CN111560799A - 一种冻土区路基保温结构、施工方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冻土区路基保温结构、施工方法及应用，在路基的上方铺设砂垫层，砂垫层的上方喷涂聚氨酯保温层或摊铺聚氨酯碎石混合料层，聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层的上方铺设土工布，土工布的上方铺设砂/碎石垫层，砂/碎石垫层的上方设置道砟；路基的两侧边坡喷涂聚氨酯保温层或摊铺聚氨酯碎石混合料层，聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层的上方铺设土工布，土工布的上方铺设砂/碎石垫层；其用于治理季节性冻土区铁路路基冻胀融沉病害。本发明的路基保温结构及施工方法具有较好的保温隔热功能，能减轻外部大气温度变化对路基内部冻结层的影响，有利于缓解路基的冻胀融沉问题，从而可有效的保持的轨道线路的平顺性。
Description
技术领域
本发明属于路基修复技术领域，涉及一种冻土区路基保温结构、施工方法及应用，具体涉及一种用于治理季节性冻土区铁路路基冻胀融沉病害的路基保温结构、施工方法及应用。
背景技术
季节性冻土主要分布在我国东北三省、内蒙古、西藏和新疆等地区，在这些地区建设铁路路基，均会面临其冻胀融沉的关键技术难题。季节性冻土地区的铁路路基冻胀融沉主要体现为秋冬随大气温度的降低，路基表层温度逐渐降低，当其低于0℃时，土中的水产生冻结成冰。随着外部大气温度的进一步降低，冻结锋面自上而下进一步移动，在路基内部形成季节冻结层，造成路基土体体积增大产生冻胀。冻胀可使铁路有砟轨道结构向上***，恶化轨道线路的平顺性。在春夏季随着大气温度的逐渐升高，路基表面温度随之升高，使路基内部在秋冬季形成的冻结层融化，导致铁路路基沉陷，同样会恶化轨道线路的平顺性，另外路基冻结层融化后土体富含水分，造成其强度显著减小。
季节性冻土地区铁路有砟轨道路基的冻胀融沉主要发生于基床区域，其根本原因是外部气温降低促使基床内部温度低于0℃和基床填料含水两个方面。由于路基外部大气温度难以调控，以及基床填料是由固相、气相和液相三相体构成，也难以消除基床内水分；因此，防止铁路路基防冻胀融沉的设计主要通过调控路基基床内部温度、降低基床填料含水量和采用低冻胀的填料填筑基床三个主要途径。其对应的主要工程措施有限制路堤高度、设置隔水和排水设施、改良路基填料和铺设保温层等措施，上述措施在季节性冻土地区铁路路基建设中得到了大量的应用。
据对已投入运营的青藏铁路、兰新高铁、哈大高铁和京沈高铁等线路的路基段进行调查发现，采用上述防冻胀融沉的措施对路基进行处理后，路基季节性冻胀融沉问题得到了较大的控制；但是，上述措施的保温效率不高，季节性冻土地区路基冻胀融沉问题未得到根治，其仍然普遍存在冻胀融沉现象；并且上述措施极大的增加了铁路有砟轨道路基段养护维修工作量。
发明内容
针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种冻土区路基保温结构、施工方法及应用。
本发明的第一目的在于提供一种冻土区路基保温结构，包括：道砟、砂/碎石垫层、土工布、聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层、砂垫层和路基；
所述路基的上方铺设所述砂垫层，所述砂垫层的上方喷涂所述聚氨酯保温层或摊铺所述聚氨酯碎石混合料层，所述聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层的上方铺设所述土工布，所述土工布的上方铺设所述砂/碎石垫层，所述砂/碎石垫层的上方设置道砟；
所述路基的两侧边坡喷涂所述聚氨酯保温层或摊铺所述聚氨酯碎石混合料层，所述聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层的上方铺设所述土工布，所述土工布的上方铺设所述砂/碎石垫层。
作为本发明的进一步改进，所述砂垫层的厚度为5-10cm。
作为本发明的进一步改进，所述聚氨酯保温层的厚度不小于5cm，所述聚氨酯碎石混合料层的厚度不小于10cm。
