高速鐵路無砟軌道路基面全斷面瀝青混凝土防水層設(shè)計及施工

唐于欣

（鄭萬鐵路客運專線河南有限責(zé)任公司 工程部，河南鄭州 450000）

0 引言

根據(jù)近年來既有高速鐵路運營狀況的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在無砟軌道路基面防水層（主要有瀝青混凝土、素混凝土、纖維混凝土等）存在不同程度開裂、破損、伸縮縫充填材料老化、防水層與軌道板底座混凝土結(jié)合不緊密等問題，表層水易沿縫隙滲入路基基床內(nèi)，基床表層級配碎石層透水性能較差，未能及時排出，形成局部積水或水蘘；同時用于基床表層填筑的級配碎石含有一定比例的細(xì)顆粒成分（規(guī)定0.02 mm以下細(xì)顆粒質(zhì)量百分率≤3%），加上基床表層級配碎石在高速列車反復(fù)動荷載作用下一定程度產(chǎn)生粉化細(xì)顆粒，位于軌道板底座的細(xì)顆粒成分一旦遇水，可能引起基床軟化、翻漿冒泥等病害產(chǎn)生，影響到高速鐵路的正常、安全運營，因此開展路基面防水層的優(yōu)化研究很有必要。

1 存在問題及原因分析

1.1 設(shè)計現(xiàn)狀

目前，按照高速鐵路路基設(shè)計規(guī)范［1-2］，高速鐵路無砟軌道路基面防水層材質(zhì)一般采用素混凝土、纖維混凝土或瀝青混凝土等，鄭徐客專軌道結(jié)構(gòu)采用CRTSⅢ型板無砟軌道結(jié)構(gòu)形式，其線間路基面防水層采用素混凝土，軌道板底座與路肩范圍采用瀝青混凝土防水層，路基面防水層示意見圖1。

圖1 路基面防水層示意圖

1.2 存在問題及原因分析

從圖1可以看出，路基面防水層分為3部分，即線間防水層和兩側(cè)防水層。其中，線間防水層采用素混凝土，兩側(cè)采用0.1 m厚瀝青混凝土。結(jié)合其他高鐵項目設(shè)計情況，及鄭西高鐵、武廣高鐵等項目運營后的有關(guān)經(jīng)驗，該設(shè)計形式存在以下問題：

（1）防水層易開裂?；炷两Y(jié)構(gòu)形式的防水層，受結(jié)構(gòu)層厚度、混凝土性能、施工控制等因素影響，雖設(shè)置變形伸縮縫等措施，但從已開通運營的線路來看，仍然容易發(fā)生開裂，難以避免。保護(hù)層開裂后，雨水隨著裂縫向路基基床滲透，隨著長時間作用，會使路基填料發(fā)生軟化、沉降和變形，從而威脅到軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，給列車運行帶來安全隱患。

（2）防水層與軌道底座板結(jié)合部不嚴(yán)密。上述設(shè)計形式屬于分段式布設(shè)防水層，分段式設(shè)計一定存在結(jié)合部，結(jié)合部是否嚴(yán)密直接影響防水效果。根據(jù)多條高速鐵路運營期經(jīng)驗，結(jié)合部防水出現(xiàn)問題普遍存在，雨水順著結(jié)合部細(xì)小縫隙下滲到路基，影響路基的穩(wěn)定性，帶來安全隱患。

（3）伸縮縫嵌縫材料老化?；炷两Y(jié)構(gòu)形式的防水層根據(jù)混凝土溫度影響易發(fā)生熱脹冷縮，需設(shè)置變形伸縮縫并設(shè)置嵌縫材料。嵌縫材料長期與外界環(huán)境接觸，易發(fā)生老化、破損等病害，導(dǎo)致防水效果失效，路基遭受水害侵襲，影響安全穩(wěn)定。

