Асфальтобетонное безбалластное верхнее строение пути
ASPHALT-CONCRETE BALLASTLESS TRACK SUPERSTRUCTURE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к технической области дорожных сооружений высокоскоростных железнодорожных линий, в частности к асфальтобетонному безбалластному верхнему строению пути.
Уровень техники
Эффект водонепроницаемого уплотнения земляного полотна высокоскоростных железнодорожных линий имеет решающее значение для его долгосрочного обслуживания. Просачивание атмосферных осадков в фундамент является основной причиной смягчения земляного полотна и необходимости откачки отстоев, а также является важным источником заморозки высокоскоростного железнодорожного полотна в северо-восточных и северо-западных районах Китая с сезонным замерзанием грунтов. В настоящее время меры по обеспечению водонепроницаемости высокоскоростных железных дорог Китая обычно обеспечиваются с помощью фиброцементного бетона между железнодорожными линиями и бровками пути, но в краткосрочной перспективе возникают трещины, эрозия и другие проблемы разрушения. В то же время неправильно обрабатываются различные вертикальные и горизонтальные конструкционные соединения, что может вызвать просачивание атмосферных осадков, создавая такие проблемы, как необходимость откачки отстоев и заморозки, тем самым оказывая воздействие на плавность маршрутов.
Теория и применение асфальтобетонных покрытий в области автомобильных магистралей были относительно зрелыми. Как правило, в качестве слоя конструктивного исполнения оно также служит в качестве не полностью водонепроницаемого слоя. Тем не менее, поскольку функциональное расположение, характеристики нагрузки, концепции проектирования, технологии строительства и т.д. в области автомобильных магистралей сильно отличаются от области железных дорог, технология их применения не может быть полностью скопирована. Асфальтобетон, используемый в качестве водонепроницаемого герметизирующего слоя в железнодорожной отрасли, позволил добиться хороших результатов применения в некоторых странах и снизил вероятность возникновения неисправностей дорожного полотна. Соответствующие технические условия, связанные с асфальтобетоном, также были сформулированы в Китае и применялись на некоторых маршрутах. Тем не менее, после эксплуатации маршрутов, как правило, возникали трещины, отслаивание и другие неисправности, не позволяющие достичь эффекта водонепроницаемости асфальтобетона.
Раскрытие сущности изобретения
Изобретение обеспечивает асфальтобетонное безбалластное верхнее строение пути, предназначенное для решения проблемы, заключающейся в том, что асфальтобетон легко растрескивается в существующей технологии.
Для решения вышеуказанной задачи в изобретении предложено асфальтобетонное безбалластное верхнее строение пути, которое может включать в себя нижний слой подошвы фундамента; поверхностный слой подошвы фундамента, расположенный над нижним слоем подошвы фундамента, причем поверхностный слой подошвы фундамента состоит из откалиброванного щебня; опорную плиту, расположенную над поверхностным слоем подошвы фундамента; асфальтобетонный герметизирующий слой, расположенный между поверхностным слоем подошвы фундамента и опорной плитой; изоляционный слой, расположенный между асфальтобетонным герметизирующим слоем и опорной плитой; и армирующий стержень, расположенный в асфальтобетонном герметизирующем слое и поверхностном слое подошвы фундамента.
В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть множество опорных плит, причем между каждыми двумя смежными опорными плитами из множества опорных плит может быть обеспечен уравнительный стык, при этом может быть множество уравнительных стыков, причем каждый из множества уравнительных стыков может быть обеспечен изоляционным слоем. В продольном направлении опорной плиты расстояние H между краем изоляционного слоя и средней линией соответствующего уравнительного стыка может находиться в диапазоне от 1000 до 1500 мм.
В некоторых вариантах осуществления изобретения изоляционный слой может быть расположен симметрично относительно средней линии соответствующего уравнительного стыка в качестве средней линии, причем в продольном направлении опорной плиты расстояние H между краем изоляционного слоя и средней линией соответствующего уравнительного стыка может составлять 1200 мм.
В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть множество опорных плит, прием между каждыми двумя смежными опорными плитами из множества опорных плит может быть обеспечен уравнительный стык, при этом может быть множество уравнительных стыков, причем может быть установлено множество армирующих стержней в заданной области с обеих сторон каждого из множества уравнительных стыков.
