一种铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构及其施工方法与流程

1.本发明涉及铁路路桥技术领域，尤其是涉及一种铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构及其施工方法。


背景技术：

2.铁路路桥过渡段既是整个线路中的至关重要部分也是相对薄弱环节，过渡段的线路不平顺严重影响列车的安全运行。国内外十分重视路桥过渡段区段，为尽量减少或避免路桥过渡段的各种工程病害带来的不利影响，从过渡结构设计、病害监检测、维修养护都采取了严格的措施，总结除了防止过渡段病害的主要技术方法如下：
3.1.过渡段结构设计：(1)在过渡段范围设置钢筋混凝土桥头搭板，在列车长期动荷载与冻融循环共同作用下容易损坏甚至断裂；(2)换填地基土或采用水泥搅拌桩、高压旋喷桩、灰土挤密桩进行地基加固并结合超载预压处理，但未考虑到刚度差异，在施工期间以及完工后，过渡段均会产生较大的差异沉降；(3)在路基中填筑钢筋混凝土或在过渡段设置支撑装置等措施使过渡段刚柔顺接，减小桥台和路基的刚度差，取得了不错工程效果；(4)在填料中掺加水泥、粉煤灰进行填料改良或泡沫轻质土路基结构，就施工步骤而言较为简便，但是路基填料的填筑质量较难控制，容易产生施工质量问题。2.过渡段病害监检测：(1)人工定期监测差异沉降；(2)路桥过渡段病害检测装置；(3)过渡段不均匀沉降实时监测装置。虽然耗资大、误差大且安全隐患多，但不失为是一种保障路桥过渡段服役性能的必要工程措施。3.过渡段维修养护：(1)反复填筑道砟，存在工作量大、造价高等问题；(2)填料置换或进行轨道扣件调整，但可能会造成线路中断或调整范围有限，也会造成施工成本的偏高。
4.总体来讲，以上技术方法基本解决了过渡段差异沉降和刚度均匀过渡难题。但随着铁路建设的飞速发展，越来越多的列车将行驶在以季节性冻土或多年冻土为主的寒区铁路上。对于季冻区铁路路桥过渡段，一个关键的技术难点在于路基的冻胀融沉问题，但目前鲜少研究寒区铁路路桥过渡段路基三向冻胀引起墩台变形进而导致的梁端顶死等问题。实践证明，2008年调查发现青藏铁路有41座桥出现不同程度病害，其中较为严重的16座桥存在梁端顶紧、支座限位块开裂、支承垫石裂缝、墩台偏斜等病害，就其主要原因是由过渡段路基填料水平冻胀造成的。2009年哈长线冻害调查表明冻害主要发生在路桥过渡段位置(共计35处)，2012～2015年间冻害统计数据表明冻害位于路桥、路涵过渡段占总冻害的21％，可见由于过渡段冻胀引起墩台梁体变形的连锁反应对桥梁结构和线路平顺性造成很大影响。随着我国川藏铁路建设的开展，这一问题又凸显出来。川藏铁路平均海拔3700m，沿线路基普遍存在季节性冻土问题，最大冻结深度为1.6m，藏东高原区最低气温达到－30℃，年降雨量450～1127mm之间，且川藏铁路沿线缺乏合格填料，面临隧道弃渣、改良c组红层泥岩等填料的使用，尚未全面掌握其冻胀特性。
5.寒区冷季，铁路路桥过渡段桥台后方的路基填料会因冻胀引起对桥台的纵向挤压，以及桥台台背的冷量会输入到台背路基填料中，路基纵向冻胀对桥台台背的纵向作用力较大，对桥台的稳定性有影响；暖季，台背后路基填料会发生纵向回缩，对过渡段没有很
好支撑作用；并且在过渡段处路基和桥台台顶面上的水分易渗入台后路基填土中，增加了台背路基填料的含水量，会加大台背路基填料的纵向冻胀变形和冻胀力。
6.如中国专利cn104358199a公开了一种适用于寒区短工期条件下的高等级公路路桥过渡段结构，地基低于桥台底座，地基顶面和桥台底座的底面平齐，地基之上设有土基，土基上设有路面结构层，搭板嵌设于路面结构层中，且搭板上平面和路面结构层的路面相平齐；虽解决了汽车通过公路桥头时容易产生跳跃现象；但依然存在寒区冷季时路基纵向冻胀对桥台台背纵向挤压的问题。又如中国专利cn213417553u公开了一种桥台台背刚柔组合土体加固体系，包括桥台柱，位于所述桥台柱的背面设置有钢垫板，所述钢垫板的左侧设置有轻质土层，位于所述轻质土层的内侧设置有若干个加固结构，所述加固结构包括球头部分和导杆部分，所述导杆部分的圆周面等距设置有若干个受力板，所述受力板呈弧形状且端设置有空腔，所述球头部分为半球体形状，所述球头部分的球面均匀分布有若干个凸柱，所述凸柱呈圆锥形体形状，位于所述轻质土层的左侧设置有纵向钢柱，所述纵向钢柱的左侧设置有级配碎石层，所述级配碎石层的侧面及底部设置有路基层，所述桥台柱的左侧间隔等距设置若干个承重结构；通过加固结构和多组承重结构以及纵向钢柱提高整体支撑力度以及分撒推力，但其结构复杂，不便于实施；并且其通过轻质土层填料以及水分易渗入路基土中，在寒区冷季还是易产生路基纵向冻胀对桥台台背纵向挤压的问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术不足，本发明是提供一种铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构及其施工方法，其缓冲结构具有十分良好的纵向变形适应能力，可实现缓冲台背路基水平方向的纵向冻胀对桥台水平受力变形。
