌枕7底部之間的距離A為30cm；首先沿著垂直于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，使聚氨酯防水涂料填充所有碎石孔隙，待碎石間隙中的聚氨酯防水涂料凝固后，即得到第一防護層3；待第一防護層3中的聚氨酯防水涂料初凝之后，即將雙組份的聚脲防水涂料噴涂到第一防護層3的表面以形成厚度為3mm的第二防護層4。前后施工段的第一防護層3和第二防護層4的連接處需要進行搭接，相鄰第一防護層3和相鄰第二防護層4的搭接寬度均為35cm。

實施例5

防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法如下：首先鋪設(shè)均勻、密實且平整的砂墊層2，砂墊層2中砂料的平均粒徑為3mm，砂墊層2的鋪設(shè)厚度為5cm。然后將平均粒徑為6mm的碎石鋪設(shè)于上述砂墊層2的表面，鋪設(shè)厚度為3cm，正線上的橫向?qū)挾菳為6m，其上表面與軌枕7底部之間的距離A為30cm；首先沿著垂直于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向?qū)⒕郯滨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，使聚氨酯防水涂料填充所有碎石孔隙，待碎石間隙中的聚氨酯防水涂料凝固后，即得到第一防護層3；待 第一防護層3中的聚氨酯防水涂料初凝之后，即將雙組份的聚脲防水涂料噴涂到第一防護層3的表面以形成厚度為4mm的第二防護層4。前后施工段的第一防護層3和第二防護層4的連接處需要進行搭接，相鄰第一防護層3和相鄰第二防護層4的搭接寬度均為35cm。

實施例6

防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)方法如下：首先鋪設(shè)均勻、密實且平整的砂墊層2，砂墊層2中砂料的平均粒徑為3mm，砂墊層2的鋪設(shè)厚度為5cm。然后將平均粒徑為6mm的碎石鋪設(shè)于上述砂墊層2的表面，鋪設(shè)厚度為5cm，正線上的橫向?qū)挾菳為5m，其上表面與軌枕7底部的距離A為30cm；首先沿著垂直于線路縱向的方向?qū)⒈┧狨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向?qū)⒈┧狨シ浪苛蠂娙胨槭g隙中，使丙烯酸酯防水涂料填充所有碎石孔隙，待碎石間隙中的丙烯酸酯防水涂料凝固后，即得到第一防護層3；待第一防護層3中的丙烯酸酯防水涂料初凝之后，即將雙組份的聚脲防水涂料噴涂到第一防護層3的表面以形成厚度為3mm的第二防護層4。前后施工段的第一防護層3和第二防護層4的連接處需要進行搭接，相鄰第一防護層3和相鄰第二防護層4的搭接寬度均為35cm。

以上防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)可以現(xiàn)場鋪設(shè)，鋪設(shè)方法簡單快捷，并且可以在既有線鐵路施工天窗點內(nèi)對出現(xiàn)病害的鐵路進行修復(fù)并可立即投入使用，不會影響鐵路的正常運營。對于既有線鐵路病害的整治，在鋪設(shè)上述防止鐵路路基翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)之前，需要挖除翻漿、清篩道床。在所鋪設(shè)的第一防護層或第二防護層的上表面回填道砟，振搗密實，即可投入運營。當然，除了作為既有鐵路路基的防止翻漿冒泥的結(jié)構(gòu)，采用本申請的結(jié)構(gòu)以及鋪設(shè)方法，還可以將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于其他要求路基兼具防水和防止翻漿冒泥的領(lǐng)域，具有很好的應(yīng)用前景。

本申請的第一防護層3具有以下優(yōu)點：1)第一防護層3的厚度為3-6cm，即使是具有銳利棱角的道砟6也難以刺穿，使用壽命長；3)第一防護層3由平均粒徑為5-7mm的碎石堆積而成，具有優(yōu)異的強度和剛度，同時，碎石間隙中填充高分子防水涂料，可以起到防水和防止翻漿冒泥作用。在鐵路路基1和第一防護層3之間增設(shè)的砂墊層2不僅具有一定的排水作用，還可以支撐保護第一防護層3。

在第一防護層3和道砟6之間增設(shè)的第二防護層4可以從以下四方面保護第一防護層3和鐵路路基1：1)第二防護層4的高彈性可以緩沖掉部分第一防護層3所承受的應(yīng)力，延長第一防護層3和鐵路路基1的使用壽命；2)第二防護層4的耐磨性好，可以防止道砟6在列車荷載作用下的刺入第一防護層3；3)第二防護層4具有光滑、無接縫、致密分布的表面，可以彌補第一防護層3產(chǎn)生的裂縫，保證百分之百的防水和防止翻漿冒泥的功效；4)組成第二防護層4的聚脲防水涂料具有快速固化的特性，能夠為道砟6回填等后續(xù)工序提供更多時 間，從而保證施工過程在鐵路天窗時間內(nèi)完成并可立即投入運營。因此，本申請的結(jié)構(gòu)完全可以取代傳統(tǒng)的防水土工布，能夠在很大程度上延長鐵路路基病害的維修周期，使鐵路路基的使用壽命顯著增加。