一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构及施工方法

1.本发明涉及无砟轨道路基病害防治技术领域，具体涉及一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构及施工方法。

背景技术：

2.本发明对于背景技术的描述属于与本发明相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本发明的

技术实现要素：

，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本发明在首次提出申请的申请日的现有技术。
3.列车荷载、雨水入渗和滞留、细颗粒迁移是无砟轨道路基基床表层发生翻浆冒泥的基本条件，经过大量的现场试验和室内模型实验发现，无砟轨道基床翻浆冒泥的本质是基床表层级配碎石中的细骨料在超孔隙水压作用下随积水外流形成的泥浆。随着翻浆冒泥病害的进一步发展，基床表层中的细骨料含量增大，并且不断通过缝隙向外界环境迁移，基床的级配发生较大变化，组骨料间的相互作用面积减小，基床的整体承载能力下降，在列车循环荷载作用下，基床表层与底座板间的离缝逐渐演变成空洞，严重威胁高速列车的行车安全。
4.目前已有采用高分子有机材料对封闭层的缝隙和底座板伸缩缝进行了密封防水处理，但在后续的行车过程中，密封部分易再次破裂，还是会发生翻浆冒泥。因此需从防排水与防止细骨料迁移两方面同时入手，及时排出入渗到接触层浅层的水，并防止级配碎石中细骨料的迁移，研发兼顾排水、加固和反滤作用的路基接触层新结构，从源头上杜绝翻浆冒泥的发生。
发明内容
5.本发明的目的在于提供一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构及施工方法，以解决现有无砟轨道排水能力差且不能有效防止细骨料迁移，从而不能从源头上解决翻浆冒泥的问题。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构，包括：设置在无砟轨道路基的基床表层内的排水加固系统和反滤系统；
8.排水加固系统包括多个间隔设置的排水柱单元、设置在多个排水柱单元底部的排水引流件、以及分别对称设置在基床表层两侧的盲沟，反滤系统设置在基床表层的顶部且与多个排水柱单元的顶端接触，排水引流件位于基床表层与基床底层之间且中部上拱，排水引流件的两端向基床表层的两侧延伸。
9.采用上述技术方案的有益效果为：水缝隙透过基床表层顶部的反滤系统进入到排水柱单元中，在排水柱单元中部分水进入到基床表层内，基床表层内的水依靠基床表层的排水能力透过盲沟排出基床；另一部分水进入排水引流件中，并通过排水引流件排出基床表层。排水引流件和反滤系统可有效防止基床中的细骨料外流，同时排水柱单元、排水引流
件，可对基床表层起到一定的加固作用，增加散粒体材料的抗剪性能，从而从源头上解决翻浆冒泥的问题。
10.进一步地，排水柱单元包括透水混凝土柱、以及包裹在透水混凝土柱外壁的反滤土工布，透水混凝土柱的顶部与反滤系统的底部接触，透水混凝土柱的底部与排水引流件的顶部连接。
11.进一步地，反滤系统的中部上拱。
12.进一步地，反滤系统的两端和排水引流件的两端均按照4％～5％的坡度布置。
13.采用上述技术方案的有益效果为：通过将反滤系统和排水引流件设置一定坡度，当有水进入时，坡度可对水进行导流。
14.进一步地，排水引流件包括由上至下依次设置的反滤件、三维土工网芯和隔水反滤件，反滤件与透水混凝土柱的底部接触。
15.采用上述技术方案的有益效果为：排水引流件通过三层设计，可以有效防止基床表层内的细骨料外流。
16.进一步地，盲沟包括透水支撑部件、以及包裹在透水支撑部件外部的无纺土工布，透水支撑部件呈直角梯形结构。
17.采用上述技术方案的有益效果为：透水支撑部件可对基床表层进行一定支撑，增加了基床表层的稳定性，从而提升基床的整体承载能力。
18.本发明还提供一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的施工方法，包括以下步骤：
19.s1：根据基床底层设计标高，再填筑基床底层，并进行分层压实，并将基床底层的顶端中部填筑呈上拱结构；
20.s2：在基床底层的顶部铺设排水引流件，并测量和划分排水柱单元的位置，再根据划分的排水柱单元的位置，将排水柱单元固定在排水引流件的顶部；