8.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
9.一种铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，包括受纵向挤压可弹性变形以及回缩的路基纵向冻胀变形协调板，所述路基纵向冻胀变形协调板为分块组装式结构，路基纵向冻胀变形协调板紧贴桥台台背设置。
10.进一步的：
11.还包括用于将路基内及桥台台顶面渗下水分汇集排出的排水结构，排水结构设在路基纵向冻胀变形协调板上。
12.所述路基纵向冻胀变形协调板包括上下依次卡接配合相连的一组协调组装板。
13.所述一组协调组装板中相邻的协调组装板之间通过凸起卡槽结构配合相连。
14.所述一组协调组装板包括协调板顶板、一组协调板中间板以及协调板底板；协调板顶板和协调板中间板之间、相邻的协调板中间板之间、协调板中间板和协调板底板之间均通过凸起卡槽结构配合相连，协调板底板安装于台背底部，协调板顶板安装于台背顶部。
15.所述协调组装板为连续长纤维多孔土工合成材料板。
16.所述协调组装板为长方形板。
17.所述协调组装板的厚度范围15-40cm。
18.所述排水结构包括竖向排水管和设在每块协调组装板上的排水槽，每块协调组装板上的排水槽均与竖向排水管相连通。
19.还包括横向排水管，所述竖向排水管的下端与横向排水管相连通。
20.所述竖向排水管设在路基纵向冻胀变形协调板的侧面，所述竖向排水管包括依次相连的竖向排水底管、一组竖向排水中间管、以及竖向排水顶管，各层协调组装板的高度与对应段的排水管的高度一致，各段排水管连接处做封口处理。
21.所述竖向排水管的下端与横向排水管之间通过竖向-横向排水管接口相连。
22.所述竖向排水管的下端与横向排水管连接处外设有排水管防水层。
23.所述排水管防水层的下方设有路基防水垫层。
24.所述缓冲结构的上方设有路基渗水层、路基导水层、台顶渗水层以及台顶导水层，路基渗水层设在路基导水层的上方，台顶渗水层设在台顶导水层的上方，所述路基导水层和台顶导水层的对接处对应排水结构设置。
25.所述路基导水层和台顶导水层的对接处与排水结构的排水槽相连通，在连通处设有设置防水层形成渗-排-防水结构。
26.所述路基渗水层台和顶渗水层均在路基宽度方向两侧薄且中部厚，而路基导水层和台顶导水层均在路基宽度方向上两侧厚且中部薄。
27.所述导水层上表面中部向排水槽倾斜设置。
28.所述路基导水层的端部延伸至排水槽中，排水槽中在路基导水层延伸部上方设有缓冲板导水层，缓冲板导水层呈凹型布置，路基渗水层台和顶渗水层的端部均延伸至缓冲板导水层的凹型内。
29.一种铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构的施工方法，包括以下步骤：
30.s1：先安装桥台；
31.s2：靠桥台的台背再安装路基纵向冻胀变形协调板的底板，从下至上依次通过卡接完成受纵向挤压可弹性变形以及回缩的路基纵向冻胀变形协调板的各个板安装，回填路基土压实。
32.其中，
33.所述步骤s1中，安装桥台后，铺设路基防水垫层和横向排水管防水层。
34.所述在步骤s1和s2之间，安装横向排水管和竖向排水底管并将其连通，然后将横向排水管防水层向上反包，接着完成路基填料分层压实，并按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层，最后将竖向排水底管与其侧向的排水槽连接。
35.所述竖向排水底管与其侧向的排水槽连接后，安装协调板的第一块中间板并在其两侧安装竖向排水中间管，再将竖向排水中间管与其下方的竖向排水底管连接，接着完成路基填料的分层压实，并按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层，最后将竖向排水中间管与其侧向的排水槽连接。
36.所述竖向排水中间管与其侧向的排水槽连接后，依次完成第二块至最后一块中间板的安装、对应的竖向排水中间管安装与竖向连接、路基土分层压实、路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层的铺设、以及竖向排水中间管的侧向连接。