上述問題表明，高速鐵路路基面防水設(shè)計仍需優(yōu)化，以徹底解決路基面防水問題，確保路基長期穩(wěn)定性。近年來，一種新型防水結(jié)構(gòu)形式開始應(yīng)用于高速鐵路，即全斷面瀝青混凝土防水封閉結(jié)構(gòu)［3-4］。

2 全斷面瀝青混凝土防水層設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)形式、特點及關(guān)鍵性能

（1）結(jié)構(gòu)形式。全斷面瀝青混凝土防水層即在路基級配碎石基床表層和無砟軌道底座板之間鋪設(shè)一層全封閉瀝青混凝土（見圖2）。

圖2 全斷面瀝青混凝土防水層示意圖

（2）結(jié)構(gòu)特點。通過在路基表面全斷面鋪設(shè)防水層，形成路基面無縫隙覆蓋，消除結(jié)構(gòu)性結(jié)合部，解決了傳統(tǒng)防水層在結(jié)合部防水功能薄弱的問題。

（3）關(guān)鍵性能。瀝青混凝土防水層位于高速鐵路軌道底座板以下（簡稱軌下）時，既需要滿足動荷載、應(yīng)力強度和抗壓變形要求，還需滿足防水隔滲、水穩(wěn)性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、減振降噪和整體強化功能，這樣才有利于其長期穩(wěn)定性。因此，全斷面防水封閉層作為路基結(jié)構(gòu)的重要組成部分，不僅是防排水體系的重要一環(huán)，也是承重結(jié)構(gòu)層與路基保護(hù)層，所以其關(guān)鍵性能主要有力學(xué)性能（包括抗壓、抗剪、抗彎拉、抗疲勞性能）、應(yīng)變性能（包括殘余變形、彎曲應(yīng)變、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性能等）、防滲性能（包括防水層的孔隙率、滲透系數(shù)）等。

2.2 防水層試驗段設(shè)計

無砟軌道路基面全斷面鋪設(shè)的瀝青混凝土防水層試驗段位于河南開封境內(nèi)，起止里程DK51+860—DK51+930，試驗段長度70 m。為便于做對比研究和分析，同時在試驗段兩端設(shè)對照段1和對照段2，并設(shè)置監(jiān)測斷面，以便開展后期研究（見圖3）。

圖3 瀝青混凝土防水層試驗段示意圖

（1） 對照段 1。DK51+639.33—DK51+860段，長220.67 m，采用普通分段式素混凝土防水層的設(shè)計方案。

（2）試驗段。DK51+860—DK51+930長70 m，采用“240 mm厚軌道底座+60 mm厚I-C型SBS改性瀝青混凝土封層+慢裂乳化瀝青透層”的設(shè)計方案。

（3）對照段2。DK51+930—DK52+250段長320 m，采用普通分段式素混凝土防水層的設(shè)計方案。

以下從配合比設(shè)計、監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計、橫斷面優(yōu)化設(shè)計3個方面分別論述。

2.2.1 配合比設(shè)計[5]

2.2.1.1 設(shè)計方法

全斷面瀝青混凝土防水層作為無砟軌道軌下承載結(jié)構(gòu)層，其配合比設(shè)計是瀝青混凝土性能能否滿足無砟軌道技術(shù)條件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

瀝青混凝土的配合比通常采用馬歇爾穩(wěn)定度指標(biāo)方法進(jìn)行設(shè)計，具體可分3個階段：

（1）目標(biāo)配合比設(shè)計。采用工程實際使用材料進(jìn)行礦料級配設(shè)計，并在實驗室通過馬歇爾試驗確定最佳瀝青用量；

（2）生產(chǎn)配合比設(shè)計。根據(jù)熱料倉的篩分結(jié)果，取目標(biāo)配合比設(shè)計最佳瀝青用量L和以L為基礎(chǔ)的L±0.3%的這3個瀝青用量進(jìn)行馬歇爾試驗，確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量；

（3）生產(chǎn)配合比驗證。拌合機應(yīng)采用生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌合鋪筑試驗，并用拌合的瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗，確定生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。