21.s3：在无砟轨道的电缆槽下和线路中心对称位置处填筑盲沟，在基床表层的其余位置填筑级配碎石，并进行分层压实；
22.s4：在基床表层的顶部铺设反滤系统，并将反滤系统固定在排水柱单元的顶部；
23.s5：在反滤系统的顶部浇筑封闭层，同时铺设底座板、轨道板和钢轨。
24.采用上述技术方案的有益效果为：按照上述一定步骤依次铺设排水固定系统和反滤系统，能够及时收集并快速排出入渗到基床表层的外界降雨和环境水，从根源上阻断路基基床翻浆冒泥的发生，可有效的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥病害，适用于无砟轨道修建时，也可以用于目前有修筑完毕的无砟轨道的翻浆冒泥病害进行防护。
25.进一步地，在步骤s2中排水柱单元的铺设方式，沿线路纵向方向，无砟轨道的底座板的伸缩缝及其前后1m范围内，排水柱单元布设间距为0.8m至1m，底座板的伸缩缝及其前后1m范围外，排水柱单元布设间距为1.2m至1.5m。
26.进一步地，反滤系统的中部上拱，且反滤系统的两端和排水引流件的两端均按照4％～5％的坡度布置。
27.进一步地，排水引流件于基床表层的底部、反滤系统于基床表层的顶部均沿线路全长铺设。
28.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
29.1、本发明通过排水柱单元、排水引流件和盲沟，及时收集并快速排出入渗到基床表层的外界降雨和环境水，从根源上阻断路基基床翻浆冒泥的发生，可有效的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥病害；
30.2、本发明通过在无砟轨道基床表层铺设反滤系统和排水引流件，可有效防止级配碎石中细骨料的外流，保持基床表层和底座板的完整接触特性，同时可兼顾起到加固基床表层的功能，使散粒体材料的抗剪能力增强，基床的整体承载能力有所提升，可有效缓解路基不均匀沉降和变形。
附图说明
31.图1为目前无砟轨道上部轨道结构及路基基床的横截面结构示意图；
32.图2为预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构的横截面结构示意图；
33.图3为排水引流件的结构示意图；
34.图4为排水柱单元的结构示意图；
35.图5为排水柱单元的布设结构示意图。
36.图中：1-钢轨、2-轨道板、3-底座板、4-封闭层、5-基床表层、6-基床底层、7-排水柱单元、71-透水混凝土柱、72反滤土工布、8-排水引流件、81-反滤件、82-三维土工网芯、83-隔水反滤件、9-盲沟、91-透水支撑部件、10-反滤系统。
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.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，底座板3上铺设轨道板2，轨道板2上铺设钢轨1；
39.基床表层5上覆盖封闭层4，封闭层4延伸至底座板3的边缘。部分无砟轨道在底座板3和轨道板2之间铺设了ca砂浆层或自密实混凝土。
40.本发明提供了一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构，如图2至图5所示，包括：设置在无砟轨道路基的基床表层5内的排水加固系统和反滤系统10；
41.排水加固系统包括多个间隔设置的排水柱单元7、设置在多个排水柱单元7底部的排水引流件8、以及分别对称设置在基床表层5两侧的盲沟9，反滤系统10设置在基床表层5的顶部且与多个排水柱单元7的顶端接触，排水引流件8位于基床表层5与基床底层6之间且中部上拱，排水引流件8的两端向基床表层5的两侧延伸。排水引流件8的中部上拱，其两端向基层表层5的两侧延伸，便于导水，且还能有效防止基床表层5内的细骨料外流。排水柱单元7用于对基床表层5进行加固，增加散粒体材料的抗剪性能，基床的整体承载能力有所提升，可有效缓解路基的不均匀沉降和变形。本实施例中反滤系统10采用反滤土工布，在本发明的其他实施例中也可以采用其他透水反滤的材料。
42.排水柱单元7包括透水混凝土柱71、以及包裹在透水混凝土柱71外壁的反滤土工布72，透水混凝土柱71的顶部与反滤系统10的底部接触，透水混凝土柱71的底部与排水引
