专利名称：建造坚固路面和车行道的方法
技术领域：
本发明涉及一种利用预制混凝土构件建造高速轨道交通坚固路面的方法，所述预制混凝土构件铺在一层承重层上，并且为了固定预制混凝土构件的位置，在预制混凝土构件与承重层之间的中间空隙用一种逐渐凝固的填充料浇注，或者在承重层(2，4；16)上用现浇混凝土或预制混凝土构件(7)与现浇混凝土的某种组合构筑而成，另外，本发明还涉及一种相应的坚固路面车行道。
背景技术：
高速轨道交通车行道的建造，通常要么建立在碎石道渣上部结构上，要么有一层例如用大量预制混凝土构件构成的坚固路面。碎石道渣上部结构的缺点是需要高的维护强度，而坚固路面则只好付出较长的建造时间和较高的费用。如果要建造高速路段，则要么建造在一段新的路段，要么取代一段传统的轨道路段。在后一种情况下，要完全拆除原有的碎石道床，并建造新的水硬性粘结的承重层，在承重层上铺上或建造预制混凝土构件或现浇混凝土层或两者的组合。拆除旧路段和建造新路段基本上都需要长的施工时间和高的建造成本。
发明内容
本发明的任务是创造一种建造坚固路面和相应的车行道的方法，这种方法能避免上面所述缺点，特别是能用相对较低的成本实现快速建造高速轨道交通。
解决上述任务的方法和路面，具有独立的权利要求提出的各项特征。
根据本发明建造高速轨道交通坚固路面的方法，需要例如将预制混凝土构件铺在一层承重层上，并用一种逐渐凝固的填充料浇注到预制混凝土构件与承重层之间的中间空隙，以固定预制混凝土构件的位置。作为替代方案或者与预制混凝土构件相组合，坚固路面可以用现浇混凝土建造，将现浇混凝土浇注在承重层上。根据本发明，承重层用原有的碎石道床构成，其中的碎石道渣是凝固的。对于必须拆除的旧的轨道路段所使用的碎石道渣用来建造新的坚固路面的承重层。传统的碎石道床已经不能适合于满足高速轨道交通的高要求，则通过加工原有的碎石道床有可能显著改善其特性，并把原来的下部结构用于新的承重层。这样做所得到的好处在于，可以以相对较高的速度和较低的成本把传统的轨道设施改造为高速轨道交通的轨道设施。
通过利用原有碎石道床的碎石道渣与水硬性粘结物质相结合，特别是与水泥灰浆或以沥青或塑料为基的粘结物质相结合，这样所产生的承重层是非常有承重能力的，特别是对于由高速轨道交通运行时所产生的震动和载荷有很强的耐抗力。这样就为铺放预制混凝土构件打下了耐久的和可靠的地基，预制混凝土构件多半使用预制混凝土板或现浇混凝土层。
如果粘结物质在一定压力下被压入碎石道床的空隙中，则在一定情况下会形成一个贯穿整个碎石道床的有承重能力的碎石道床区。存在于各种碎石道渣之间的空隙可被利用来固定粘结物质的位置。这样造成粘结物质与碎石道渣之间的结合，从而形成非常可靠的承重层。通过在放入粘结物质的过程中使用压力将使粘结物质能特别深地贯穿碎石道床，从而产生特别大的承重能力。
为了把粘结材料投放到碎石道床中去，使用灌浆喷管很有好处，灌浆喷管将粘结材料振动捣入到碎石道床中，能把粘结物质压入碎石道床的空隙。这样，粘结物质可以非常均匀地和有目标地贯穿碎石道床。
如果粘结物质至少在一个方向上以一定的间隔渗入，以致在碎石道床中产生水硬性粘结区和未充填中间区，这样可能影响承重层各处需要的承重能力。未充填中间区承重能力较小的情况大于承重层具有较高要求承重能力的情况。
如果粘结物质在旧轨道的轨枕之间渗入碎石道床，则在该处可以发现有完全特别的优越性。用这种办法可以制备高速路段，而在旧的轨道上仍然可以运行轨道交通。只不过可随意到达的区域充填了粘结物质，并为以后建设高速轨道交通路面打下了基础。因此，旧轨道上的轨道交通与新轨道上的轨道交通之间的停运时间可能很短。
如果在粘结物质凝固之后，去除轨道、轨枕和多余的碎石道渣，则为在承重层上完成预制混凝土板打好了基础。这一措施也有利于把停运时间压缩到非常之短。
为了防止浇注到承重层与预制混凝土构件之间的填充料渗透到碎石道床的未充填区，最好预先规定至少将未充填区的表面密封。为此，例如要将一层相对较薄的水泥灰浆层堆积到未充填区和必要时补充堆积到粘结区。这样，将会妨碍填充料流入到碎石道床的空隙中，因而不能充分支持预制混凝土板。