2.2.1.2 設(shè)計流程

瀝青混凝土目標(biāo)配合比設(shè)計具體方案：首先采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗指標(biāo)體積進(jìn)行瀝青混合料的配合比設(shè)計，然后通過瀝青混凝土的抗?jié)B性試驗、抗疲勞試驗、抗變形性試驗、支撐性試驗、界面安全性試驗、耐久性試驗、溫度穩(wěn)定性試驗、抗水損性試驗等確定瀝青混凝土最終配合比。目標(biāo)配合比設(shè)計流程見圖4。

圖4 瀝青混凝土目標(biāo)配合比設(shè)計流程

2.2.1.3 設(shè)計指標(biāo)

對用于高速鐵路路基面的瀝青混合料，建議采用我國中東部瀝青路面中得到廣泛應(yīng)用、性能優(yōu)良的SBS改性瀝青混合料。鄭徐試驗段瀝青混凝土采用熱拌熱鋪工藝生產(chǎn)的中粗粒式密級配耐久性高模量瀝青混凝土，采用級配良好的優(yōu)質(zhì)玄武巖或石灰?guī)r集料+石灰石礦粉配合而成，并通過在I-C型SBS改性瀝青混合料中添加TJ-Ⅱ瀝青混凝土改性劑，達(dá)到提高瀝青混凝土模量、增強抗變形能力和耐疲勞與耐候性等目的。

（1）礦料級配范圍。試驗段防水層分2層實施，下層采用中粗粒式（AC-20）瀝青混凝土，上層采用細(xì)粒式（AC-13）瀝青混凝土，其混合料礦料級配范圍見表1。

表1 瀝青混合料礦料級配范圍

（2）配合比設(shè)計指標(biāo)。瀝青混凝土配合比設(shè)計指標(biāo)見表2。

表2 瀝青混凝土配合比設(shè)計指標(biāo)

（3）防水層性能評估技術(shù)指標(biāo)。主要包括力學(xué)性能指標(biāo)、應(yīng)變性能指標(biāo)、防滲性能指標(biāo)。性能評估技術(shù)指標(biāo)（見表3）。

表3 瀝青混凝土防水層性能評估技術(shù)指標(biāo)

①防水層力學(xué)性能指標(biāo)包括抗壓、抗剪、抗彎拉、抗疲勞性能（如四點彎曲疲勞、層間抗剪強度、層間粘結(jié)強度等）及其強度、模量或動態(tài)模量等相關(guān)指標(biāo)。②防水層應(yīng)變性能指標(biāo)包括殘余變形、彎曲應(yīng)變、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性能等。③防水層防滲性能指標(biāo)包括防水層的孔隙率、滲透系數(shù)等。

2.2.2 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

為驗證瀝青混凝土防水層的防水效果，同時檢驗路基結(jié)構(gòu)層的剛度、變形等是否滿足無砟軌道技術(shù)條件，以及在列車動荷載條件下的性能指標(biāo)，需在設(shè)計階段考慮設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測內(nèi)容主要包括環(huán)境參數(shù)、基床表層含水量、瀝青混凝土溫度、瀝青混凝土變形、軌道結(jié)構(gòu)變形等，路基動力性能測試包括路基和底座的加速度和動位移。

2.2.2.1 監(jiān)測斷面設(shè)計

在鄭徐客專試驗段及兩端選擇2個對照段各布設(shè)2個監(jiān)測斷面，代表性監(jiān)測斷面見表4。

表4 代表性監(jiān)測段面一覽表

按上述試驗分段各布設(shè)2個監(jiān)測斷面，分別設(shè)置于底座板中心線和底座板接縫處（見圖5）。原則上各監(jiān)測元件布設(shè)于各監(jiān)測斷面的左線左側(cè)。