作为本发明的进一步改进，所述聚氨酯保温层的固化时间为10～20min，所述聚氨酯碎石混合料层的固化时间为30～60min。
作为本发明的进一步改进，所述聚氨酯碎石混合料层包括聚氨酯硬泡材料和砂、碎石连续级配骨料；
所述聚氨酯硬泡材料占总质量的10％-50％，所述砂、碎石连续级配骨料的最大粒径不超过32.5mm。
作为本发明的进一步改进，所述砂/碎石垫层的厚度为5-10cm。
本发明的第二目的在于提供一种上述冻土区路基保温结构的施工方法，包括：
破底清筛：将道床表层以下至路基表层道砟清筛；
在所述路基的表层上方铺设砂垫层；
在所述砂垫层上方以及路基的两侧边坡上喷涂聚氨酯保温层或摊铺聚氨酯碎石混合料层；
待所述聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层初凝后，在所述聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层上铺设土工布；
在所述土工布上铺设砂/碎石垫层；
在所述砂/碎石垫层的正上方，将道砟回填捣实至目标高程。
本发明的第三目的在于提供一种上述施工方法的应用，所述施工方法用于治理季节性冻土区铁路路基冻胀融沉病害。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的路基保温结构及施工方法具有较好的保温隔热功能，能减轻外部大气温度变化对路基内部冻结层的影响，有利于缓解路基的冻胀融沉问题，从而可有效的保持的轨道线路的平顺性。
附图说明
图1为本发明一种实施例公开的冻土区路基保温结构的结构示意图。
图中：
1、道砟；2、砂/碎石垫层；3、土工布；4、聚氨酯保温层/聚氨酯碎石混合料层；5、砂垫层；6、路基。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
针对现有技术的缺陷，本发明的目的为：1、提高保温层的保温效率；2、提高保温层与路基基床表层的密贴性；3、改善道床的整体受力状态。
为实现上述目的，本发明提供一种冻土区路基保温结构、施工方法及应用，其中：
如图1所示，本发明提供一种冻土区路基保温结构，包括：道砟1、砂/碎石垫层2、土工布3、聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层4、砂垫层5和路基6；其中，
本发明路基6正上方的结构为：路基6的上方铺设砂垫层5，砂垫层5的上方喷涂聚氨酯保温层或摊铺聚氨酯碎石混合料层4，聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层4的上方铺设土工布3，土工布3的上方铺设砂/碎石垫层2，砂/碎石垫层2的上方设置道砟1。
本发明路基6两侧边坡的结构为：路基6的两侧边坡喷涂聚氨酯保温层或摊铺聚氨酯碎石混合料层4，聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层4的上方铺设土工布3，土工布3的上方铺设砂/碎石垫层2。
本发明上述各层结构的设计要求如下：
本发明砂垫层5的厚度为5-10cm。
本发明聚氨酯保温层4的厚度不小于5cm，聚氨酯碎石混合料层4的厚度不小于10cm。
本发明聚氨酯保温层4的固化时间为10～20min，聚氨酯碎石混合料层4的固化时间为30～60min；其中，聚氨酯碎石混合料层4包括聚氨酯硬泡材料和砂、碎石连续级配骨料；聚氨酯硬泡材料占总质量的10％-50％，砂、碎石连续级配骨料的最大粒径不超过32.5mm；聚氨酯碎石混合料层4的2h抗压强度大于1.0MPa；同时，本发明可在聚氨酯中加入抗老化剂，其抗老化性能优良；聚氨酯的闭孔率大于90％。
本发明砂/碎石垫层的厚度为5-10cm。
本发明提供一种冻土区路基保温结构的施工方法，包括：
道床下的处理方法为：
确认封锁开始并做好施工防护；
破底清筛：将道床表层以下至路基表层道砟清筛；
在路基6的表层上方铺设5-10cm砂垫层5；
在砂垫层5上喷涂厚度不小于5cm的可快速固化的聚氨酯保温层4或摊铺不小于10cm可快速固化的聚氨酯碎石混合料层4；
待聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层4初凝后，在聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层4上铺设土工布3；
