一种预制装配式沥青基板式无砟轨道及其施工方法与流程

本发明涉及高速铁路和城市轨道交通技术领域，具体涉及一种预制装配式沥青基板式无砟轨道及其施工方法。

背景技术：

高速铁路是我国客运铁路发展的趋势，由于有砟轨道道砟飞砟对铁路高速运行影响和我国高速铁路道砟原料缺乏的双重制约，无砟轨道称为我国高速铁路发展的主要趋势。

我国目前应用板式无砟轨道的主要有三种类型，分别是日本新干线无砟轨道演化的crtsⅰ型板式轨道，德国博格板演化的crtsⅱ型板式轨道和我国自主研发的crtsⅲ型板式轨道，其中应用最广的轨道类型是crtsⅲ型板式无砟轨道，与crtsⅰ和crtsⅱ型板式轨道采用ca砂浆作为混凝土板和轨道板间的连接和减震材料不同，其主要结构自上而下包括轨道板、自密实混凝土层、中间隔离层和钢筋混凝土底座，自密实混凝土层为减震的主要结构。施工时通常为在现场进行自下而上的逐层铺筑，进行吊装轨枕、组装轨排、粗调精调和混凝土浇筑等工作，此种施工方法需在施工现场耗费大量人力和时间，且施工过程受现场天气气候影响极大。

同时，无砟轨道路基以上部分几乎全由混凝土结构组成，强度刚度有余，能保证高速铁路对高平顺性的要求，但振动和噪音较大。因此，在无砟轨道结构中引入新材料来进行减震和降噪，同时兼具防水功能，应是我国无砟轨道铁路的发展方向。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种预制装配式沥青基板式无砟轨道及施工方法，该结构能够减弱列车动荷载产生的振动及噪声，该施工方法能减少现场施工的耗时及人力，减弱环境因素对现场施工的影响。

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种预制装配式沥青基板式无砟轨道，其特征在于：包括位于上方的轨道板和位于轨道板下方自下而上依次布置的粒料基层、透层、密实型沥青混凝土层(ac)和无纺土工布，密实型沥青混凝土层两侧路肩在现场铺筑防水沥青预制块(sami)，其中轨道板与无纺土工布、密实型沥青混凝土层构成预制复合板，按实际需求将若干复合板拼接形成完整轨道结构。

所述轨道板为c60混凝土轨道板，轨道板为单元板或纵连板。

所述单元板前后采用凹槽和凸榫结构配合连接，所述纵连板采用裸露出头的纵向钢筋和张拉锁件进行栓接，裸露的钢筋和张拉锁件喷涂防锈漆。

所述密实型沥青混凝土层的厚度为200-350mm，ev2≥150n/mm²。

所述密实型沥青混凝土层推荐使用废旧橡胶改性沥青，其沥青的原材料为废旧轮胎。

所述密实型沥青混凝土层作为防水层，进行封闭式铺筑，纵向连接断面做防水处理。

所述密实型沥青混凝土层两侧路肩在现场铺筑500mm×500mm×50mm防水沥青预制块，防水沥青预制块经加温、碾压后，其表面及密实型沥青混凝土层侧面做5mm防水封闭层，防水沥青预制块与密实型沥青混凝土层断面间接缝采用修复自愈合技术处理。

所述粒料基层作为调平层，在现场路基验收合格后进行摊铺，粒料基层组成材料为符合规范要求的水泥稳定粒料基层，包含碎石、沙砾及矿渣等。

所述粒料基层上表面喷洒有透层油。

一种预制装配式沥青基板式无砟轨道的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、工场预制阶段：施工顺序为：轨道板铺设施工→混凝土养护→轨道板倒置→铺设土工布→密实型沥青混凝土层铺设及压实→钢条网绑扎固定，同时进行防水沥青预制块的预制工作；

步骤2、现场铺设阶段：轨排铺设车从工场直接运输预制轨道板结构进行现场装配。运输时，预制复合板倒置(同预制阶段)，运输至现场连同钢条网正向吊装至目标位置，对正后，在复合板四角处设置临时支座，拆除钢条网底板后落定，而后拆除上部钢条；

施工顺序为，路基的分层铺筑和压实→粒料基层(调平层)的铺筑→喷洒透层油→轨道沥青复合板的整体吊装→复合板连接→防水沥青预制块6的现场铺筑→路肩防水沥青预制块的加温和碾压→沥青接缝自愈合→断面防水处理→轨道板封边处理→钢轨的铺设→钢轨位置的精调→钢轨的焊接。

