本實用新型涉及一種防止鐵路路基翻漿冒泥的結構。

背景技術：

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。傳統既有線鐵路建設施工時，由于設計標準低，再加上對路基結構功能認識不足、工期緊等原因，基床填料的材質(粘粒含量、透水性、親水性等)、壓實質量往往不能滿足設計要求，運營多年以后，線路頻繁出現道砟陷入基床、路基橫向排水坡度破壞、道砟基床結構層混亂等病害現象，嚴重影響基床結構的排水功能，導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作用下，基床出現軟化、泥化現象，泥漿向道砟或通過道砟向外翻冒擠出，進一步導致路基頂面橫行排水不暢，使得基床、道砟板結，線路幾何尺寸變化大，嚴重影響鐵路運輸安全。

從翻漿冒泥病害產生的原因可知，鐵路路基翻漿冒泥病害的整治應從路基的填料、路基的排水處理、減少列車荷載在路基中產生的動應力三個方面著手；與之相應的整治措施有鋪設砂墊層、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生的動應力等問題，因此，用于鐵路路基翻漿冒泥整治，耐久性較差。

技術實現要素：

本申請所要解決的技術問題是提供一種新型的結構，該結構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生的動應力，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構的鋪設方法。

本申請解決上述技術問題所采用的技術方案是一種防止鐵路路基翻漿冒泥的結構，所述結構位于鐵路路基和道砟之間，道砟上鋪設有軌枕和鋼軌，所述結構包含第一防護層和第二防護層，所述第一防護層由鋪設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；傳統的防水土工布需要提前制作好，然后運輸到所需路段，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，而且可以根據需要在施工路段現場鋪設。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，正線上的橫向寬度為4-6m；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生的動應力，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生裂縫，同時，碎石間隙的分布不均勻可能導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第二防護層，所述第二防護層為聚脲彈性層，該結構層與第一防護層的粘結性較好。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工序提供更多時間，從而保證施工過程在天窗時間內完成并投入運營。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構還包括設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，砂墊層應鋪設均勻、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制得的半預聚物或預聚物，N組分由端氨基樹脂和端氨基擴鏈劑組成。噴涂時，將M、N組分在噴涂設備的噴槍內混合后噴出，快速反應固化生成第二防護層，因此可以現場噴涂施工，簡單快捷。為了使第一防護層表面的任何區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，經過化學反應膨脹，與碎石無縫連接，形成綜合力學性能較優的復合結構。

上述防止鐵路路基翻漿冒泥的結構的鋪設方法包括以下步驟：1)在鐵路路基表面鋪設平均粒徑為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 設于砂墊層的表面，碎石的鋪設厚度為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。采用本申請的鋪設方法，可以根據特定需求現場鋪設不同厚度的第一防護層和第二防護層，鋪設方法簡單快捷。對于既有線鐵路的整治，在鋪設上述防止鐵路路基翻漿冒泥的結構之前，需要挖除翻漿、清篩道床，所鋪設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約凝固時間，保證內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完成防止鐵路路基翻漿冒泥的結構的鋪設。當所需鋪設所述結構的正線路段較長，需要經過分段施工時，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構的示意圖。

圖2為實施例2中防止鐵路路基翻漿冒泥的結構的示意圖。

圖3為實施例3-6中防止鐵路路基翻漿冒泥的結構的示意圖。

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構為設置在鐵路路基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構的鋪設方法如下：將平均粒徑為6mm的碎石鋪設于鐵路路基1表面，鋪設厚度為5cm，正線上的橫向寬度B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將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，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構包含依次設置在鐵路路基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構的鋪設方法如下：將平均粒徑為6mm的碎石鋪設于鐵路路基1的表面，鋪設厚度為5cm，正線上的橫向寬度B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將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，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的區別在于實施例2中的第一防護層3和道砟6之間還設置有第二防護層4，使得實施例2中的防止鐵路路基翻漿冒泥的結構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；雖然增設了第二防護層4，但是鋪設時間反而縮短，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構如圖3所示，包含依次設置在鐵路路基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 冒泥的結構的鋪設方法。

實施例3

防止鐵路路基翻漿冒泥的結構的鋪設方法如下：首先鋪設均勻、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的鋪設厚度為5cm。然后將平均粒徑為6mm的碎石鋪設于上述砂墊層2的表面，鋪設厚度為5cm，正線上的橫向寬度B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將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，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的區別在于實施例3的鐵路路基1和第一防護層3之間還設有砂墊層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構的鋪設方法如下：首先鋪設均勻、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的鋪設厚度為5cm。然后將平均粒徑為6mm的碎石鋪設于上述砂墊層2的表面，鋪設厚度為6cm，正線上的橫向寬度B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將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，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構的鋪設方法如下：首先鋪設均勻、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的鋪設厚度為5cm。然后將平均粒徑為6mm的碎石鋪設于上述砂墊層2的表面，鋪設厚度為3cm，正線上的橫向寬度B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將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向將聚氨酯防水涂料噴入碎石間隙中，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構的鋪設方法如下：首先鋪設均勻、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的鋪設厚度為5cm。然后將平均粒徑為6mm的碎石鋪設于上述砂墊層2的表面，鋪設厚度為5cm，正線上的橫向寬度B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將丙烯酸酯防水涂料噴入碎石間隙中，然后沿著平行于線路縱向的方向將丙烯酸酯防水涂料噴入碎石間隙中，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構可以現場鋪設，鋪設方法簡單快捷，并且可以在既有線鐵路施工天窗點內對出現病害的鐵路進行修復并可立即投入使用，不會影響鐵路的正常運營。對于既有線鐵路病害的整治，在鋪設上述防止鐵路路基翻漿冒泥的結構之前，需要挖除翻漿、清篩道床。在所鋪設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構，采用本申請的結構以及鋪設方法，還可以將該結構應用于其他要求路基兼具防水和防止翻漿冒泥的領域，具有很好的應用前景。

本申請的第一防護層3具有以下優點：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回填等后續工序提供更多時 間，從而保證施工過程在鐵路天窗時間內完成并可立即投入運營。因此，本申請的結構完全可以取代傳統的防水土工布，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。