流件8的顶部连接。透水混凝土柱71可对基床表层5进行支撑和加固，在反滤土工布72的作用下可避免排水柱单元7中的土粒流失，同时还能达到排水的效果。透水混凝土柱71采用工厂预制，其中水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比为0.3，集料粒径采用2.5mm-6mm，透水混凝土柱71整体高度为0.7m、半径为0.2m的圆柱形通道，在本发明的其他实施例中，可以根据实际使用情况调整透水混凝土柱71的尺寸。
43.为了便于对基床表层5内进入的水进行导流，反滤系统10的中部上拱。反滤系统10的两端和排水引流件8的两端均按照4％-5％的坡度布置。
44.排水引流件8包括由上至下依次设置的反滤件81、三维土工网芯82和隔水反滤件83，反滤件81与透水混凝土柱71的底部接触。反滤件81采用现有的短纤针刺非织造土工布，其透气性和透水性好，能有效的截留砂土流失，有效的将集中应力扩散，传递或分解，防止土体受外力作用而破坏；三维土工网芯82具有固土的作用，用于放置基床表层5内的土粒以及填筑的材料流失，隔水反滤件83采用隔水土工膜加短纤针刺非织造土工布组合而成，用于避免水渗透至基床底层6内。
45.盲沟9包括透水支撑部件91、以及包裹在透水支撑部件91外部的无纺土工布，透水支撑部件91呈直角梯形结构。透水支撑部件91采用透水砾石，其外壁包裹无纺土工布，用于排水的同时，透水砾石即具有一定强度又能排水。
46.本发明还提供一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的施工方法，包括以下步骤：
47.s1：根据基床底层6设计标高，再填筑基床底层6，并进行分层压实，并将基床底层6的顶端中部填筑呈上拱结构；
48.基床底层6的顶端中部填筑呈上拱结构便于铺设排水引流件8，并使得排水引流件8呈一定坡度，排水的同时还能防止基床表层5内的细骨料流入到基床底层6中，增加了基床表层5的承载能力，可有效缓解路基的不均匀沉降和变形。
49.s2：在基床底层6的顶部铺设排水引流件8，并测量和划分排水柱单元7的位置，再根据划分的排水柱单元7的位置，将排水柱单元7固定在排水引流件8的顶部；
50.由上至下依次铺设反滤件81、三维土工网芯82和隔水反滤件83，用于排水的同时联合排水柱单元7对基床表层5进行加固。
51.沿线路纵向方向，无砟轨道的底座板3的伸缩缝及其前后1m范围内，排水柱单元7布设间距为0.8m至1m，底座板3的伸缩缝及其前后1m范围外，排水柱单元7布设间距为1.2m至1.5m。
52.沿线路横向，排水柱单元7间距为1.0m，对称布置；排水柱单元7的上部与基床表层5应整理平整，且满足基床表层5横向排水坡度的要求。
53.s3：在无砟轨道的电缆槽下和线路中心对称位置处填筑盲沟9，在基床表层5的其余位置填筑级配碎石，并进行分层压实；
54.s4：在基床表层5的顶部铺设反滤系统10，并将反滤系统10固定在排水柱单元7的顶部；
55.反滤系统10的中部上拱，且反滤系统10的两端和排水引流件8的两端均按照4％～5％的坡度布置。排水引流件8于基床表层5的底部、反滤系统10于基床表层5的顶部均沿线路全长铺设。
56.s5：在反滤系统10的顶部浇筑混凝土封闭层4，同时铺设底座板3、轨道板2和钢轨1。
57.水通过底座板3与封闭层4之间的缝隙或底座板3的伸缩缝进入到基床表层5，透过基床表层5顶部的反滤系统10进入到排水柱单元7中，排水柱单元7中的透水混凝土柱71可对基床表层5进行支撑和加固，在排水柱单元7中部分水进入到基床表层5内，基床表层5内的水依靠基床表层5的排水能力透过盲沟9排出；另一部分水进入排水引流件8中，并通过排水引流件8沿基床表层5的两侧排出，排水引流件8能够有效防止基床表层5中的细骨料外流。