作为将粘结物质压入碎石道床的空隙中的补允或替代方案，如果用回转式挖掘机挖掘碎石道床的表面，并将挖掘出来的材料与粘结物质混合，不失为一种有创见的和优越的方法。然后，将混合物堆放到碎石道床其余部分的表面作为承重层。待这种混合物凝固之后，再将预制混凝土板或现浇混凝土层堆放到新产生的表面。通过这种把碎石道渣与粘结物质粘结起来的方法，以形成一层承重层同样也能非常快速地造成一层承重层。当然，这与将粘结物质压入旧轨道的轨枕之间这种特别优越的做法相比，需要在挖掘碎石道床的上表层和制作新表层之前将旧的轨道拆除。
将挖掘出来的材料与粘结物质混合可以通过下述办法完成，即在挖掘之前，先将粘结物质堆放到碎石道床的表面上。通过挖掘粘结物质和碎石道床，粘结物质与碎石道渣混合自动进行。然后，可将混合物重新堆放到其余的碎石道床上，并让它时效硬化。
作为替代方案，对于某些应用情况来说，如果在挖掘之后将粘结物质与挖掘出来的材料混合，也是有好处的。为此，将挖掘出来的材料例如装入一个搅拌室内，粘结物质和材料在该搅拌室内互相拌合，然后重新堆积到其余的碎石道渣层上。粘结物质凝固后即形成一层坚固的和有承重能力的承重层。
在利用旧碎石道床和一种粘结物质的前提下，制作承重层的另一种可供选择的替代方案在于，粘结物质被投放到碎石道床上一个弓形夹的式样中，让粘结物质渗透到碎石道床的表面中，在边侧把它封住。碎石道床因而不能在边侧脱落。部分地渗透到碎石道床中的粘结物质使弓形夹与碎石道床紧密联接，从而构成适合于无故障高速轨道交通的稳定的承重层。水硬性粘结物质与原有的碎石道床的碎石道渣紧密结合，并构成有承重能力的紧密层，可以在其上铺放预制混凝土构件或现浇混凝土层。
如果在承重层中建立排水系统，并(或)在原有的碎石道渣中保留排水系统，则可将稳定的承重层的优越性与碎石道渣层所具有的排水能力，彼此可以很好地结合起来。
对于根据本发明由预制混凝土构件构成的适合于高速轨道交通有轨车辆行驶的坚固路面车行道来说，预制混凝土构件配置在一层承重层上。预制混凝土构件与承重层之间的中间空隙用一种逐渐凝固的填充料浇注，以固定预制混凝土构件的位置。不用预制混凝土构件，也可以代之以现浇混凝土，或现浇混凝土与预制混凝土构件组合，以构成坚同的路面。
根据本发明，承重层用原有的碎石道床制成，其中碎石道渣至少部分是经过硬化的。这样构成的承重层可以特别快速和特别节省成本地制造出来，并且具有高的承重能力，符合运行高速轨道列车的要求。通过利用原有的碎石道床，明显节省制备车行道下部结构所需要的材料和时间。
如果碎石道渣与水硬性粘结的或以沥青或塑料为基的粘结物质结合，则可获得一种特别坚固的和特别能承重的承重层。
如果粘结物质在一定压力下被压入到碎石道床的空隙中，则这种方法显得特别优越。这样，粘结物质可以很深地渗透到碎石道渣中。因此可以获得高强度的承重层。在一定压力下输送给碎石道床的粘结物质一方面填满碎石道床的空隙，必要时还可压实疏松的碎石道渣，使之进一步与粘结物质结合。
如果粘结物质没有在整个碎石道床范围内渗透，而是至少在一个方向上有一定的间隔，则碎石道床上布置水硬性粘结区和未充填中间区。这样便能特别快速地制成这样的承重层。特别是当粘结物质在一定的压力下压入空隙时，即使中间区依然保持未充填，通常承重层也能到达足够的强度和承重能力。
当粘结物质在旧轨道的轨枕之间渗入碎石道床时，显得特别优越。这样，当轨道交通还在旧的轨道设施上滚动时，就已经能够制备新轨道设施车行道的下部结构。只要粘结物质凝固，例如采取支柱的形式在碎石道床中固定，并完成其余的准备工作，就可以非常快速地建成一条车行道。
为了避免填充料在承重层与预制混凝土构件之间渗透到承重层的未充填区，因而不能完全填满承重层与预制混凝土构件之间的空隙，最好预先规定用一种密封剂密封未充填区的表面。这样的密封剂可以是例如水泥灰浆，将它投放在未充填区的上方，根据情况必要时也投放在充填区的上方，为填充料制造一层均匀的密封表面。
如果对于在一定压力下将粘结物质压入碎石道床的补充或替代方案，对碎石道床的表面用回转式挖掘机进行挖掘，并将挖掘出来的材料与粘结物质混合，则可以得到一种构成承重层的粘合材料，这种粘合材料铺放在其余碎石道床的表面上，适合于在这样新产生的表面上铺放预制混凝土构件或现浇混凝土层。