所述透层油施工前，需彻底清扫干净基层顶面，保持清洁，平整度满足要求并经过验收合格后进行透层施工；透层乳化沥青充分渗透、破乳彻底蒸发后再进行封层施工；若基础条件稳固，支承力均匀，则采用单元板，预制轨道板间通过凸榫与凹槽连接成整体，每块板仍是独立单元，并不形成纵连板，避免出现受力复杂且难以进行维护和维修作业的情况；若采用纵连板，各复合板间钢筋和张拉锁件不进行湿接缝处理，方便整体结构的拆卸和更换；轨道扣件也由工场预制时安装在轨道板上；预制路肩沥青防水断面在现场复合板结构铺装完成后铺筑，复合板沥青层与防水沥青预制块间接缝通过沥青自愈合技术处理；沥青层整体形成封闭式断面，断面处铺设厚5mm的防水涂层，同时需考虑ac纵向连接断面的防水，使地上水无法通过接缝下渗，并进行轨道板的侧面封边；铺设钢轨后，仅对钢轨和扣件进行精调，以满足无缝钢轨焊接所需的平顺性要求，调整对齐后，进行钢轨焊接。

所述钢条网由宽度为50mm的纵向钢条和横向钢条构成，钢条网可重复使用，具体布置间隙需根据计算获得，须保证正向吊装时密实型沥青混凝土层与轨道板间不脱粘。

本发明具有如下优点：

1、本发明提出的预制装配式沥青基板式无砟轨道及其施工方法，其结构能在保证高速铁路轨道高平顺性的前提下，轨道面板层能够分散上部列车荷载，使其均布向下传递；密实型沥青混凝土层能减缓高速列车行车动荷载产生的振动对下部结构的影响，且能减小列车经过时产生的噪声，起到缓冲减震降低噪音的作用，防水断面可防止路基被下渗地表水破坏。其施工技术能在保证轨道板及其配套设施质量的前提下，节省现场施工的耗时及人力。

2、轨道板和沥青混凝土层间铺设有土工布，在防治沥青反射裂缝的同时，增大混凝土与沥青层接触的界面摩阻力，使结构紧密联结为一个整体。

3、若基础条件稳固，支承力均匀，采用单元板形式，可避免形成纵连板后受力复杂，维护困难。

4、本发明轨道路基结构层的竖向刚度过渡合理，较为优化，可以实现对路基面支承刚度值的有效控制。

5、本发明施工方法可满足工场预制与现场下部结构的施工同时进行，节省施工时间。

6、本发明进行工场预制，现场装配，减小了现场外界气候环境因素对施工条件和进度的影响。

附图说明

图1为本发明的预制装配式沥青基板式无砟轨道结构的横断面示意图；

图2为本发明的预制装配式沥青基板式无砟轨道结构单元板式轨道板结构图；

图3为本发明的预制装配式沥青基板式无砟轨道结构纵连板式轨道板结构图；

图4为本发明的预制装配式沥青基板式无砟轨道结构预制阶段的施工顺序图；

图5为本发明的预制装配式沥青基板式无砟轨道结构预制和运输吊装阶段绑扎使用的钢条网主视示意图；

图6为本发明的预制装配式沥青基板式无砟轨道结构预制和运输吊装阶段绑扎使用的钢条网立体示意图；

图7为本发明的预制装配式单元沥青基板式无砟轨道结构铺设阶段的示意图；

图8为本发明的预制装配式纵连沥青基板式无砟轨道结构铺设阶段的示意图；

其中：1-轨道板，2-混凝土封边，3-土工布，4-密实型沥青混凝土层，5-透层，6-防水沥青预制块，7-防水涂层，8-粒料基层，9-单元式轨道板，10-扣件槽，11-凹槽，12-凸榫，13-纵连式轨道板，14-纵向钢条，15-螺栓，16-横向钢条，17-无砟轨道，18-纵向钢筋，19-路基。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1所示，本发明为一较佳实施例的预制装配式沥青基板式无砟轨道结构，包括由上至下的轨道板1、无纺土工织布3、密实型沥青混凝土层4、透层5、粒料基层8。

本实施例中，轨道板为c60混凝土板，有单元式与纵连式两种形式。

本实施例中，轨道板1和密实型沥青混凝土层4之间铺设无纺土工布，防止沥青层出现反射裂缝。

本实施例中，沥青层为密实型沥青混凝土层，层厚为200-350mm，ev2≥150n/mm²。

本实施例中，所有种类沥青混凝土均可作为预制沥青混凝土层，包括sbs改性沥青、环氧沥青、废旧橡胶改性沥青等。若为环保考虑，推荐使用废旧橡胶改性沥青混凝土，其以废弃轮胎为原材料，制作橡胶改性沥青，废旧轮胎中含有丁苯橡胶(sbr)、天然橡胶等多种高分子聚合物以及各类添加剂，这些添加剂均为改善沥青性能的有效成分，其中丁苯橡胶(sbr)改性剂，具有较好的低温抗裂性能和较好的黏结性能，同时能够增加对废弃材料的重新利用，起到治理污染、节约资源、综合利用大量废旧物的作用，符合可持续发展的要求。同时，橡胶改性沥青具有优良的弹性恢复性能和抗疲劳耐久性、抗水损坏性能和抗裂性能等，有利于减缓竖向荷载的传递，降低对下部结构层的振动影响，并减小列车动荷载产生的噪声污染。

