高铁梁面抗冲击自修复防水承载结构的制作方法

本实用新型涉及一种高铁梁面抗冲击自修复防水承载结构，属于铁路施工技术领域。

背景技术：

高速铁路速度较快，目前国内高铁最高时速已经超过350km，因此高铁轨道采用无砟轨道。无砟轨道是一种采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构，与有砟轨道相比，无砟轨道避免了飞溅道砟，平顺性好，稳定性好，使用寿命长，耐久性好，维修工作少。

高铁梁面的承载结构设置在高架桥面上的轨道板铺设区域上，因为高铁速度较高，在运行时对高铁轨道的震动和冲击均较大，高铁梁面的承载结构容易产生裂缝，因此高铁梁面的承载结构对抗冲击和防水要求较高。为了达到抗冲击和防水的要求，现有的高铁梁面和轨道板之间通常自下而上依次设置有普通混凝土基层、基层处理剂层和喷涂聚脲防水涂料层共三层，可参见论文《沪杭高铁CRTSⅡ型板式无砟轨道梁面防水层施工技术》（作者韩翠霞，《中国建筑防水》，2012年第2期）。这样在实施时，需要进行三次施工，不但施工时间长，而且工艺要求繁琐，施工难度大。

另外，普通混凝土通常加入粗骨料和钢筋以提高其强度，但普通混凝土为一种多孔的不均匀材料，强度较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提出一种可以减少施工时间、降低施难度、提高施工效率的高铁梁面抗冲击自修复防水承载结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是：一种高铁梁面抗冲击自修复防水承载结构，包括设置在高铁桥梁梁面的轨道板铺设区域上的UHPC层以及铺设在UHPC层上的轨道板。

UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，通常也称作超高性能混凝土，具有超高的耐久性和超高的力学性能。UHPC与普通混凝土或高性能混凝土相比，UHPC不使用粗骨料和钢筋等，而是通常使用细骨料和钢纤维，细骨料提高了UHPC的均匀性，增大了UHPC的密实度，降低了孔隙率，而钢纤维则改善了材料延性，此为现有技术，不再赘述。本实用新型通过使用UHPC代替普通水泥混凝土，因此水泥用量较大而钢材用量较少，可以节省钢材使用量，更加环保。

本实用新型通过在高铁桥梁的梁面上采用UHPC层作为承载结构的基层，UHPC为一种密实材料，孔隙率较小，可以省略防水工程（即现有技术中的基层处理剂层和喷涂聚脲防水涂料层），从而可以直接在UHPC层上铺设轨道板，因此施工难度降低，可以减少施工时间，提高施工效率。鉴于UHPC层本身的超高力学性能产生的加固效果，本实用新型具有很好的抗冲击能力，而且因为UHPC层不存在宏观裂纹，能够有效防止水的渗入，也提高了防水效果。

申请人检索发现，目前UHPC对于混凝土桥面的施工，尤其是抗冲击和防水要求较高的高铁梁面的施工，尚未见任何记载。同现有技术相比，本实用新型的主要改进是将普通混凝土基层、基层处理剂层和喷涂聚脲防水涂料层的三层结构替换为UHPC层的单层结构，而对于轨道板的铺设则为现有技术，可参考相关文献，不再赘述。

另外，高铁的运行会对轨道持续产生震动和冲击，在长时间的震动和冲击作用下，UHPC层表面有可能产生肉眼不可见的细小裂纹。水从细小裂纹渗入后，会使UHPC层内的钢纤维锈蚀，因此，为了进一步提高防水效果，上述技术方案的进一步改进是：所述UHPC层的上表面涂覆有一层有机硅层，即有机硅层位于所述UHPC层与轨道板之间。有机硅具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，整体成膜性好，因而具有很好的憎水特性，这样即使UHPC层表面产生细小裂纹，在有机硅的作用下，水也不会渗入，从而进一步提高了使用本实用新型的寿命。

