张新冈，蔡德钩，闫宏业，包黎明，陈 峰，李泰灃

(1.中国铁道科学研究院 研究生部，北京 100081;2.中国铁道科学研究院集团有限公司 铁道建筑研究所，北京 100081；3.中国铁路总公司 工程设计鉴定中心，北京 100844)

近年来高速铁路路基出现的翻浆冒泥等病害[1-8]与路基防水措施失效密切相关，传统防水结构[9]渗水大多出现在嵌缝处。全断面沥青混凝土[10-11]的优点在于没有任何伸缩缝及施工缝，避免出现薄弱部位，但是轨道板伸缩缝的温度应力会对沥青混凝土产生很大的应变，减小全断面沥青混凝土使用寿命。本文根据轨道板与沥青混凝土界面特性，施行“两布一膜”及“抗滑钢钉”2种减小沥青混凝土应变的工程措施，以期达到减小在温度应力作用下沥青混凝土防水封闭层拉应变的目的。

1 试验方案

1.1 传感器布置方案

图1 布设平面示意

考虑沥青混凝土防水封闭层的热胀冷缩效应，在沥青混凝土表面与浇注的底座板边缘处布置应变计，监测沥青混凝土表面应变随时间的变化曲线。将3块混凝土底座板(每块底座板的尺寸为19.2 m×3.4 m×0.3 m)划分为5个区域，见图1。图中括号内的数据是传感器个数。在第1块和第2块底座板施工缝(从左至右)左右各1 m处布设2条光纤光栅表面应变测线，测线位于沥青混凝土与底座板的边缘处。

1.2 传感器埋设方案

在标记安装的位置用电钻钻孔，通过膨胀螺栓先固定传感器的一端。拆卸传感器另一端的安装件，并固定安装件底板，安装件底板及螺栓孔涂抹AB胶。将待安装的拉伸传感器接入解调仪，在其活动端通过解调仪读数来施加一定的预应力，原则上要求预应力不小于500 MPa。通过502胶将传感器活动端快速粘在安装件底板上，然后安装压片，固定好传感器。

首先将固定好的传感器串联，通过解调仪观察不合理的地方，并做出适当调整；然后粘贴板与扎带，固定传感器跳线，传感器接入监测室解调仪；最后将安装好的传感器用彩钢板封装以防意外破坏，现场传感器布设见图2。

图2 现场传感器布设

每块底座板的长度为19.2 m，设中间底座板中心为坐标原点，则从右端至原点各个传感器的坐标依次为27.8，26.0，24.2，22.4，20.6，18.8，17.0，15.2，13.4，11.6，10.6，10.4，10.2，10.0，9.8，9.6，9.4，9.2，9.0，8.8，8.6，7.65，5.95，4.25，2.55，0.85 m，见图3。

图3 各个传感器主要坐标示意(单位：m)

1.3 施工方案

在左侧板伸缩缝左右1.2 m处沥青混凝土上面层设置土工膜，见图4。待土工膜设置完成后，在底座板板缝处施打穿透钉，穿透钉选用直径18 mm，长40 mm的钢钉。每平方米内安装5颗穿透钉，其具体布置见图5、图6。钉顶部与沥青混凝土层上表面齐平，下部贯入级配碎石层400 mm。利用冲击钻与直径22 mm的钻头钻透底座板与沥青混凝土层，使用铁锤与铁纤将穿透钉安置到位，将底座板与沥青混凝土层中的钻孔用砂浆填筑。

图4 土工膜平面(单位：mm)

图5 穿透钉平面布置示意(单位：mm)

图6 穿透钉剖面布置示意(单位：mm)

2 试验结果

沥青混凝土层整体应变见图7。可知：沥青混凝土层9.6 m处的应变分布范围广(7.6～11.6 m)，峰值小；-9.6 m 处应变分布范围小(-10.6 ～-8.6 m)，峰值大。原因是9.6 m接缝处底座板与沥青混凝土层之间铺有土工布，减小了二者之间的作用力，并扩大了应变的作用范围。此外，随着温度的降低，相邻底座板接缝附近的沥青混凝土层受拉；随着温度的升高，沥青混凝土层受压。原因是温度降低时底座板收缩，由于底座板与沥青混凝土层接触面存在黏结力，导致接缝处沥青混凝土层受拉；温度升高时，作用刚好相反。

图7 沥青混凝土层整体应变(2018年)

图8 设置土工布及未设置土工布沥青混凝土应变(2018年)

设置土工布及未设置土工布应变见图8。可知：未设置两布一膜的位置(9.6 m)局部最大应变约为±550×10-6，设置两布一膜的位置(-9.6 m)局部最大应变约为±400×10-6。说明设置土工布可显著减小局部应变。原因是底座板与沥青混凝土层之间铺设了土工布，减小了二者之间的黏结力，并扩大了应变的作用范围，使得沥青混凝土层应变减小。

图9 设置钢钉后沥青混凝土层应变(2018年)

设置钢钉后沥青混凝土层应变见图9。可知，设置钢钉后路肩局部沥青混凝土层最大应变约为140×10-6。线路中心监测情况基本与路肩相同。原因是由于级配碎石层较厚，刚度较大，在沥青混凝土防水层与级配碎石层之间设置钢钉，使沥青混凝土层与级配碎石层固结在一起共同运动。当温度升高或降低时，底座板应变对沥青混凝土层应变变化的影响会显著减小。设置钢钉前，只施加两布一膜时，路肩部位沥青混凝土层最大弯拉应变约为400×10-6，设置钢钉后，最大弯拉应变约为140×10-6，下降幅度约为65%。

3 结论

1)在底座板与沥青混凝土层之间设置两布一膜可以有效地减小上界面黏结力，降低沥青混凝土在轨道板伸缩缝处40%的应变。

2)在沥青混凝土层与级配碎石层之间设置钢钉可以增加下界面黏结力，降低底座板下方沥青混凝土层的弯拉应变，在两布一膜的基础上再减小65%。

3)降低沥青混凝土层应变的有效方法是减弱沥青混凝土层上表面黏结力，增强下表面沥青混凝土层与级配碎石层的黏结强度。

4)沥青混凝土层在轨道板伸缩缝处受支撑层混凝土温度应力作用的影响较大，采取必要的工程措施可以减小沥青混凝土层的应变，防止沥青混凝土层产生裂缝，提高其耐久性。

利用张航等人研究的量子行为粒子群优化(Quantum PSO, QPSO)算法对微型飞行器进行三维路径规划[2]，首先将三维坐标数据通过坐标变换和离散有限平面的方法化简为一维数据，然后建立新地图和粒子适应度函数，适应度函数决定了静态和动态壁障的适应值，最后通过QPSO算法获得一条全局最优路径，对UAV+RFID数据模型进行计算可以得到一条S到F点的最优路径，其中L2的长度为88.82。仿真结果如图6所示。