37.在所述中间板最上方安装协调板的顶板，并在顶板其两侧安装竖向排水顶管，再将竖向排水顶管与其下方的竖向排水中间管连接，接着完成路基填料的分层压实，然后按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层，并将竖向排水顶管与其侧向的排水槽连接，最后铺设台顶导水层和台顶渗水层。
38.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
39.该铁路路桥过渡段台背缓冲结构及施工方法适于寒区铁路路桥过渡段，冷季台背后路基填料会因冻胀引起对缓冲结构和桥台的纵向挤压，而缓冲结构模量较小，可在纵向挤压作用下压缩变形，且受到的冻胀力越大其压缩变形量越大，极大降低了路基纵向冻胀对桥台台背的纵向作用力；暖季台背后路基填料会发生纵向回缩，此时作用于缓冲结构的和桥台纵向挤压作用变小，而缓冲结构具有良好的回弹性，可随路基填料的纵向回缩而回弹变形，并为台背填料提供足够的纵向支持力；
40.具有良好的渗-排-防水功能，可将路基内和桥台台顶面上水分集中汇入并定向排出，还可阻止地下水向上渗入路基土，从而减少路基内由于毛细水分的向上补给和列车振动活塞效应下产生的水分迁移和聚集，以达到显著降低台背路基填料的含水量的目的；以及缓冲结构还具有一定的保温隔热功能，在一定程度上可减少在寒季来自桥台台背的冷量输入到台背路基填料，以缓解路基纵向冻胀变形；
41.本发明以上三个功能共同作用下，可显著减少台背路基填料的纵向冻胀变形和冻胀力对桥台和桥梁结构的不利影响，弥补了国内外鲜有考虑寒区路桥过渡段路基三向冻胀(尤其是纵向冻胀)引起墩台变形的过渡段病害问题，这对于提高寒区铁路路桥过渡段台背的服役性能具有十分重要的意义。
附图说明
42.下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
43.图1为本发明缓冲结构的布设及工作原理示意图；
44.图2为本发明缓冲结构安装于过渡段桥台台背后的示意图；
45.图3为图2在n1-n1处的剖面图；
46.图4为图2在n2-n2处的剖面图；
47.图5为图2在n4处的放大图；
48.图6为图5在1-1处放大的剖面图；
49.图7为图5在2-2处的剖面图；
50.图8为图7在n6处的放大图；
51.图9为图7在3-3处的剖面图；
52.图10为图4在n3的放大图；
53.图11为图3在n7处的放大图；
54.图12为图8在4-4处的剖面；
55.图13为本发明施工流程图。
56.图中：
57.1、寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构；2、路基纵向冻胀变形协调板；3、渗-排-防水结构；4、底板；5、中间板；6、顶板；7、定位槽；8、定位块；9、路基渗水层；10、路基导水层；11、台顶渗水层；12、台顶导水层；13、缓冲板导水层；14、竖向排水管；15、横向排水管；16、竖向排水管接口；17、缓冲板导水层-竖向排水管接口；18、竖向-横向排水管接口；19、横向排水管防水层；20、路基防水垫层；21、排水槽；22、竖向排水底管；23、竖向排水中间管；24、竖向排水顶管；
58.a、桥台；b、路基；c、轨道结构；d、桥梁梁体。
具体实施方式
59.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
60.如图1至图13所示，该寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，包括路基纵向冻胀变形协调板2和用于将路基b内及桥台台顶面上渗下水分汇集排出的排水结构；路基纵向冻胀变形协调板为分块组装式结构，路基纵向冻胀变形协调板紧贴桥台a的台背设置，路基纵向冻胀变形协调板包括上下依次卡接相连的一组协调组装板，排水结构设在路基纵向冻胀变形协调板上。
61.桥台a位于桥梁梁体d端部的下方，对梁体端部形成支撑，梁体端部和桥台的顶部形成台顶，轨道结构c设在路基上，对应台顶和路基顶部设有渗水导水结构，并在排水结构底部设有防水结构；即排水结构关联设置有渗水和防水结构，从而形成渗-排-防水整体结构；本发明装配式缓冲结构具有十分良好的纵向变形适应能力，并兼顾良好的渗-排-防水功能和一定的保温隔热效果，可实现缓冲台背路基水平方向的纵向冻胀对桥台水平受力变形。