圖5 監(jiān)測斷面布設(shè)示意圖

2.2.2.2 監(jiān)測設(shè)備、元器件布設(shè)及監(jiān)測內(nèi)容

（1）長期監(jiān)測。①環(huán)境參數(shù)監(jiān)測：在試驗段設(shè)置1個氣象站，主要采集環(huán)境溫度、濕度、雨雪感知、風(fēng)速、風(fēng)向和太陽總輻射等氣象參數(shù)。②基床表層水分（濕度變化）監(jiān)測：在路基面防水層以下的基床表層埋設(shè)水分計，埋設(shè)位置對應(yīng)左線鋼軌下方、距底座板邊緣0.2 m和路肩下方（距左線3.5 m）處；試驗段共計6個監(jiān)測斷面，18個水分計。③瀝青混凝土層溫度監(jiān)測：在瀝青混凝土內(nèi)部埋設(shè)溫度傳感器，埋設(shè)深度為瀝青混凝土的中部；試驗段共計6個監(jiān)測斷面，共計18個溫度傳感器。④瀝青混凝土變形監(jiān)測：在防水層埋設(shè)位移傳感器于鋼軌下方及底座外緣內(nèi)側(cè)，共計4個監(jiān)測斷面，8個位移傳感器。⑤底座位移監(jiān)測：在底座板外側(cè)設(shè)置水平位移傳感器，監(jiān)測軌道結(jié)構(gòu)橫向、縱向及接縫處的位移，共9個位移傳感器。試驗段長期監(jiān)測斷面各種元器件布設(shè)位置示意見圖6。

圖6 試驗段長期監(jiān)測斷面元器件布設(shè)位置示意圖

（2）路基動力性能測試設(shè)計。路基動力性能測試主要包括列車荷載作用下路基和底座的加速度和動位移。試驗段動態(tài)測試斷面元器件布設(shè)位置示意見圖7。

圖7 試驗段動態(tài)測試斷面元器件布設(shè)位置示意圖

2.2.3 橫斷面優(yōu)化設(shè)計

在試驗段實施過程中，發(fā)現(xiàn)按照新防水層方案，原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的路拱設(shè)計不能滿足排水需要，線間無法形成反坡排水（見圖8）。

圖8 全斷面防水層原設(shè)計方案示意圖

由于取消原設(shè)計位于路基表面以上的防水層后，路基橫斷面方向線間排水坡需要在路拱上實現(xiàn)，因此，原設(shè)計人字形路拱形式無法滿足線間排水，需進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)研究，為實現(xiàn)以左右線為中心向兩側(cè)排水，在基床表層設(shè)置全斷面瀝青混凝土防水層后，路拱形式需打破常規(guī)，設(shè)置成“雙人字坡”，方可滿足排水要求（見圖9）。

圖9 路基表面路拱形式優(yōu)化后示意圖

3 全斷面瀝青混凝土防水層施工

生產(chǎn)、攤鋪、壓實等工藝是決定瀝青混凝土最終狀態(tài)與性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。合理的工藝參數(shù)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是瀝青混凝土防水層施工的基礎(chǔ)，對于確保質(zhì)量穩(wěn)定亦具有重要意義。對于鄭徐試驗段，其施工過程中充分吸收了公路工程中的成熟技術(shù)（公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范［6］、公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［7］）與經(jīng)驗，并結(jié)合高鐵特點研究制定了《鄭徐客專CRTSⅢ板式無砟軌道路基防水層試驗段暫行技術(shù)條件》，以指導(dǎo)工程實施。

3.1 生產(chǎn)配合比設(shè)計

取目標(biāo)配合比設(shè)計最佳瀝青用量L和以L為基礎(chǔ)的±0.3%的這3個瀝青用量進(jìn)行馬歇爾試驗，確定生產(chǎn)配合比的最佳瀝青用量；同時采用生產(chǎn)配合比進(jìn)行試拌和試鋪試驗，驗證是否滿足混合料相關(guān)參數(shù)要求，最終確定生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比。