В некоторых вариантах осуществления изобретения каждый из множества армирующих стержней может проходить в вертикальном направлении, при этом множество армирующих стержней, соответствующих одной из множества опорных плит, может образовывать многорядную структуру, причем расстояние между двумя смежными рядами армирующих стержней в многорядной структуре может постепенно увеличиваться в направлении от уравнительного стыка, при этом расстояние между рядом армирующих стержней, ближайшим к уравнительному стыку, и уравнительным стыком может быть меньше минимального расстояния между двумя смежными рядами армирующих стержней.
В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть множество опорных плит, причем между каждыми двумя смежными опорными плитами из множества опорных плит может быть обеспечен уравнительный стык, при этом может быть обеспечено множество уравнительных стыков, причем на поверхностном слое подошвы фундамента может быть предусмотрено множество поперечных канавок, а также множество поперечных канавок могут быть предусмотрены в заданных областях с обеих сторон каждого из уравнительных стыков.
В некоторых вариантах осуществления изобретения расстояние между двумя смежными поперечными канавками, соответствующими одной из опорных плит, может постепенно увеличиваться в направлении от уравнительного стыка, при этом расстояние между поперечной канавкой, ближайшей к уравнительному стыку, и уравнительным стыком может быть меньше, чем минимальное расстояние между двумя смежными поперечными канавками.
В некоторых вариантах осуществления изобретения изоляционный слой может представлять собой двухтканевую и одномембранную структуру.
В некоторых вариантах осуществления изобретения между асфальтобетонным герметизирующим слоем и поверхностным слоем подошвы фундамента может быть расположен пропиточный битумный слой.
В некоторых вариантах осуществления изобретения асфальтобетонный герметизирующий слой может иметь толщину 80 мм или более, при этом опорная плита может быть обеспечена двумя первыми поперечными сливными уклонами с обеих сторон в поперечном направлении, причем опорная плита и поверхностный слой подошвы фундамента могут быть обеспечены водосборным колодцем на заранее заданном расстоянии в продольном направлении опорной плиты, при этом средняя часть опорной плиты обеспечена двумя вторыми поперечными сливными уклонами.
При использовании технического решения согласно изобретению, изоляционный слой располагается между асфальтобетонным герметизирующим слоем и опорной плитой. Изоляционный слой может значительно уменьшить прямое трение между контактными поверхностями асфальтобетонного герметизирующего слоя и опорной плиты, а также эффективно улучшить напряженное состояние асфальтобетонного герметизирующего слоя, тем самым эффективно улучшая сопротивление растрескиванию асфальтобетонного герметизирующего слоя. С другой стороны, наличие армирующих стержней в асфальтобетонном герметизирующем слое и поверхностном слое подошвы фундамента может улучшать контакт между асфальтобетонным герметизирующим слоем и поверхностным слоем подошвы фундамента, а также укреплять сцепление асфальтобетонного герметизирующего слоя и поверхностного слоя подошвы фундамента. Следовательно, наличие изоляционного слоя и армирующих стержней может эффективно уменьшать растрескивание асфальтобетонного герметизирующего слоя.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, которые составляют часть настоящей заявки, используются для обеспечения дополнительного понимания изобретения, а примеры вариантов осуществления изобретения и их описание используются для пояснения описания, но не направлены на ограничение изобретения.
На фиг. 1 показан схематический вид в поперечном сечении асфальтобетонного безбалластного верхнего строения пути согласно изобретению;
на фиг. 2 – схематический вид, на котором изображены опорная плита и изоляционный слой асфальтобетонного безбалластного верхнего строения пути, показанного на фиг. 1;
на фиг. 3 – схематический местный вид в сечении асфальтобетонного безбалластного верхнего строения пути, показанного на фиг. 1;
на фиг. 4 – схематично представлена соответствующая взаимосвязь между областью укладки изоляционного слоя и амплитудой уменьшения деформации асфальтобетонного безбалластного верхнего строения пути, показанного на фиг. 1;
на фиг. 5 – схематический вид, на котором показано размещение армирующих стержней асфальтобетонного безбалластного верхнего строения пути, показанного на фиг. 1;
на фиг. 6 – схематический вид армирующих стержней в сечении по линии A–A, обозначенной на фиг. 5; и
на фиг. 7 – схематический вид армирующих стержней в сечении по линии В–В, обозначенной на фиг. 5.