62.如图1所示，寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1安装于桥台a台背后，具十分优异的变形协调能力；在冷季，台背后路基b填料会因冻胀引起对寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1和桥台a的纵向挤压，而寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1模量较小，可在纵向挤压作用下压缩变形，且受到的冻胀力越大其压缩变形量越大，极大降低了路基b纵向冻胀对桥台a台背的纵向作用力；在暖季，台背后路基b填料会发生纵向回缩，此时作用于寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1和桥台a的纵向挤压作用变小，而寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1具有良好的回弹性，可随路基b填料的纵向回缩而回弹变形，并为台背填料提供足够的纵向支持力；寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1具有良好的渗-排-防水功能，可将路基b内和桥台a台顶面上水分集中汇入并定向排出，还可阻止地下水向上渗入路基b，从而减少路基b内由于毛细水分的向上补给和列车振动活塞效应下产生的水分迁移和聚集，以达到显著降低台背路基b填料的含水量的目的。此外，寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1还具有一定的保温隔热功能，在一定程度上可减少在寒季来自桥台a台背的冷量输入到台背后路基填料，以及减少上部土体(结构)对下部土体(结构)的冷量输入。在寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1所具有的以上三个功能共同作用下，可显著减少台背路基b填料的纵向冻胀变形和冻胀力对桥台和桥梁结构的不利影响，这对于提高寒区铁路路桥过渡段台背的服役性能具有十分重要的意义。
63.如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图10、图11和图12所示，路基纵向冻胀变形协调板为分块组装式结构，一组协调组装板包括协调板顶板、一组协调板中间板以及协调板底板；协调板顶板和协调板中间板之间、相邻的协调板中间板之间、协调板中间板和协调板底板之间均通过凸起卡槽结构配合相连，协调板底板安装于台背底部，协调板顶板安装于台背顶部；其具有良好纵向变形适应能力，以缓冲台背路基填料对桥台的纵向冻胀作用。
64.优选具体实例为，路基纵向冻胀变形协调板2热熔性聚烃类制成得到的连续长纤维多孔土工合成材料板，具体较好弹性和一定强度；其包括底板4、多块中间板5和顶板6；底板4、中间板5和顶板6的截面宽度均与桥台a台背大小一致并紧贴台背安装，其中底板4安装于台背底部，顶板6安装于台背顶部，中间板5安装于台背中部并位于底板4和顶板6之间；各
块中间板5的截面高度均相同，底板4和顶板6的截面高度均应根据不同寒区铁路路桥过渡段实际工况下的台背高度确定其具体尺寸，并保证顶板6顶面与桥台a顶面平齐；底板4、中间板5和顶板6的厚度均一致，厚度范围优选为15-40cm，具体厚度应根据过渡段所在地区的多年平均气温和降雨条件并结合工程实际需求综合确定。
65.如图3、图4、图6、图7、图8、图10和图11所示，每一块中间板5的顶部均预留了定位槽7且下部预留了定位块8，每一块底板4仅在顶部预留了定位槽7，每一块顶板6仅在下部预留了定位块8。定位块8的宽度和高度略小于定位槽7，因此底板4、多块中间板5和顶板6通过定位槽7与定位块8的限位作用相互连接而形成整体，具体来说，底板4顶部通过定位槽7与其上方的中间板5底部的定位块8连接，顶板6底部通过定位块8与其下方的中间板5顶部的的定位槽7连接，同理，其余各多块中间板5通过各定位槽7与定位块8连接。此外，每一块底板4、中间板5和顶板6在上方均预留了排水槽。