3.2 質(zhì)量控制要點

因施工期間的熱老化是線下瀝青混凝土老化的主要控制因素，控制施工期間的短期老化將大大增強瀝青混凝土的耐久性與抗裂性。因此，結(jié)合設(shè)計材料的基本特性開展針對性的工藝研究，提出合適的溫度、時間等工藝參數(shù)并切實加強施工組織管理，以有效控制施工期間的短期老化。施工要點如下：

（1）拌合、運輸工藝參數(shù)。推薦采用間歇式瀝青混凝土拌合樓拌制SBS改性瀝青混合料。

集料加熱溫度：180～200℃并保持穩(wěn)定；瀝青加熱溫度：160～170℃并保持穩(wěn)定；混合料出料溫度：170～180℃并保持穩(wěn)定，混合料出料溫度高于195℃時應(yīng)廢棄。

TJ-Ⅱ瀝青混凝土改性劑采用干拌直投方式加入，干拌時間不低于15 s，然后再加入礦粉和瀝青濕拌40～50 s，具體拌合時間根據(jù)現(xiàn)場拌和樓與原材料的基本情況通過試拌后確定。瀝青混合料運輸過程中，為防止混合料表面降溫過快，車廂頂部應(yīng)采取苫布覆蓋等有效的保溫措施。

（2）攤鋪工藝參數(shù)。推薦采用帶平衡梁的全自動攤鋪機進(jìn)行單幅全寬攤鋪（也可分幅搭接攤鋪）。攤鋪速度為1～3 m/min，松鋪系數(shù)為1.1～1.3，攤鋪溫度不低于165℃，具體參數(shù)宜根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。

將攤鋪機熨平板預(yù)熱到100℃以上，然后將瀝青混合料卸到受料斗內(nèi)攤鋪，攤鋪機必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，不得隨意變換速度或中途停頓，以提高平整度，避免混合料離析。鋪筑過程中應(yīng)選擇熨平板的振搗或夯錘壓實裝置具有適宜的振動頻率和振幅，以提高路面的初始壓實度。熨平板加寬連接應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)至攤鋪的混合料沒有明顯的離析痕跡。

（3）壓實工藝參數(shù)。推薦采用鋼-膠-鋼-鋼的組合方式進(jìn)行瀝青混合料的初壓、復(fù)壓、終壓（包括成型）的碾壓步驟，以達(dá)到最佳碾壓效果。

初壓溫度不低于160℃，初壓終了溫度不低于135℃；終壓溫度不低于120℃，終壓終了溫度不低于90℃；在不產(chǎn)生推移和裂縫的前提下，應(yīng)確保初壓、復(fù)壓、終壓在盡可能高的溫度下進(jìn)行；在較低溫時不可進(jìn)行反復(fù)碾壓。初壓采用鋼輪壓路機靜壓2～4遍，然后用膠輪壓路機碾壓2～4遍，用鋼輪振動壓路機振壓2遍（振動頻率宜為35～50 Hz，振幅宜為0.3～0.8 mm），最后用鋼輪壓路機靜壓1遍，其終壓終了溫度不低于90℃，直到達(dá)到規(guī)定的壓實度為止。對碾壓遍數(shù)及碾壓溫度等參數(shù)，應(yīng)設(shè)專崗檢查和記錄，并根據(jù)天氣狀況與現(xiàn)場情況（質(zhì)量穩(wěn)定性、均勻性）對生產(chǎn)拌合、攤鋪及壓實等工序中的主要參數(shù)進(jìn)行及時動態(tài)調(diào)整。

瀝青混凝土施工后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況對細(xì)部構(gòu)造、瀝青混凝土表面粗糙化等問題進(jìn)行及時處理，并按《高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》［8］組織驗收。