Чертежи включают в себя следующие ссылочные позиции:
10: нижний слой подошвы фундамента; 20: поверхностный слой подошвы фундамента; 30: опорная плита; 31: уравнительный стык; 32: первый поперечный сливной уклон; 40: асфальтобетонный герметизирующий слой; 50: изоляционный слой; 60: колодец для сбора воды; 70: контактная сетка в вертикальном положении; 80: армирующий стержень.
Осуществление изобретения
Технические решения описанных вариантов осуществления изобретения будут ясно и полностью описаны ниже с помощью чертежей описанных вариантов осуществления изобретения. Очевидно, что описанные варианты осуществления изобретения представляют собой лишь часть вариантов осуществления изобретения, а не все варианты осуществления изобретения. Последующее описание по меньшей мере одного примера осуществления изобретения фактически является только иллюстративным и не используется в качестве какого-либо ограничения для раскрытия и его применения или использования. На основе описанных вариантов осуществления изобретения все другие варианты, полученные без творческой деятельности специалистов в данной области техники, подпадают под объем защиты настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан схематический вид в поперечном сечении асфальтобетонного безбалластного верхнего строения пути в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, асфальтобетонное безбалластное верхнее строение пути согласно настоящему варианту осуществления изобретения включает в себя земляное полотно (не показано на фигуре), нижний слой 10 подошвы фундамента, поверхностный слой 20 подошвы фундамента, асфальтобетонный герметизирующий слой 40 и опорную плиту 30, которые последовательно располагаются снизу вверх. Поверхностный слой 20 подошвы фундамента расположен над нижним слоем 10 подошвы фундамента. Поверхностный слой 20 подошвы фундамента состоит из откалиброванного щебня. Опорная плита 30 расположена над поверхностным слоем 20 подошвы фундамента. Асфальтобетонный герметизирующий слой 40 расположен между поверхностным слоем 20 подошвы фундамента и опорной плитой 30. В настоящем варианте осуществления изобретения асфальтобетонное безбалластное верхнее строение пути дополнительно включает в себя изоляционный слой 50 и армирующий стержень 80. Изоляционный слой 50 расположен между асфальтобетонным герметизирующим слоем 40 и опорной плитой 30. Армирующий стержень 80 расположен в асфальтобетонном герметизирующем слое 40 и поверхностном слое 20 подошвы фундамента. Асфальтобетонный герметизирующий слой 40 может обеспечивать водонепроницаемость.
При использовании технического решения согласно настоящему варианту осуществления изобретения изоляционный слой 50 располагается между асфальтобетонным герметизирующим слоем 40 и опорной плитой 30. Изоляционный слой 50 может значительно уменьшить прямое трение между контактными поверхностями асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 и опорной плиты 30, а также эффективно улучшить напряженное состояние асфальтобетонного герметизирующего слоя 40, эффективно улучшая таким образом сопротивление растрескиванию асфальтобетонного герметизирующего слоя 40. С другой стороны, размещение армирующих стержней 80 в асфальтобетонном герметизирующем слое 40 и поверхностном слое 20 подошвы фундамента может улучшить контакт между асфальтобетонным герметизирующим слоем 40 и поверхностным слоем 20 подошвы фундамента, а также усилить сцепление асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 и поверхностного слоя 20 подошвы фундамента. Следовательно, размещение изоляционного слоя 50 и армирующих стержней 80 может снизить верхнее напряжение асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 и повысить нижнее связующее усилие, тем самым эффективно уменьшая растрескивание асфальтобетонного герметизирующего слоя.
Как показано на фиг. 3, изоляционный слой 50 уложен на верхнюю поверхность асфальтобетонного герметизирующего слоя 40, то есть на границе, где асфальтобетонный герметизирующий слой 40 контактирует с опорной плитой 30. Вышеуказанный изоляционный слой 50 может значительно снижать прямое трение верхней поверхности асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 и эффективно улучшать относительную деформацию асфальтобетонного герметизирующего слоя 40.
Как показано на фиг. 2 и 3, в настоящем варианте осуществления изобретения имеется несколько опорных плит 30, причем между каждыми двумя смежными опорными плитами 30 расположен уравнительный стык 31. Уравнительный стык 31 имеет размер 20 мм в продольном направлении опорной плиты 30. Установлено несколько уравнительных стыков, причем каждый из уравнительных стыков 31 снабжен изоляционным слоем 50. Изоляционный слой 50 может эффективно уменьшать относительную деформацию асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 вблизи уравнительного стыка 31. На фиг. 2 и 3 значение 1200 измеряется в мм.
