严寒地区高速铁路全断面沥青混凝土防水封闭结构温度效应研究

我国接近1/3国土面积属于严寒地区。高速铁路路基采用水泥基材料进行局部防水封闭,存在大量结构缝,部分严寒区段防水失效引发冻害。沥青混凝土防水封闭结构具有全断面封闭防水性能,在高平顺性标准和60年使用寿命条件下,沥青混凝土封闭层在高速铁路结构体系中的工作状态复杂,其长期服役风险评估尚待研究。本文通过原位足尺模型试验和仿真分析,研究周期性温度效应作用下基床-沥青混凝土封闭层-无砟轨道结构体系受力变形的时空分布特征及演变规律。研究结果表明:温度效应是造成底座板结构缝处沥青混凝土层受迫拉伸的主要原因;在沥青混凝土表面底座板结构缝两侧铺设复合土工膜可有效改善沥青混凝土防水封闭结构的受力状态,显著降低其拉伸应变;当复合土工膜铺设范围为结构缝两侧各1. 2 m时,应变约减小60%。     

CRTSⅠ型无砟轨道底座混凝土裂缝原因分析与防治措施

结合成绵乐铁路客运专线路基段CRTSⅠ型无砟轨道底座混凝土试验段施工实例,通过对底座混凝土裂缝的调查与监测,从地基沉降变形、外荷载作用、混凝土养生、温度因素(水化热、温度梯度、底座混凝土与路基基床表层结构整体温度升降差)、混凝土配合比5个方面进行了分析,确定了引起底座混凝土裂缝的主要原因是施工时混凝土结构温度梯度较大,基床表层水泥级配碎石约束力强,使得底座混凝土结构与基床表层变形不协调,据此提出了防止或减少贯通裂缝的措施。     

我国铁路沥青混凝土技术研究进展

全断面铺筑沥青混凝土是铁路路基防排水技术的重大举措。文章介绍了沥青混凝土的主要性能特点及其在国内外铁路工程中的应用情况,从力学适用性、防水抗渗性和界面安全性3个方面阐述了铁路基床表层铺筑沥青混凝土的关键技术和研究进展,提出了铁路全断面铺筑沥青混凝土机械化施工的合理化建议。     

高速铁路路基沥青混凝土防水封闭层技术综述

沥青混凝土防水封闭层作为一种新型高速铁路路基防水封闭层,近年来得到铁路工程界的广泛关注。本文简要介绍了沥青混凝土防水封闭层在国内外的研究与应用情况,总结了沥青混凝土防水封闭层的技术特点和优势。结合我国高速铁路特点及运维需求,提出了全断面式和自密实型2种沥青混凝土防水封闭层技术方案,并对其技术特点、适用范围、防水效果、技术性能等进行了综述。     

XPS保温板在高速铁路路基结构防冻胀措施中的应用

在严寒地区,引起高速铁路路基冻胀的因素主要为填料细颗粒含量、填料含水量及地温。为测试路基基床表层铺设XPS保温板的防冻胀效果,选取某客运专线DK115+373～DK115+603段为试验段,测试不同防冻胀措施(XPS保温板、基床表层毛细排水板)条件下路基温度场规律、含水量分布、防冻胀效果及冻胀变形特征。研究表明,路肩两侧冻结深度较路基中心大,受阳坡、阴坡影响也更为显著;路基横断面含水量分布随深度增加而增大,不同断面同一深度含水量变化不大; XPS保温板可有效阻止热量在路基垂直方向上的传导,从而减少路基最大冻深;且毛细排水板可防止基床表层水渗透至基床底层。     

无砟轨道路基面防水层沥青混合料空隙率标准研究

客运专线无砟轨道基床表层防水用沥青混合料为SAMI混合料。在归纳水工、建筑、铁路等工程用沥青混合料特点的基础上,阐述沥青混凝土用于路基面防水的优良特性。同时,对设计级配曲线偏级配范围上限、中值和下限的3类典型级配的混合料开展室内试验研究。通过定量分析混合料空隙率和渗透系数随沥青用量的变化规律,提出1%~3%可作为路基面防水的SAMI混合料空隙率的技术标准。     

大西高速铁路季节性冻土区路基冻害成因及整治措施

以大(同)西(安)高速铁路高速综合试验段为例,对季节性冻土区路基冻害主要成因、整治措施及其效果进行研究。针对高速综合试验段路基含水量高、细颗粒含量大、所处区域长期低温而导致路基出现冻胀进行分析,采用封闭轨面渗水裂缝、清理电缆槽泄水孔、增设基床表层排水孔和基床底层排水盲沟等措施进行整治。分析对比病害整治区段同一位置的年度最大冻高数据,证明提出的路基冻害整治措施可行并有效。     