如果粘结物质成流体和弓形夹状投放在碎石道床上，则碎石道床中的碎石道渣会得到特别好的粘合。在某些应用情况下，利用原有的碎石道床和粘结物质制成承重层的方法足以满足需要。为了使粘结物质与碎石道渣层紧密结合，如果粘结物质渗入碎石道床的表面和侧面约5到20cm，则特别有利。这样，旧的碎石道床与附加的粘结物质可以得到特别坚固的结合和特别高的承重能力。在经过这样处理的旧碎石道床上运行高速列车是完全可行的。
此外，除了上面提到的优点之外，本发明还有一个优点，即特别是在布置碎石道床的未充填区和充填区时，可以通过未充填区排水。特别是在竣工阶段，在维持传统的运营时，这一点特别有意义。
本发明的其它优点在下面的实施例中说明，图中图1表示碎石道渣上部结构及其传统轨道和投入粘结物质的俯视图；图2表示经图1碎石道渣上部结构的横截面图；图3表示为铺设坚固路面而准备的碎石道渣上部结构；图4表示经根据本发明承重层和预制混凝土板的横截面图；图5表示挖掘碎石道渣层；图6表示经碎石道床及挖掘粘结物质的横截面图；以及图7表示碎石道床及粘合的粘结物质的横截面图。
具体实施例方式
根据采用预制混凝土构件的坚固路面，用下面的实施例对本发明作详细说明。但是，本发明不局限于此，而是当坚固路面利用现浇混凝土建成，或者用现浇混凝土与预制混凝土构件相组合建成时，也可以使用本发明。
图1表示对地基1以及建立在碎石道床2上的轨道栅格3的俯视图。碎石道床2是构成坚固路面承重层的下部结构。为此，在碎石道床2中加入了若干由碎石和粘结物质构成的支柱4。支柱4布置在轨枕5之间，能够插入到碎石道床2中，无须连续调整行车作业。例如在一定压力下和使用灌浆喷管将支柱4置于碎石道床2中之后，可以重新进行行车作业。由于只需要短时间的中断，可以以特别低廉的成本建设或准备建立坚固路面。
支柱4成行列布置，每一个行列位于两个轨枕5之间。为了兼顾排水，未充填的碎石道床2在这种情况下是足够用的。此外，未充填的碎石道床2位于支柱4之间。
图2所示为经图1碎石道床2的横截面图。从图中可以清楚地看出，支柱4布置在地基1上，到碎石道床2的表面有一定距离。此外，它们相互之间还有一定间隔，基本上相当于轨枕5的宽度。因此，支柱4可以从碎石道床2的表面插入到碎石道床2中。支柱4由粘结物质和碎石道床2中的碎石道渣构成。支柱4的上表面大致在一个水平面上，因此，它们随后可以充当预制混凝土板的均匀的承重层。
图3所示为承重层的透视图，它是根据图1和图2两张图而编排的。旧的轨道栅格3及其轨枕5和轨道6在这期间已被拆除，因此，支柱4的上表面基本上是在一个平面上。支柱4构成了后来布置于其上的坚固路面的支撑体。其余布置在支柱4的上表面上旧的碎石道床2中的碎石道渣被清除到一边，以便后来可以用来例如填允边坡。
图4所示为穿过本发明坚固路面结构的横截面图。布置在地基1上的是碎石道床2和由碎石道床2的碎石及一种与之粘合的粘结物质构成的支柱4。轨道6固定在一块等厚度板状的预制混凝土构件7上。预制混凝土构件7支撑在已知的但图中没有示出的承重层上的中心柱上，承重层由碎石道床2和支柱4构成。通过根据要求的轨道6的路段对预制混凝土构件7进行水平面校正，在轨道6与由碎石道床2和支柱4构成的承重层之间存在一定的空隙。这一空隙要用填充料8填满，以固定预制混凝土构件的位置，避免发生挠曲。
为了防止填充料8渗透到未凝固的碎石道床2中，在将预制混凝土构件7放置到承重层上之前，先为承重层的上表面提供一种密封剂9。这种密封剂9可以是例如水泥灰浆，它可防止填充料8渗透到碎石道床2的空隙中，而不是完全填满预制混凝土构件与承重层之间的空隙。
为了能兼顾预制混凝土构件7的排水，预设了管子10，能让水穿过预制混凝土构件7、填充料8和密封剂9。然后，水可以渗透到碎石道床2的未充填区内，或在边侧从碎石道床2中导出。