Как видно из фиг. 4, согласно эксперименту изобретателей, амплитуда уменьшения относительной деформации увеличивается с увеличением области укладки и оптимизируется примерно от 1000 до 1500 мм. Если область укладки слишком велика, опорная плита 30 легко отделяется от асфальтобетонного герметизирующего слоя 40.
В настоящей заявке в продольном направлении опорной плиты 30 расстояние H между краем изоляционного слоя 50 и средней линией соответствующего уравнительного стыка 31 находится в диапазоне от 1000 до 1500 мм.
В частности, в настоящем варианте осуществления изобретения изоляционный слой 50 расположен симметрично относительно средней линии соответствующего уравнительного стыка 31 в качестве средней линии, при этом в продольном направлении опорной плиты 30 расстояние H между краем изоляционного слоя 50 и средней линией соответствующего уравнительного стыка 31 составляет 1200 мм.
В настоящем варианте осуществления изобретения множество армирующих стержней располагаются в заданной области с обеих сторон каждого уравнительного стыка 31. В частности, предпочтительно, чтобы несколько армирующих стержней были расположены в пределах 5000 мм по обе стороны от уравнительного стыка 31. Перед укладкой асфальтобетонного герметизирующего слоя 40, в поверхностном слое 20 подошвы фундамента могут быть установлены армирующие стержни 80, причем для каждого из армирующих стержней 80 длина части, погруженной в поверхностный слой 20 подошвы фундамента, составляет около 300 мм, а длина части, выступающей из поверхностного слоя 20 фундамента, составляет 50–100 мм, а затем укладывается асфальтобетонный герметизирующий слой 40. Конечно, в другом варианте осуществления изобретения, после того как будет полностью создан асфальтобетонный герметизирующий слой 40, асфальтобетонный герметизирующий слой 40 и поверхностный слой 20 подошвы фундамента могут быть просверлены и армирующие стержни могут быть размещены в отверстиях.
Как показано на фиг. 5–7, каждый из армирующих стержней 80 проходит в вертикальном направлении, при этом множество армирующих стержней 80, соответствующих одной из опорных плит 30, образуют многорядную структуру, причем расстояние между двумя смежными рядами армирующих стержней 80 постепенно увеличивается в направлении от уравнительного стыка 31, при этом расстояние между рядом армирующих стержней 80, ближайших к уравнительному стыку 31, и уравнительным стыком 31 меньше, чем минимальное расстояние между двумя смежными рядами армирующих стержней 80. Распределение нескольких армирующих стержней можно увидеть на фиг. 5-7, причем размеры на этих фигурах указаны в мм. В настоящем варианте осуществления изобретения расстояние между рядом армирующих стержней 80, ближайших к уравнительному стыку 31 (то есть первым рядом армирующих стержней), и уравнительным стыком 31 составляет 150 мм, расстояние между вторым рядом армирующих стержней 80 и первым рядом армирующих стержней 80 составляет 350 мм, а расстояние между третьим рядом армирующих стержней 80 и вторым рядом армирующих стержней 80 составляет 400 мм. Второй ряд армирующих стержней 80 не соответствует первому ряду армирующих стержней 80 и третьему ряду стержней 80. Приведенная выше компоновка обладает хорошим эффектом соединения асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 и поверхностного слоя 20 подошвы фундамента без нарушения целостности асфальтобетонного герметизирующего слоя 40. Предпочтительно, чтобы упомянутый армирующий стержень 80 представлял собой стальной стержень диаметром 18 мм и длиной 400 мм. Верхняя часть стального стержня находится на одном уровне с верхней поверхностью асфальтобетонного герметизирующего слоя 40, а нижняя часть вставлена в слой откалиброванного щебня на 300 мм. Конечно, в других вариантах осуществления изобретения верхняя часть стального стержня может быть также ниже верхней поверхности асфальтобетонного герметизирующего слоя.
Конкретная схема анкеровки, форма анкера, материал анкера, длина анкера и диаметр анкера могут быть изменены в различных областях, в соответствии с применением верхнего строения пути.