遂渝线路基上板式无碴轨道结构设计研究

研究目的:本研究主要为了确定遂渝线无碴轨道综合试验段路基(刚性路基、土路基)上铺设板式无碴轨道的轨道结构参数。研究方法:利用有限元模型,路基按刚性路基、土路基、设与不设混凝土层、轨道板与底座伸缩缝是否对齐等多种工况进行轨道结构各层及基床表层的受力特性分析。研究结果:对于板式轨道没有必要在底座下设置混凝土层。土路基上轨道板与底座伸缩缝错开设置对轨道结构受力较为有利。研究结论:在刚性路基和土路基上,板式轨道可不设置支承层。土路基上设计板式轨道时应尽量减少底座伸缩缝的设置,同时应使轨道板与底座伸缩缝错开布置。刚性路基上设计板式轨道时可根据工程需要来确定轨道板与底座伸缩缝是否对齐。土路基上,在相同条件下,基床表层厚度由400 mm增加到700 mm,各层应力变化很小。     

大西高速铁路路基冻胀分析及整治措施

大同—西安高速铁路综合试验段部分路基冻胀变形特征明显,变形大,段落长。部分路段冻胀量最大达18 mm,冻结深度最大达88 cm。以大西高速铁路综合试验段为研究背景,针对纬度较低的季节性冻土地区路基冻胀问题,分析了冻胀成因,探究了冻胀的发展趋势,并提出了轨道封闭-基床表层排水-基床底层排水的综合整治方案。深入探讨了关键工艺,提出了高路堑段基床底层盲沟渗水和明洞过渡段隔离开槽顺接侧沟排水的整治措施,解决了低纬度季节性冻土地区高速铁路路基结构的冻胀问题。     

无砟轨道路基面支承刚度理论计算及应用

将无砟轨道路基结构简化成双层弹性体系,基于层状弹性体系力学理论,给出无砟轨道路基面支承刚度的计算方法。应用该方法进行遂渝线无砟轨道试验段路基面刚度计算,并与现场加载试验测试结果进行比较,两者吻合较好,验证了该方法的可行性。以桥梁路基过渡段为例,将此计算方法应用于无砟轨道典型过渡段的动力性能评估中,进行动力计算。结果表明,该桥梁路基过渡段的钢轨挠度变化率小于0.3 mm.m-1的限值,满足行车要求。运用该计算方法对无砟轨道基床表层及底层变形模量Ev2的合理取值进行研究,结果表明:改变基床表层变形模量对路基面支承刚度影响不大,而改变基床底层变形模量对路基面支承刚度的影响明显;将变形模量Ev2作为压实标准时,对于基床表层和底层,Ev2可分别取为120～260和80～140 MPa。     

有砟轨道沥青级配碎石基床复合改性沥青性能研究

沥青级配碎石基床可作为防水层和结构强化层应用于高速铁路有砟轨道中,但常用的SBS改性沥青无法满足其使用要求。本文通过室内老化试验、动态剪切流变(DSR)试验、多重应力蠕变恢复(MSCR)试验、弯曲梁流变(BBR)试验、线性振幅扫描(LAS)试验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析等试验与分析手段,对不同增强剂掺量的复合改性沥青性能进行研究。结果表明:添加增强剂后复合改性沥青的高温抗变形、中温抗开裂以及抗老化性能均有明显改善,且随增强剂掺量的增加改善效果越来越好,但低温抗开裂性能基本没有受影响。根据沥青级配碎石基床的使用要求,推荐采用SBS+8%增强剂的复合改性沥青方案。     

西北严寒地区双块式无砟轨道初期力学性能分析

位于我国西北严寒地区的双块式无砟轨道采用了大单元道床板结构,为掌握该型结构对严寒地区恶劣温度环境的适应能力,了解其力学性能和行为规律,对达坂城地区采用20 m单元道床板的双块式无砟轨道试验段展开试验研究,通过数据分析和理论计算,得出如下主要结论:大单元道床板板端伸缩效应明显,引发轨道结构与基床表层大面积的层间分离滑动;大单元道床板板中部分混凝土开裂严重,年温差循环作用下大单元道床板将呈现"低温小单元组合、高温闭合大单元"的工作模式;试验段中基床表层提供的单位长度层间摩阻力为372 kN/m;极端日气温差的出现显著放大了大单元道床板日伸缩变化幅值,并形成了大单元道床板日伸缩位移均值阶梯型跳跃式发展的行为特性。     