在土工布3上铺设5-10cm砂/碎石垫层2；
在砂/碎石垫层2的正上方，将道砟1回填捣实至目标高程；
恢复线路；
下一个天窗点重复上述工作，直至整治完成。
道床两侧路基边坡的处理方法为：
将路基边坡清表平整；
在路基6的两侧边坡上喷涂厚度不小于5cm的可快速固化的聚氨酯保温层4或摊铺不小于10cm可快速固化的聚氨酯碎石混合料层4；
待聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层4初凝后，在聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层4上铺设土工布3；
在土工布3上铺设5-10cm砂/碎石垫层2。
本发明提供一种上述施工方法的应用，施工方法用于治理季节性冻土区铁路路基冻胀融沉病害。
本发明的优点为：
本发明在砂垫层上喷涂不小于5cm的可快速固化的聚氨酯保温层或摊铺可快速固化的聚氨酯碎石混合料层，其中，聚氨酯保温层15min左右固化，聚氨酯碎石混合料层40min左右固化，固化后即可进行下步作业；同时，现场喷涂的保温层，可以很好的适应既有基床形貌，更利于起到保温隔热的效果。
本发明的路基保温结构及施工方法具有较好的保温隔热功能，能减轻外部大气温度变化对路基内部冻结层的影响，有利于缓解路基的冻胀融沉问题，从而可有效的保持的轨道线路的平顺性。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
Claims (8)
1.一种冻土区路基保温结构，其特征在于，包括：道砟、砂/碎石垫层、土工布、聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层、砂垫层和路基；
所述路基的上方铺设所述砂垫层，所述砂垫层的上方喷涂所述聚氨酯保温层或摊铺所述聚氨酯碎石混合料层，所述聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层的上方铺设所述土工布，所述土工布的上方铺设所述砂/碎石垫层，所述砂/碎石垫层的上方设置道砟；
所述路基的两侧边坡喷涂所述聚氨酯保温层或摊铺所述聚氨酯碎石混合料层，所述聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层的上方铺设所述土工布，所述土工布的上方铺设所述砂/碎石垫层。
2.如权利要求1所述的冻土区路基保温结构，其特征在于，所述砂垫层的厚度为5-10cm。
3.如权利要求1所述的冻土区路基保温结构，其特征在于，所述聚氨酯保温层的厚度不小于5cm，所述聚氨酯碎石混合料层的厚度不小于10cm。
4.如权利要求1所述的冻土区路基保温结构，其特征在于，所述聚氨酯保温层的固化时间为10～20min，所述聚氨酯碎石混合料层的固化时间为30～60min。
5.如权利要求4所述的冻土区路基保温结构，其特征在于，所述聚氨酯碎石混合料层包括聚氨酯硬泡材料和砂、碎石连续级配骨料；
所述聚氨酯硬泡材料占总质量的10％-50％，所述砂、碎石连续级配骨料的最大粒径不超过32.5mm。
6.如权利要求1所述的冻土区路基保温结构，其特征在于，所述砂/碎石垫层的厚度为5-10cm。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的冻土区路基保温结构的施工方法，其特征在于，包括：
破底清筛：将道床表层以下至路基表层道砟清筛；
在所述路基的表层上方铺设砂垫层；
在所述砂垫层上方以及路基的两侧边坡上喷涂聚氨酯保温层或摊铺聚氨酯碎石混合料层；
待所述聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层初凝后，在所述聚氨酯保温层或聚氨酯碎石混合料层上铺设土工布；
在所述土工布上铺设砂/碎石垫层；
在所述砂/碎石垫层的正上方，将道砟回填捣实至目标高程。
8.一种如权利要求7所述的施工方法的应用，其特征在于，所述施工方法用于治理季节性冻土区铁路路基冻胀融沉病害。
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