Поверхностный слой 20 подошвы фундамента состоит из откалиброванного щебня. Модуль откалиброванного щебня может быть увеличен, при этом рекомендуемое количество легирующего цемента откалиброванного щебня для железной дороги в области с холодным климатом составляет 5%. Это гарантирует, что нижний структурный слой асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 будет иметь достаточную прочность, чтобы распределять передаточное напряжение верхней структуры. Плоскостность откалиброванного щебня может контролироваться интеллектуальной системой уплотнения и двойной системой измерения превышения, чтобы гарантировать, что качество конструкции соответствует строительным требованиям к асфальтобетонному уплотнительному слою.
После уплотнения откалиброванного щебня в поверхностном слое 20 подошвы фундамента формируются многочисленные поперечные канавки в заданной области с обеих сторон каждого из уравнительных стыков 31, предпочтительно около 5000 мм. Глубина канавки составляет 50-70 мм, а ширина канавки составляет 30-40 мм. Наличие поперечных канавок может улучшить эффект контакта между асфальтобетонным герметизирующим слоем 40 и поверхностным слоем 20 подошвы фундамента. Часть асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 входит в поперечные канавки, тем самым усиливая сцепление асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 и поверхностного слоя 20 подошвы фундамента. Вышеуказанное поперечное направление относится к направлению, перпендикулярному продольному направлению опорной плиты.
Расстояние между двумя смежными поперечными канавками, соответствующими одной из опорных плит 30, постепенно увеличивается в направлении от уравнительного стыка 31, а расстояние между поперечной канавкой, ближайшей к уравнительному стыку 31, и уравнительным стыком 31 меньше, чем минимальное расстояние между двумя смежными поперечными канавками. Поперечные канавки имеют форму перевернутого треугольника, форму прямоугольника или форму подковы. Глубина канавки и область могут быть изменены в различных областях в соответствии с применением верхнего строения пути.
Изоляционный слой 50 представляет собой двухтканевую и одномембранную структуру, а ширина асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 регулируется в разных областях в соответствии с применением верхнего строения пути. В другом варианте осуществления изобретения изоляционный слой 50 может представлять собой однотканевую и одномембранную структуру.
В соответствии с местными климатическими условиями и условиями нагрузки от поездов на железной дороге холодной области, конструкция и толщина конструкции асфальтобетонного герметизирующего слоя 40 больше или равна 80 мм, что обеспечивает достаточную стойкость к возникновению трещин асфальтобетонного герметизирующего слоя, сопротивление сжатию и соответствующие физические и механические свойства.
Кроме того, между асфальтобетонным герметизирующим слоем 40 и поверхностным слоем 20 подошвы фундамента расположен пропиточный битумный слой. Пропиточный битумный слой может усиливать связь между асфальтобетонным герметизирующим слоем 40 и поверхностным слоем 20 подошвы фундамента. Материалом пропиточного битумного слоя является жидкий битум.
Как показано на фиг. 1, конструкция асфальтобетонного безбалластного верхнего строения пути дополнительно включает в себя верхнюю вертикальную контактную систему 70, при этом на фиг. 1 показаны основание и кабельная канавка верхней вертикальной контактной системы 70. Кабельная канавка расположена близко к стороне железнодорожного пути и имеет гидроизоляцию, выполненную из асфальтобетона.
Как показано на фиг. 1, опорная плита 30 имеет два первых поперечных сливных уклона 32 с обеих сторон в поперечном направлении, причем уклоны первых двух поперечных сливных уклонов 32 составляют 4%. Опорная плита 30 и поверхностный слой 20 подошвы фундамента снабжены водосборным колодцем 60 на заранее заданном расстоянии (предпочтительно 30 м) в продольном направлении опорной плиты 30. После завершения строительства опорной плиты между линиями, два вторых поперечных сливных уклона располагаются в средней части опорной плиты 30 (то есть между железнодорожными линиями). Два вторых поперечных сливных уклона образуют V-образную структуру с уклоном 4% для облегчения отвода воды между линиями.
Выше были описаны только предпочтительные варианты осуществления изобретения, не предназначенные для ограничения изобретения. Как будет понятно специалистам в данной области техники, изобретение может подвергаться различным модификациям и изменениям. Любые модификации, эквивалентные замены, улучшения и подобные изменения, сделанные в соответствии с духом и принципом изобретения, должны входить в объем защиты изобретения.