图5所示为将一种粘结物质15(例如灰浆或混凝土)挖掘到碎石道床2中的情形。一层粘结物质15被投放到碎石道床2上，它连同一部分碎石道床2被同转式挖掘机挖出。被挖出的碎石道床2和粘结物质15的材料混合，然后作为承重层16被覆盖到碎石道床的遗留部分上。承重层16的粘结物质15凝固后，就形成了筑造高速轨道交通的坚固路面所需要的具有高承重能力的承重层。在挖掘之前如果不在碎石道床2上投放粘结物质15，而代之以只用回转式挖掘机17挖出碎石道床2，并送到一个图中没有示出的搅拌装置中与粘结物质15拌合，也是可取的。然后，如前所述，把承重层16覆盖到遗留的碎石道床2上。
图6所示为经图5承重层16的横截面图，在所述承重层上布置了一个预制混凝土构件7。为了填满预制混凝土构件7与承重层16之间的空隙，重新布设了填充料8，用以固定预制混凝土构件7的位置。
图7用经车行道的横截面图表示本发明的另一个实施例。碎石道床2被用一层粘结物质15包围。粘结物质15不仅包围了碎石道床2的上表面，也包围了它的两侧翼。这样，粘结物质层15就像弓形夹一样夹注了碎石道床2。碎石道床2的承重能力和粘合由此得到提高，并使承重层达到非常好的承重能力，在发生震动，例如高速列车驶过时，其位置也不会发生变化。因此，这样的车行道的维护费用特别低。粘结物质15很容易渗透到碎石道床2的空隙中。特别是当粘结物质15是一种稀薄的灰浆时，情况尤其如此，因为这种灰浆在凝固之前很容易渗透到碎石道床2中。在粘结物质15的表面上，预制混凝土构件用轨道6和布置在混凝土构件7与粘结物质15之间的填充料8填满。
本发明不局限于图示的实施例。特别是制备碎石道床2的各种方法的组合都是可能的。这样，例如支柱4也可以插入到碎石道床2中，通过用回转式挖掘机进行挖掘也可以另外把一层承重层16铺放到支柱4上。此外，根据图7的弓形夹法也可以与图5和图6的挖掘法以及(或)支柱4的制备法结合进行。粘结物质不一定是可水硬性粘结的。也可以使用以塑料或沥青为基的粘结物质。在使用现浇混凝土制造路面时，一般不要求在承重层16上铺设填充料8，除非有意在使用现浇混凝土之前密封住其余的碎石道渣。
权利要求
1.用预制混凝土构件(7)制造高速轨道交通坚固路面的方法，所述预制混凝土构件(7)铺放在一层承重层(2，4；16)上，并且，为了固定预制混凝土构件(7)的位置，在预制混凝土构件(7)与承重层(2，4；16)之间的中间空隙用一种逐渐凝固的填充料(8)浇注，或者在承重层(2，4；16)上用现浇混凝土或预制混凝土构件(7)与现浇混凝土的某种组合构筑而成，其特征在于，承重层(2，4；16)是利用原有的碎石道床(2)制成的，其中碎石道渣至少部分是经过硬化的。
2.根据上述权利要求所述的方法，其特征在于，碎石道渣与水硬性粘结的或沥青胶结的或基于塑料的粘结物质(15)粘合达到加固的目的。
3.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，粘结物质(15)在一定压力下被压入碎石道床(2)的空隙中。
4.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，将灌浆喷管插入，特别是振动捣入粘结物质(15)中，用以把粘结物质(15)压入到碎石道床(2)的空隙中。
5.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，粘结物质(15)至少在一个方向上相隔一定的间隔输入碎石道床(2)，以便在碎石道床(2)中形成水硬性粘结区和未充填中间区。
6.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，粘结物质(15)在一段旧的轨道(6)的轨枕(5)之间被输入到碎石道床(2)中。
7.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，粘结物质(15)凝固之后，拆除轨道(6)、轨枕(5)和多余的碎石道渣。
8.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，将未充填区的上表面密封。