58.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构，其特征在于，包括：设置在无砟轨道路基的基床表层(5)内的排水加固系统和反滤系统(10)；所述排水加固系统包括多个间隔设置的排水柱单元(7)、设置在多个所述排水柱单元(7)底部的排水引流件(8)、以及分别对称设置在所述基床表层(5)两侧的盲沟(9)，所述反滤系统(10)设置在所述基床表层(5)的顶部且与多个所述排水柱单元(7)的顶端接触，所述排水引流件(8)位于所述基床表层(5)与基床底层(6)之间且中部上拱，所述排水引流件(8)的两端向所述基床表层(5)的两侧延伸。2.根据权利要求1所述的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构，其特征在于，所述排水柱单元(7)包括透水混凝土柱(71)、以及包裹在所述透水混凝土柱(71)外壁的反滤土工布(72)，所述透水混凝土柱(71)的顶部与所述反滤系统(10)的底部接触，所述透水混凝土柱(71)的底部与所述排水引流件(8)的顶部连接。3.根据权利要求1所述的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构，其特征在于，所述反滤系统(10)的中部上拱。4.根据权利要求3所述的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构，其特征在于，所述反滤系统(10)的两端和所述排水引流件(8)的两端均按照4％-5％的坡度布置。5.根据权利要求2所述的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构，其特征在于，所述排水引流件(8)包括由上至下依次设置的反滤件(81)、三维土工网芯(82)和隔水反滤件(83)，所述反滤件(81)与所述透水混凝土柱(71)的底部接触。6.根据权利要求1所述的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构，其特征在于，所述盲沟(9)包括透水支撑部件(91)、以及包裹在所述透水支撑部件(91)外部的无纺土工布，所述透水支撑部件(91)呈直角梯形结构。7.一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的施工方法，其特征在于，包括采用权利要求1至6所述的结构进行施工，具体步骤如下：s1：根据基床底层(6)设计标高，再填筑基床底层(6)，并进行分层压实，将基床底层(6)的顶端中部填筑呈上拱结构；s2：在基床底层(6)的顶部铺设排水引流件(8)，并测量和划分排水柱单元(7)的位置，再根据划分的排水柱单元(7)的位置，将排水柱单元(7)固定在排水引流件(8)的顶部；s3：在无砟轨道的电缆槽下和线路中心对称位置处填筑盲沟(9)，在基床表层(5)的其余位置填筑级配碎石，并进行分层压实；s4：在基床表层(5)的顶部铺设反滤系统(10)，并将反滤系统(10)固定在排水柱单元(7)的顶部；s5：在反滤系统(10)的顶部浇筑封闭层(4)，同时铺设底座板(3)、轨道板(2)和钢轨(1)。8.根据权利要求7所述的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的施工方法，其特征在于，在步骤s2中所述排水柱单元(7)的铺设方式，沿线路纵向方向，无砟轨道的底座板(3)的伸缩缝及其前后1m范围内，所述排水柱单元(7)布设间距为0.8m至1m，所述底座板(3)的伸缩缝及其前后1m范围外，所述排水柱单元(7)布设间距为1.2m至1.5m。9.根据权利要求7所述的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的施工方法，其特征在于，所述反滤系统(10)的中部上拱，且所述反滤系统(10)的两端和所述排水引流件(8)的两端
均按照4％-5％的坡度布置。10.根据权利要求9所述的预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的施工方法，其特征在于，所述排水引流件(8)于所述基床表层(5)的底部、所述反滤系统(10)于所述基床表层(5)的顶部均沿线路全长铺设。

技术总结

本发明公开了一种预防无砟轨道路基接触层翻浆冒泥的结构及施工方法，包括：设置在无砟轨道路基的基床表层内的排水加固系统和反滤系统；排水加固系统包括多个间隔设置的排水柱单元、设置在多个排水柱单元底部的排水引流件、以及分别对称设置在基床表层两侧的盲沟，反滤系统设置在基床表层的顶部且与多个排水柱单元的顶端接触，排水引流件位于基床表层与基床底层之间且中部上拱，排水引流件的两端向基床表层的两侧延伸。排水引流件和反滤系统可有效防止基床中的细骨料外流，同时排水柱单元、排水引流件，可对基床表层起到一定的加固作用，增加散粒体材料的抗剪性能，从而从源头上解决翻浆冒泥的问题。上解决翻浆冒泥的问题。上解决翻浆冒泥的问题。