66.路基纵向冻胀变形协调板2为寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构1提供了良好纵向变形适应能力(即：路基纵向冻胀变形协调板2在冷季受路基b填料的纵向冻胀力而发生压缩变形，在暖季随着路基b填料纵向回缩而回弹)。为提供纵向变形适应能力，路基纵向冻胀变形协调板2的材料应选择在低温环境下能长期具备良好回弹性且具有一定抗压强度的土工合成材料，本实施例中优选热熔性聚烃类(如聚丙烯)制成得到的连续长纤维多孔新型土工合成材料，需要指出，本实施例优选此种材料进行说明的目的仅是为了介绍所采用土工合成材料应具备的材料特性而并非最佳选择。这种材料是丝条在空间融接形成的空间网状结构，表面开孔率大于75％，内部空隙率大于90％；丝条节点相互支持，具有很高的抗压强度；具有良好的柔韧性，可适应土体的变形；具有优异的耐久性和、耐腐蚀；具有卓越的耐低温性能(正常工作温度达-45℃)，并在低温下具有良好的回弹性；此外，空间网状内的空间结构也可形成空气间层，具有一定的保温隔热作用，能在一定程度上起到减少桥台a对台背后填料的冷量输入。
67.如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12所示，排水结构包括竖向排水管14、横向排水管15以及设在每块协调组装板上的排水槽21，每块协调组装板上的排水槽均与竖向排水管相连通，竖向排水管的下端与横向排水管相连通；当过渡段高度大于10m的设置排水结构，小于10m的不设排水结构。缓冲结构的上方设有路基渗水层、路基导水层、台顶渗水层以及台顶导水层，路基渗水层设在路基导水层的上方，台顶渗水层设在台顶导水层的上方，所述路基导水层和台顶导水层的对接处对应排水槽设置；竖向排水管的下端与横向排水管之间通过竖向-横向排水管接口相连，竖向排水管的下端与横向排水管连接处外设有排水管防水层，并在排水管防水层的下方设有路基防水垫层；路基渗水层台和台顶渗水层均在路基宽度方向两侧薄且中部厚，而路基导水层和台顶导水层均在路基宽度方向上两侧厚且中部薄，导水层上表面中部向排水槽倾斜设置；从而形成渗-排-防水整体系统结构。
68.优选具体实例为，渗-排-防水结构3为分块连接式结构，具有良好的渗-排-防水功能，可将路基b内和桥台a台顶面上水分集中汇入并定向排出，还可阻止地下水向上渗入路基b，从而通过降低台背路基b填料的含水量以缓冲路基b纵向冻胀变形。优选的，渗-排-防水结构3包括多个路基渗水层9、多个路基导水层10、台顶渗水层11、台顶导水层12、多个缓冲板导水层13、多个竖向排水管14、横向排水管15、多个竖向排水管接口16、多个缓冲板导
水层-竖向排水管接口17、两个竖向-横向排水管接口18、横向排水管防水层19及路基防水垫层20。
69.路基渗水层9和台顶渗水层11均可采用具有良好透水性性土工合成材料，以达到渗水目的，本实施例中同样也优选为如前所述的热熔性聚烃类(如聚丙烯)制成得到连续长纤维多孔新型土工合成材料，这种材料是丝条在空间融接形成的空间网状结构，表面开孔率大于75％，内部空隙率大于90％，渗水性极强；丝条节点相互支持，具有很高的抗压强度；具有良好的柔韧性，可适应土体的变形；具有优异的耐久性和、耐腐蚀；具有卓越的耐低温性能(正常工作温度达-45℃)；此外，空间网状内的空间结构也可形成空气间层，具有一定的保温隔热作用，能在一定程度上起到减少上部土体(结构)对下部土体(结构)的冷量输入。
70.路基导水层10、台顶导水层12、缓冲板导水层13、横向排水管防水层19及路基防水垫层20均可选用各种具有良好防渗和防水性的土工合成材料，以达到防渗、排水和防水的目的，本实例建议可根据实际情况选用铁路工程中广泛应用的防水板(eva/ecb)、土工膜(ldpe/hdpe)或防水卷材等材料，以上材料不仅都具有良好的防渗和防水效果，并均具有较佳的耐寒性和耐久性。
71.竖向排水管14和横向排水管15在本实施例中仍可优选为热熔性聚烃类(如聚丙烯)制成得到的连续长纤维多孔新型土工合成材料制作而成的渗排水管材，并在管外包裹土工膜，以此实现将路基内部渗水快速定向排走的目的；此外，在本实施例中还可优选为pe排水管，pe管材为热塑性聚乙烯管，具有良好的耐久性和柔韧性，此外，pe管具有十分突出的耐低温性能(低温脆化点低至-70℃)，显著优于其他管材。
72.如图9和图10所示，路基渗水层9下表面与路基导水层10上表面连接，路基渗水层9在路基b宽度方向(横截面方向)两侧薄且中部厚，而路基导水层10在路基b宽度方向上两侧厚且中部薄，这种设置方式可将路基b内的水分集中定向汇入到路基导水层10上表面中部。类似的，台顶渗水层11下表面和台顶导水层12上表面连接，台顶渗水层11在路基b宽度方向两侧薄且中部厚，而台顶导水层12在路基b宽度方向上两侧厚且中部薄，以将台顶上的水分集中定向汇入到路基导水层10上表面中部。
73.如图4、图7、图8及图10所示，路基渗水层9和路基导水层10左端均与路基纵向冻胀变形协调板2的排水槽21连接，并按照一定的排水坡度布置于路基b内，可将路基b中的水分由路基导水层10上表面中部定向汇入到路基导水层10上表面左端。