3.3 工藝流程及內(nèi)容

瀝青混凝土防水層施工工藝流程見圖10。

圖10 瀝青混凝土防水層施工工藝流程圖

（1）施工準(zhǔn)備：主要包括施工作業(yè)人員技術(shù)培訓(xùn)、現(xiàn)場人員、機械設(shè)備到位。

（2）基床表層清理：將基床表層級配碎石表面濕潤并人工清理浮土，殘渣、垃圾等。

（3）乳化瀝青灑布：①乳化瀝青噴灑前，如基床表面過于干燥，應(yīng)對級配碎石表層進(jìn)行少量灑水濕潤，待表層稍干后再灑布透層瀝青。②采用灑布車灑布乳化瀝青，按用量為1.8 kg/m2灑布均勻，噴灑時應(yīng)保證相同單位面積不同瀝青灑布量時，灑布車的行駛速度、油泵及汽車變速箱排檔位置，不能形成油膜。③經(jīng)過充分滲透固結(jié)后，透層瀝青灑布24 h后方可鋪筑瀝青混凝土。鋪筑瀝青混凝土前，應(yīng)灑鋪1層適量的粗砂，用量約為2 m3/1 000 m2。

（4）測量放樣：測量人員根據(jù)施工圖測放瀝青混凝土防水層的寬度、橫坡、高程。為保證平整度和高程，縱向每隔10 m打鋼釬且設(shè)置鋼絲繩基準(zhǔn)線，撒灰線控制邊線。

（5）瀝青混凝土攤鋪：①結(jié)合碾壓設(shè)備寬度，平面可分多幅攤鋪，縱面一般分2層鋪設(shè)。②采用帶平衡基準(zhǔn)梁的全自動攤鋪機攤鋪作業(yè)。攤鋪機的受料斗應(yīng)涂刷薄層隔離劑或防粘結(jié)劑。開工作業(yè)前應(yīng)提前30～60 min將攤鋪機熨平板預(yù)熱到100℃以上，鋪筑過程中應(yīng)選擇熨平板的振搗或夯錘壓實裝置具有適宜的振動頻率和振幅，以提高路面的初始壓實度。③攤鋪機必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪，不得隨意變速或中途停頓和頻繁收起擋料板，以提高平整度，避免混合料離析。④攤鋪機應(yīng)采用自動找平方式進(jìn)行高程控制，采用鋼絲繩引導(dǎo)、平衡梁或雪橇式等攤鋪厚度控制方式。當(dāng)采用人工攤鋪時，應(yīng)采用線樁方式控制高程。⑤特殊部位（如接觸網(wǎng)基礎(chǔ)周邊）機械作業(yè)不能覆蓋范圍可采用人工攤鋪。

（6）瀝青混凝土碾壓：①瀝青混凝土壓實采用雙鋼輪壓路機與膠輪壓路機組合的方式，局部采用小型壓路機及手扶式平板夯碾壓成形，壓實后的瀝青混凝土應(yīng)符合壓實度和平整度的要求。②碾壓各階段溫度控制嚴(yán)格按照規(guī)定執(zhí)行，在不產(chǎn)生推移和裂縫的前提下，應(yīng)確保初壓、復(fù)壓、終壓在盡可能高的溫度下進(jìn)行；需要注意的是在混合料溫度低于135℃時，不得再振動壓實。③壓路機應(yīng)以慢而均勻的速度碾壓，初壓應(yīng)緊跟攤鋪機進(jìn)行，并保持較短區(qū)段。復(fù)壓緊跟初壓后進(jìn)行，不得隨意停頓。終壓緊跟復(fù)壓后進(jìn)行，且不少于2遍，至無明顯輪跡為止。壓路機的碾壓線路、方向應(yīng)保持順直。

（7）瀝青混凝土接縫：①瀝青混凝土施工縫及構(gòu)造物連接處接縫必須緊密、平順，不得產(chǎn)生明顯的接縫離析。施工時應(yīng)將已鋪混合料部分留下10～20 cm寬暫不碾壓，作為后攤鋪部分的高程基準(zhǔn)面，在最后作跨縫碾壓，縱向接縫采用熱接縫施做。②瀝青混凝土與接觸網(wǎng)基礎(chǔ)、電纜槽、集水井處切割后的縫隙采用混凝土灌縫處理。③相鄰2幅及上下層的橫向接縫應(yīng)錯開1 m以上，橫向接縫應(yīng)采用垂直的平接縫。