本实施例中，密实型沥青层进行封闭式铺筑，由复合结构现场吊装完成后在其两侧铺筑的防水沥青预制块6形成防水断面，断面处铺设厚5mm的防水涂层7，并对轨道板1侧面进行封边，防止轨道板上部雨水经由断面缝隙下渗破坏路基，延长结构的使用寿命及养护维修周期。

本实施例中，粒料基层组成材料为符合规范要求的水泥稳定粒料基层，包含碎石、沙砾及矿渣等。

本实施例中，粒料基层表层喷洒有透层油，选用乳化沥青为透层油，用量为1.0-2.0l/m²，通过调节稀释剂的用量或乳化沥青的浓度得到适宜的粘度，基质沥青的针入度通常宜不小于100(1/10mm)，透层5在路基验收合格并铺筑粒料基层后喷洒。

本发明轨道路基结构层的竖向刚度过渡合理，较为优化，可以实现对路基面支承刚度值的有效控制。

粒料基层级配参照《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40-2004)和《高速铁路设计规范》(tb10621-2014)相关规定，推荐的筛选值参见表1。

表1粒料基层级配筛选值

本发明的预制装配式沥青基板式无砟轨道结构的施工方法如下：

工场预制时，对该结构进行分层铺筑。施工顺序为：轨道板铺设施工→混凝土养护→轨道板倒置→铺设土工布→密实型沥青混凝土层铺设及压实→钢条网绑扎固定。同时进行防水沥青预制块6的预制工作。将上表面扣件槽内布置好轨道扣件的轨道板倒置，在轨道板底面铺设无纺土工织布，铺筑密实型沥青混凝土4，进行沥青的多层铺筑压实，厚度为200-350mm，ev2≥150n/mm²，其几何尺寸与轨道板相同，使其能达到工程需要的标准，并进行整个结构的对正及调整，使该结构自上而下经过精调对准。

现场铺设时，轨排铺设车从工场直接运输预制轨道板结构进行现场装配。运输时，预制复合板倒置(同预制阶段)，运输至现场连同钢条网正向吊装至目标位置，对正后，在复合板四角处设置临时支座，拆除钢条网底板后落定，而后拆除上部钢条。

施工顺序为：单元板：路基的分层铺筑和压实→粒料基层(调平层)的铺筑→喷洒透层油→轨道沥青复合板的整体吊装→防水沥青预制块6的现场铺筑→路肩防水沥青预制块6的加温和碾压→沥青接缝自愈合→断面防水处理→轨道板封边处理→钢轨的铺设→钢轨位置的精调→钢轨的焊接。

纵连板：路基的分层铺筑和压实→粒料基层(调平层)的铺筑→喷洒透层油→轨道沥青复合板的整体吊装→复合板的纵向连接→防水沥青预制块6的现场铺筑→路肩防水层的加温和碾压→沥青接缝自愈合→断面防水处理→轨道板封边处理→钢轨的铺设→钢轨位置的精调→钢轨的焊接。

透层油施工前，彻底清扫干净基层顶面，保持清洁，平整度满足要求并经过验收合格后进行透层施工；透层乳化沥青充分渗透、破乳彻底蒸发后再进行封层施工；若基础条件稳固，支承力均匀，则采用单元板，预制轨道板间通过凸榫与凹槽连接成整体，每块板仍是独立单元，并不形成纵连板，避免出现受力复杂且难以进行维护和维修作业的情况；若采用纵连板，各复合板间钢筋和张拉锁件不进行湿接缝处理，方便整体结构的拆卸和更换；轨道扣件也由工场预制时安装在轨道板上；预制路肩沥青防水断面在现场复合板结构铺装完成后铺筑，复合板沥青层与预制沥青板间接缝通过沥青自愈合技术处理；沥青层整体形成封闭式断面，断面处铺设厚5mm的防水涂层，同时需考虑ac纵向连接断面的防水，使地上水无法通过接缝下渗，并进行轨道板的侧面封边；铺设钢轨后，仅对钢轨和扣件进行精调，以满足无缝钢轨焊接所需的平顺性要求，调整对齐后，进行钢轨焊接。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

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