74.类似的，台顶渗水层11和台顶导水层12右端均与路基纵向冻胀变形协调板2的排水槽21连接，并按照一定的排水坡度布置于桥台a台顶上，可将台顶以上的渗水由台顶导水层12上表面中部定向汇入到台顶导水层12上表面右端。
75.如图8和图10所示，路基导水层10左端在排水槽21内紧贴右侧槽内壁和槽底一直延伸到左侧槽内壁，其上还凹型布设了缓冲板导水层13；缓冲板导水层的设置可以将雨水或其他积水导出，减少甚至消除防水层的静水压，这种自动排水可以提高工程的防水性能，延长工程使用寿命。路基渗水层9从路基b内延伸至排水槽21上方，路基b内的水由此集中汇入排水槽21内；台顶渗水层11和台顶导水层12均从台顶延伸至排水槽21上方，并台顶以上的渗水由此集中汇入排水槽21内。
76.如图2、图3、图5、图6和图11所示，竖向排水管14包括两根竖向排水底管22、多根竖
向排水中间管23和两根竖向排水顶管24。每一块路基b纵向冻胀变形协调板2(底板4、中间板5和顶板6)的左右两侧均分别对应安装了竖向排水管14(竖向排水底管22、竖向排水中间管23和竖向排水顶管24)，每一层竖向排水管14的高度与其对应的路基纵向冻胀变形协调板2的高度一致，且竖向排水底管22底面与底板4底面平齐，竖向排水顶管24顶面与顶板6顶面平齐，各层竖向排水管14通过对应的竖向排水管接口16连接，且连接后内部上下贯通。此外，竖向排水顶管24上端做封口处理，竖向排水底管22下端通过竖向-横向排水管接口18与横向排水管15连接。需要说明：竖向排水管接口16实际上为各层竖向排水管14的连接措施，竖向-横向排水管接口18实际上为竖向排水底管22与横向排水管15的连接措施，都可根据管道直径和实际工作环境条件等因素选择合适的连接方式(例如热熔连接或电熔连接)。
77.如图2和12所示，每一块路基纵向冻胀变形协调板2的排水槽21左右两侧均通过缓冲板导水层-竖向排水管接口17与竖向排水管14连接，需要说明，缓冲板导水层-竖向排水管接口17实际上为路基纵向冻胀变形协调板2的排水槽21与竖向排水管14的连接方式，本发明优选为先将一小段pe排水管埋设到排水槽21两端端口，再根据管道直径和实际工作环境条件等因素选择合适的连接方式(例如热熔连接或电熔连接)。各个缓冲板导水层-竖向排水管接口17与其对应的排水槽21之间应进行防水隔水处理，保证接触紧密。由于缓冲板导水层13呈凹型布设，可实现将排水槽21的水经缓冲板导水层-竖向排水管接口17定向汇入对应的竖向排水管14内。
78.如图2、图3、图4和图11所示，通过竖向-横向排水管接口18将竖向排水底管22与横向排水管15连接后，竖向排水管14内的水可经由横向排水管15从路基b两侧定向排出。由于横向排水管15的排水量大，为避免该部分在长期服役下因竖向-横向排水管接口18劣化失效而导致的渗水漏水问题，因此在底板4下方设置了一层横向排水管防水层19，并横向排水管防水层19反包至竖向-横向排水管接口18上方。此外，在横向排水管防水层19下方还增设了一层路基防水垫层20，该路基防水垫层20左端紧贴保温板1，右端延伸至路基b内部，具体的延伸长度应根据过渡段所在地区的多年气候(主要)和水文地质等条件并结合工程实际需求综合确定。设置了路基防水垫层20，阻止了在毛细作用和列车振动活塞效应引起的路基b下方水分向上迁移和聚集。
79.本发明寒区铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构的施工方法，包括以下步骤：
80.s1：安装桥台
→
紧贴桥台台背铺设路基防水垫层
→
在路基防水垫层上铺设横向排水管防水层；
81.s2：紧贴桥台台背安装路基纵向冻胀变形协调板底板
→
在横向排水管防水层上安装横向排水管
→
在底板两侧分别安装竖向排水底管，并将竖向排水底管通过竖向-横向排水管接口与横向排水管连接
→
横向排水管防水层向上反包
→
在底板高度范围内由下至上完成路基填料的分层压实
→
按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层
→
将竖向排水底管通过缓冲板导水层-竖向排水管接口与其侧向对应的排水槽连接；
82.s3：紧贴桥台台背安装路基纵向冻胀变形协调板的第一块中间板
→
在第一块中间板两侧分别安装竖向排水中间管，并将竖向排水中间管通过竖向排水管接口与其下方的竖向排水底管连接
→
在第一块中间板高度范围内由下至上完成路基填料的分层压实
→
按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层