（8）養(yǎng)護(hù)：瀝青混凝土無需特殊養(yǎng)護(hù)，鋪筑完成后24～48 h即可恢復(fù)正常通行。在此之前，已壓實的混凝土表面不可行駛汽車和放置重物。

（9）壓實檢測、驗收：瀝青混凝土滲水試驗采用向路面倒水觀察或用滲水儀測定、構(gòu)造深度采用鋪砂法、壓實度采用鉆孔法、平整度采用3 m直尺法，相關(guān)檢測結(jié)果需滿足施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 靜、動態(tài)及運營監(jiān)測

4.1 靜態(tài)監(jiān)測

鄭徐客專試驗段監(jiān)測項目包括基床表層含水量、保護(hù)層溫度、瀝青混凝土變形等。設(shè)置3個監(jiān)測段落，每段布設(shè)2個監(jiān)測剖面（見表5）。

表5 靜態(tài)監(jiān)測斷面分布表

（1）含水量監(jiān)測。根據(jù)含水量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，試驗段路肩中心含水量隨天氣影響并不明顯，基本維持在8%～18%，而對照段基床表層含水量受天氣的影響極為顯著，多個測點處的監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)了大幅度波動，含水量在10%～35%，峰值可達(dá)試驗段的近3倍，經(jīng)原因分析，是由于對比段水泥混凝土防水層出現(xiàn)開裂，雨水下滲引起。

（2）溫度監(jiān)測。根據(jù)溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)，由于瀝青混凝土的吸熱能力較普通混凝土強，瀝青混凝土層在路肩中心處的溫度幅值較普通混凝土大，兩者夏季最高溫度分別約為65、50℃，且瀝青混凝土溫度隨氣溫的波動性明顯更大。但底座板邊緣和下方的瀝青混凝土由于被上部結(jié)構(gòu)覆蓋，其溫度差異并不明顯，可推斷位于底座板下的瀝青混凝土受環(huán)境影響較小，其耐候性能更優(yōu)。

（3）變形監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測期間底座板水平位移情況，試驗段K51+901處垂直于鐵軌方向底座板的水平位移幅值約為-1.15 mm（負(fù)值表示底座板向線間方向移動）。對照段K51+807處垂直于鐵軌方向底座板的水平位移幅值約0.78 mm（正值表示底座板向路肩方向移動）。不同斷面處底座板下方和邊緣的瀝青混凝土/基床表層在列車荷載長期作用下均出現(xiàn)豎向變形；試驗段K51+901處底座板下方和邊緣的豎向變形幅值分別為-0.5、-2.3 mm；對照段K51+807處底座板下方和邊緣的豎向變形幅值分別為-1.2、-0.4 mm。

綜上，瀝青混凝土試驗段的長期變形較普通混凝土相應(yīng)位置處的變形大，分析原因為底座板厚度變小所致，但均滿足規(guī)范要求。

4.2 動態(tài)及運營監(jiān)測

（1）軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。軌檢車實測各段脫軌系數(shù)、減載率等參數(shù)，實測結(jié)果見表6。由表可知，瀝青混凝土試驗段與標(biāo)準(zhǔn)路基區(qū)段各參數(shù)相當(dāng)，兩者均能夠滿足TB 10761—2013《高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范》［9］中所提出的列車運行穩(wěn)定性指標(biāo)。