津秦客运专线CRTSⅡ无砟轨道先导段底座板施工技术

结合津秦客运专线CRTSⅡ无砟轨道先导段底座板的施工,介绍CRTSⅡ无砟轨道的结构组成,以及防水层的喷涂、剪力钉的安装、滑动层的铺设、混凝土垫块的设置、模板支护、钢筋工程、混凝土浇筑与养护、底座板的纵连等一系列施工工序。该施工技术确保了施工质量和工程精度要求。     

京沪高速铁路石英二长岩全风化物路基原位激振试验研究

采用石英二长岩全风化物填料填筑路基,其结构动态性能需要验证,有必要进行激振试验。利用激振试验系统,对京沪高速铁路石英二长岩全风化物填料路基试验段进行原位激振试验,测定路基各断面的振动响应、结构内力和累积沉降等,分析该路基的振动特性和动力稳定性,以期为高速铁路路基填料的选择提供借鉴。结果表明:石英二长岩全风化物物理改良填料临界动应力在80 k Pa左右,塑性应变主要产生于基床底层中上部,加载150×104次后,基床表面最大弹性变形不足1 mm,满足其变形控制要求。     

武广线高边坡陡坡地段桩板结构路基的设计理论探讨

研究目的:桩板结构路基是土质路基上无砟轨道的一种新型结构形式,本文结合武广线桩板结构路基的设计,初步探讨桩板结构路基的设计方法,希望能够为桩板结构路基的设计及应用提供参考。研究结果:桩板结构路基是高边坡陡坡地段地基加固的一种有效形式,通过计算,承载板挠度、桩基础承载力及其变形均满足了无砟轨道的控制指标要求,是桩板结构路基应用范围的一个新的突破。     

北京地铁八通线路基工程设计

北京地铁八通线是北京继西直门—东直门城市铁路之后的第二条一次性铺设无缝线路的轨道交通线路 ,在总结城市铁路经验的基础上对八通线的各个方面都进行了设计优化。介绍八通线路基工程设计中的碎石道床路基填筑标准、整体道床路基处理技术、碎石道床与整体道床过渡段路基设计及路基支挡结构物方案。     

郑西客运专线路基上双块式无碴轨道施工技术研究

郑西客运专线渑池至灵宝段路基上采用了结构上具有高度整体性的双块式无碴轨道，其道床为现场混凝土浇筑。这种型式的无碴轨道具有便于施工、高平顺性、高稳定性、刚度均匀性好、结构耐久性强和少维修的特点。此文重点介绍双块式无碴轨道在郑西客运专线渑池至灵宝段路基上的施工工艺流程、施工方法和施工注意事项。研究表明，该施工工艺和方法适用于工点类型多，结构复杂的路基。     

长沙磁浮快线低置结构关键技术标准优化研究

长沙磁浮快线低置结构技术标准主要包括轨道梁结构和路基工程两方面内容,其中轨道梁的梁型、防错台构造、垫层以及路基工程的路基面宽度、基床厚度、线间排水等关键技术标准存在一些问题,主要表现为存在技术缺陷、设计偏于保守、工程投资偏高等。针对这些问题进行理论分析和研究,并提出优化措施。研究成果及结论为:(1)低置结构轨道梁宜采用U形梁,轨道梁节间伸缩缝处宜采用传力杆防错台措施,轨道梁基底宜设置碎石垫层,施工时可掺5%水泥填筑;(2)路肩宽度一般取为1.5 m,当两侧路肩有信号灯等站后设备时,可局部加宽路基面;(3)路基基床厚度可采用1.8 m,其中基床表层厚度为0.3 m,基床底层厚度为1.5 m;(4)线间汇水宜利用轨道梁上部梁体的节间缝进行排水,同时线间回填层顶面应做好防排水措施。     

CFG桩-网复合结构软基加固技术及其实际应用

研究目的:探讨有关CFG桩加固软土地基的设计、施工等方面的问题。研究方法:通过CFG桩-网复合结构加固上海某高速铁路试验段深厚软土地基的工程实例,对该法处理软土地基的设计方法、施工工艺、质量检验方法及注意事项进行了详细的阐述,并对其加固软基机理进行了较为深入的分析和探讨,对两种不同桩长的加固效果、在路堤荷载下的沉降变形规律、土工格栅的应力应变等进行了相关试验和现场测试研究。研究结果:桩长为27 m穿透软土层的CFG桩-网复合结构,填筑施工完成8个月后能满足高速铁路(有碴轨道)对软土路基承载力和工后沉降5 cm的要求,为应用CFG桩加固技术进行深厚软基处理的设计、施工与质量检验等提供了可靠的数据和参考依据,为我国在软土地区修建客运专线积累了宝贵的经验。