→
将竖向排水中间管通过缓冲板导水层-竖向排水管接口与其侧向对应的排水槽连接；
83.s4：同理，重复步骤3，依次完成第二块至最后一块中间板的安装、第二块至最后一块中间板高度范围内的对应的竖向排水中间管安装与竖向连接、路基土的分层压实、路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层的铺设、以及竖向排水中间管的侧向连接；
84.s5：紧贴桥台台背安装路基纵向冻胀变形协调板的顶板
→
在顶板两侧分别安装竖向排水顶管，并将竖向排水顶管通过竖向排水管接口与其下方的竖向排水中间管连接
→
在顶板高度范围内由下至上完成路基填料的分层压实
→
按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层
→
将竖向排水顶管通过缓冲板导水层-竖向排水管接口与其侧向对应的排水槽连接
→
按顺序依次铺设台顶导水层和台顶渗水层。
85.上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。
86.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：包括受纵向挤压可弹性变形以及回缩的路基纵向冻胀变形协调板，所述路基纵向冻胀变形协调板为分块组装式结构，路基纵向冻胀变形协调板紧贴桥台台背设置。2.如权利要求1所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：还包括用于将路基内及桥台台顶面渗下水分汇集排出的排水结构，排水结构设在路基纵向冻胀变形协调板上。3.如权利要求1或2所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述路基纵向冻胀变形协调板包括上下依次卡接配合相连的一组协调组装板。4.如权利要求3所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述一组协调组装板中相邻的协调组装板之间通过凸起卡槽结构配合相连。5.如权利要求4所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述一组协调组装板包括协调板顶板、一组协调板中间板以及协调板底板；协调板顶板和协调板中间板之间、相邻的协调板中间板之间、协调板中间板和协调板底板之间均通过凸起卡槽结构配合相连，协调板底板安装于台背底部，协调板顶板安装于台背顶部。6.如权利要求1或2所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述协调组装板为连续长纤维多孔土工合成材料板。7.如权利要求6所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述协调组装板为长方形板。8.如权利要求6所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述协调组装板的厚度范围15-40cm。9.如权利要求2所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述排水结构包括竖向排水管和设在每块协调组装板上的排水槽，每块协调组装板上的排水槽均与竖向排水管相连通。10.如权利要求9所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：还包括横向排水管，所述竖向排水管的下端与横向排水管相连通。11.如权利要求10所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述竖向排水管设在路基纵向冻胀变形协调板的侧面，所述竖向排水管包括依次相连的竖向排水底管、一组竖向排水中间管、以及竖向排水顶管，各层协调组装板的高度与对应段的排水管的高度一致，各段排水管连接处做封口处理。12.如权利要求10所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述竖向排水管的下端与横向排水管之间通过竖向-横向排水管接口相连。13.如权利要求12所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述竖向排水管的下端与横向排水管连接处外设有排水管防水层。14.如权利要求13所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述排水管防水层的下方设有路基防水垫层。15.如权利要求2或9所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述缓冲结构的上方设有路基渗水层、路基导水层、台顶渗水层以及台顶导水层，路基渗水层设在路基导水层的上方，台顶渗水层设在台顶导水层的上方，所述路基导水层和台顶导水层的对接处对应排水结构设置。