9.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，用回转式挖掘机挖掘碎石道床(2)的表面，把被挖掘出的材料与粘结物质(15)混合，然后堆放到其余碎石道床(2)的表面上形成承重层(16)，并待所述混合物凝固之后，在新生成的表面上构筑坚固路面。
10.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，在用回转式挖掘机开挖之前，将粘结物质(15)投放到碎石道床(2)的表面上。
11.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，在用回转式挖掘机开挖之后，将挖出的材料与粘结物质(15)混合。
12.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，粘结物质(15)或用以造成的承重层(16)被置于碎石道床上一个弓形夹中，让粘结物质(15)渗透到碎石道床(2)的表面中，在边侧把它封住。
13.根据上述各项权利要求之一所述的方法，其特征在于，在承重层中建立排水系统，并(或)在原有的碎石道渣中保留排水系统。
14.适合于高速轨道交通有轨车辆行驶坚固路面车行道，由铺放在承重层(2，4；16)上的预制混凝土构件(7)或现浇混凝土或预制混凝上构件(7)与现浇混凝土的某种组合构成，其中，为了固定混凝土构件(7)的位置，混凝土构件(7)与承重层(2，4；16)之间的中间空隙用一种逐渐凝固的填充料(8)浇注，其特征在于，承重层(2，4；16)是利用原有的碎石道床(2)制成的，其中碎石道渣至少部分地经过硬化。
15.根据上述权利要求所述的车行道，其特征在于，碎石道渣用水硬性粘结的或以沥青或塑料为基的粘结物质(15)粘合。
16.根据上述各项权利要求之一所述的车行道，其特征在于，粘结物质(15)在一定压力下被压入碎石道床(2)的空隙中。
17.根据上述各项权利要求之一所述的车行道，其特征在于，粘结物质(15)和碎石道渣以支柱(4)的形式埋在碎石道床(2)中。
18.根据上述各项权利要求之一所述的车行道，其特征在于，粘结物质(15)至少在一个方向上相隔一定的间隔输入碎石道床(2)，以便在碎石道床(2)中形成水硬性粘结区和未充填中间区。
19.根据上述各项权利要求之一所述的车行道，其特征在于，粘结物质(15)在旧轨道(6)的轨枕(5)之间渗入到碎石道床(2)中。
20.根据上述各项权利要求之一所述的车行道，其特征在于，用一种密封剂(9)密封未充填区的表面。
21.根据上述各项权利要求之一所述的车行道，其特征在于，用回转式挖掘机挖掘碎石道床(2)的表面，把被挖掘出的材料与粘结物质(15)混合，然后堆放到其余碎石道床(2)的表面上，并在新生成的表面上构筑坚固路面。
22.根据上述各项权利要求之一所述的车行道，其特征在于，粘结物质(15)是流体，并与碎石道渣相结合构成承重层(16)，成弓形夹状被置于碎石道床(2)之上，并渗透到碎石道床(2)表面和侧面内侧约5到20cm。
23.根据上述各项权利要求之一所述的车行道，其特征在于，在承重层(2，4；16)中建立排水系统，并(或)在原有的碎石道床(2)中保留排水系统。
全文摘要
本发明涉及一种利用预制混凝土构件(7)建造坚固的高速轨道交通路面的方法，所述预制混凝土构件(7)铺放在一层承重层(2，4；16)上，并且为了固定预制混凝土构件(7)的位置，在预制混凝土构件(7)与承重层(2，4；16)之间的中间空隙用一种逐渐凝固的填充料(8)浇注，或者在承重层(2，4；16)上用现浇混凝土或预制混凝土构件(7)与现浇混凝土的某种组合构筑而成。根据本发明方法的特征在于，承重层(2，4；16)是利用原有的碎石道床(2)制成的，其中碎石道渣至少部分是经过硬化的。另外，本发明还涉及一种相应的坚固路面车行道。
文档编号E01B29/00GK1732315SQ200380107617
公开日2006年2月8日 申请日期2003年12月6日 优先权日2002年12月27日
发明者迪特尔·赖歇尔, 斯特凡·伯格尔, 埃里希·林德纳 申请人:马克斯博革建筑有限公司