表6 實測軌道安全參數(shù)幅值

（2）軌道結(jié)構(gòu)振動。實測各段軌道結(jié)構(gòu)振動加速度幅值見表7。由表可知：加速度隨速度提高而增加；試驗段軌道板加速度隨速度增加不顯著，而底座的加速度增加顯著；試驗段底座和軌道板振動加速度幅值略大于對照段，這是因為試驗段結(jié)構(gòu)設(shè)計中瀝青混凝土封閉結(jié)構(gòu)是以同厚度取代了底座板，使底座剛度削弱，不利于軌道受力。后續(xù)工程應(yīng)用中建議不削弱底座板，而采用瀝青混凝土同厚度取代基床表層的方法。

表7 實測各段軌道結(jié)構(gòu)振動加速度幅值 m/s2

（3）路基動態(tài)測試分析。路基動態(tài)測試系統(tǒng)在試驗段南側(cè)路肩設(shè)置了2個測試點（位于K51+910和K51+913斷面），分別監(jiān)測列車通過時路基表面動變形和振動加速度，以評價路基動力性能是否滿足TB 10761—2013《高速鐵路工程動態(tài)驗收技術(shù)規(guī)范》［9］的要求，即路基動變形不大于0.22 mm，振動加速度不大于10 m/s2。

根據(jù)瀝青混凝土封閉結(jié)構(gòu)試驗段實測路基表面動變形數(shù)值和路基表面振動加速度，其動力特性統(tǒng)計見表8。動變形隨車速提高變化不明顯，路堤基床表面動變形幅值為0.20 mm，2個測試點差別不大，均滿足規(guī)范要求；路基表面振動加速度兩測試點差別亦不大，峰值加速度約為0.54 m/s2，遠(yuǎn)小于規(guī)范限值。

表8 路基表面動力特性統(tǒng)計表

（4）監(jiān)測結(jié)論。依靠試驗段的自動監(jiān)測系統(tǒng)，通過在鄭徐客專聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段以及施工后2年內(nèi)的動態(tài)監(jiān)測，結(jié)合高速鐵路路基動力響應(yīng)規(guī)律［10］，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，最終得出4項動態(tài)監(jiān)測結(jié)論：①瀝青混凝土試驗段的路基動變形、振動加速度滿足相關(guān)規(guī)范要求，其動力性能滿足動車組以350 km/h及以下速度運行時的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。②瀝青混凝土試驗段軌道結(jié)構(gòu)動力學(xué)試驗中列車運行穩(wěn)定性、軌道結(jié)構(gòu)承載強度等均滿足動車組運行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。③瀝青混凝土試驗段基床表層含水量在降雨條件下未見明顯波動，遠(yuǎn)小于未設(shè)置瀝青混凝土路基的含水量，其防水效果得到驗證；在上部結(jié)構(gòu)荷載和列車荷載的作用下，瀝青混凝土試驗段瀝青層的豎向變形值略大于鄰近水泥混凝土段相應(yīng)位置處的豎向變形值。④瀝青混凝土試驗段總體服役狀況良好，表面密實完整，未發(fā)現(xiàn)開裂、松散和剝落等情況，瀝青混凝土與底座板、構(gòu)造物的接縫良好。

5 結(jié)束語

2020年，我國高速鐵路總里程已達(dá)到3.8萬km以上，高鐵已經(jīng)成為我國“新四大發(fā)明”之一。然而，保障高速鐵路安全、穩(wěn)定、健康發(fā)展仍然任重道遠(yuǎn)。無砟軌道路基面全斷面瀝青混凝土防水層作為一種值得推廣的新型防水結(jié)構(gòu)形式，大范圍推廣應(yīng)用仍然存在很多問題，如目前只能采用商用瀝青混凝土的拌合生產(chǎn)及相關(guān)施工配套設(shè)施，沒有鐵路自成體系的工裝配套及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，造成工程成本較高，不利于大范圍推廣；相關(guān)專業(yè)較高水平的技術(shù)人員較少，技術(shù)力量還比較薄弱。這些問題需要都需要通過不斷總結(jié)和完善，形成整套成熟的技術(shù)體系后，方可推廣全國、走向世界。