为了加强高铁桥梁的梁面与UHPC层的连接强度，上述技术方案的进一步改进是：所述UHPC层上设有与所述高铁桥梁上的预留螺纹孔相匹配的剪力螺栓。在实施时，将剪力螺栓旋入螺纹孔内，然后在梁面上浇注UHPC形成UHPC层。进一步的，所述剪力螺栓的顶部与UHPC层的表面之间的距离为预定值，即在所述剪力螺栓的上方设有预定厚度的UHPC保护层。

如果直接在桥梁上预制剪力键，则至少存在以下两个问题：1）剪力键会在桥梁未凝固时向下沉降，使得剪力键的标高无法得到保证；2）在铺设轨道板前，需要先架设轨道梁（即箱梁），而架设轨道梁则又需要为运轨车全线临时架梁轨道，桥梁上伸出的预制剪力键会影响架梁机械的前进，使得架梁机械难以正常工作。

本实用新型另辟蹊径，将剪力螺栓与桥梁采用螺纹连接，这样一是不会影响架梁机械的正常工作，可以在架设轨道梁完成后再安装剪力螺栓；二是提高了剪力螺栓与高铁桥梁的接触面积，从而提高了两者的连接强度；三是剪力螺栓的高度可调，很容易达到标高，这样能够适应桥面坡度和UHPC层厚度的变化，使得UHPC层在剪力螺栓上方形成一定厚度的保护层，避免剪力螺栓锈蚀，也提高了剪力螺栓的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型实施例二的结构示意图。

图3是本实用新型实施例三的结构示意图。

图4是本实用新型实施例三中高铁桥梁和UHPC层通过剪力螺栓连接的剖视示意图。

附图标记：高铁桥梁1，UHPC层2，轨道板3，有机硅层4，螺纹孔5，剪力螺栓6。

具体实施方式

实施例一

本实施例的高铁梁面抗冲击自修复防水承载结构，如图1所示，包括设置在高铁桥梁1梁面的轨道板铺设区域上的UHPC层2以及铺设在UHPC层2上的轨道板3。本实施例将现有技术中的普通混凝土基层、基层处理剂层和喷涂聚脲防水涂料层组成的三层结构通过UHPC层的单层结构进行替换，直接在UHPC层上铺设轨道板，因此降低了施工难度，减少了施工时间，提高了施工效率。

实施例二

本实施例是在实施例一基础上的改进，与实施例一的不同之处在于：如图2所示，所述UHPC层2的上表面涂覆有一层有机硅层4。有机硅可以采用喷涂的方式喷射在UHPC层2的上表面从而形成有机硅层4。

实施例三

本实施例是实施例一或实施例二基础上的改进，与实施例一或实施例二的不同之处在于：如图3所示，为了加强高铁桥梁1的梁面与UHPC层2的连接强度，所述高铁桥梁1上预留有螺纹孔5，所述UHPC层2上设有与所述螺纹孔5相匹配的剪力螺栓6，这样就提高了剪力螺栓6与高铁桥梁1的接触面积，从而提高了两者的连接强度。在实施时，将剪力螺栓6旋入螺纹孔5内，然后在梁面上浇注UHPC形成UHPC层2。

本实施例还可以作以下改进：如图4所示，所述剪力螺栓6的顶部与UHPC层2的表面之间的距离为预定值h，即在所述剪力螺栓6的上方设有预定厚度的UHPC保护层。一般来说，UHPC层的厚度可以为4-5cm即可满足要求，相比传统的混凝土层，厚度大幅降低，UHPC保护层的厚度一般为0.5-1.5cm即可。通过上述改进，剪力螺栓的高度可调，能够适应桥面坡度和UHPC层厚度的变化，使得UHPC层在剪力螺栓上方形成一定厚度的保护层，避免剪力螺栓锈蚀，提高了剪力螺栓的使用寿命。

本实用新型不局限于上述实施例的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。