16.如权利要求15所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述路基导水层和台顶导水层的对接处与排水结构的排水槽相连通，在连通处设有设置防水层形成渗-排-防水结构。17.如权利要求16所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述路基渗水层台和顶渗水层均在路基宽度方向两侧薄且中部厚，而路基导水层和台顶导水层均在路基宽度方向上两侧厚且中部薄。18.如权利要求17所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述导水层上表面中部向排水槽倾斜设置。19.如权利要求16或18所述铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构，其特征在于：所述路基导水层的端部延伸至排水槽中，排水槽中在路基导水层延伸部上方设有缓冲板导水层，缓冲板导水层呈凹型布置，路基渗水层台和顶渗水层的端部均延伸至缓冲板导水层的凹型内。20.一种铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：s1：先安装桥台；s2：靠桥台的台背再安装路基纵向冻胀变形协调板的底板，从下至上依次通过卡接完成受纵向挤压可弹性变形以及回缩的路基纵向冻胀变形协调板的各个板安装，回填路基土压实。21.如权利要求20所述施工方法，其特征在于：所述步骤s1中，安装桥台后，铺设路基防水垫层和横向排水管防水层。22.如权利要求21所述施工方法，其特征在于：所述在步骤s1和s2之间，安装横向排水管和竖向排水底管并将其连通，然后将横向排水管防水层向上反包，接着完成路基填料分层压实，并按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层，最后将竖向排水底管与其侧向的排水槽连接。23.如权利要求22所述施工方法，其特征在于：所述竖向排水底管与其侧向的排水槽连接后，安装协调板的第一块中间板并在其两侧安装竖向排水中间管，再将竖向排水中间管与其下方的竖向排水底管连接，接着完成路基填料的分层压实，并按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层，最后将竖向排水中间管与其侧向的排水槽连接。24.如权利要求23所述施工方法，其特征在于：所述竖向排水中间管与其侧向的排水槽连接后，依次完成第二块至最后一块中间板的安装、对应的竖向排水中间管安装与竖向连接、路基土分层压实、路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层的铺设、以及竖向排水中间管的侧向连接。25.如权利要求24所述施工方法，其特征在于：在所述中间板最上方安装协调板的顶板，并在顶板其两侧安装竖向排水顶管，再将竖向排水顶管与其下方的竖向排水中间管连接，接着完成路基填料的分层压实，然后按顺序依次铺设路基导水层、缓冲板导水层和路基渗水层，并将竖向排水顶管与其侧向的排水槽连接，最后铺设台顶导水层和台顶渗水层。

技术总结
本发明公开了一种铁路路桥过渡段台背装配式缓冲结构及其施工方法，其缓冲结构包括受纵向挤压可弹性变形以及回缩的路基纵向冻胀变形协调板，所述路基纵向冻胀变形协调板为分块组装式结构，路基纵向冻胀变形协调板紧贴桥台台背设置；还包括用于将路基内及桥台台顶面渗下水分汇集排出的排水结构，排水结构设在路基纵向冻胀变形协调板上。本发明可显著减少台背路基填料的纵向冻胀变形和冻胀力对桥台和桥梁结构的不利影响，弥补了国内外鲜有考虑寒区路桥过渡段路基三向冻胀引起墩台变形的过渡段病害问题，这对于提高寒区铁路路桥过渡段台背的服役性能具有十分重要的意义。台背的服役性能具有十分重要的意义。台背的服役性能具有十分重要的意义。


技术研发人员：董亮 苏永华 班新林 胡所亭 许见超 向琪芪 葛凯 吴贻珂 陈浩瑞 李克冰 陈胜利 孙明德 杨心怡 袁磊 尹京 王乐然 刘吉元
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/3/8