中国东北吉林地区冬天长,年平均气温为3℃~5℃,冬天最冷的气温为-30℃以下。在高寒地区,季节性冻结膨胀是破坏道路基础的最大因素,特别是高水位道路切割,如果施工中的排水问题得不到很好的解决,将来开通可能会导致不均匀的沉降,有开车的危险。本文以吉林省吉图珈客专图们北站油专线施工流程为例,简单介绍各项引流措施,解决引流难题,降低施工成本。
1概述
吉林至珈春旅客运输专线图们北站油专线开始距离为YZDK0+02.87~YZDK0+450,长度为423.13m,该段路基地下水位浅,地下水深度为1.5m~3.5m,道路切割深度为5m左右,为地下水路切割。地下水主要是空隙潜水,主要是第四系砂类土和碎石土中,大气降水和地表水渗入补给,地下水位随季节变化。该段路基位于东北高寒地区,最大冻深1.81m。
2临时排水措施及地基处理
2.1临时排水措施
该段路堑开挖过程中,原地面开挖3m左右路基面基本出水,路堑平均开挖深度约5m,为了保证施工过程中路基的施工质量,必须解决施工过程中的临时排水,通过现场路堑开挖过程中边坡出水量的大小,在路堑开挖线外侧根据路堑长度设置了4个临时降水井,将路堑开挖过程中的边坡渗水引入临时降水井中,该段地势较低且距离自然水沟较远,需设置高压水箱提高水位,将临时降水井中的水采用水泵抽入高压水箱中,通过高压水箱将水排入附近自然水沟中。该段路基施工安排在夏季施工,确保临时排水系统畅通无阻。高压水箱的高度是根据水箱距离自然沟的距离L(即埋设引水管的长度)、水流速度、水管流水摩擦损失系数等各种数据来估算的。
2.2地基处理
为了保证路基基床的整体施工质量,基床底层1.5m范围内换填渗水土,基床表层换填0.3m厚的A,B组填料,基床底层顶面铺设0.2m厚的中粗砂,中粗砂间夹一层复合土工膜隔断层。
3路堑边坡排水措施
3.1边坡排水系统
路堑边坡顶部设置截水天沟,防止雨水天气地表水流入路基范围内,在路堑边坡拱形骨架主骨架中间设置支撑渗沟,支撑渗沟接入路堑两侧平台处截水渗沟。
3.2支持槽结构尺寸
为了保证槽排水对策在冬天排水,有效地将该段路基部的冻结深度结合为1.81m,支持槽的深度为1.81m(冻结深度)+0.25m=2.06m。支撑槽的断面为矩形,宽度为1.2m,两侧和末端设置厚度为0.1m的无砂混凝土板。基础采用0.3m厚的M10浆石,在最下层的基础上铺设C25混凝土防水层。支持槽内填充干块石,支持槽顶部设置0.3m厚的浆块石。
3.3支撑槽的施工
支撑槽沿线方向一般每10m设置一次,坡口浸水量大的地区可根据情况减少间隔,支撑槽的施工顺序应从坡口向坡口顶部施工,挖掘一小段完成一小段,保证施工中坡口的稳定。
1)测量放样:沿线方向首先在现场放样拱形骨架的主骨架位置,根据支撑槽设置间隔,结合支撑槽位于拱形骨架的主骨架之间的要求,在支撑槽位置的现场放样,用白灰线表示边界。
2)沟槽挖掘:为了防止高含水量边坡土崩溃,沟槽挖掘采用人工挖掘,挖掘后立即安装两侧无砂混凝土预制板,安装无砂混凝土板时,在板后铺设透水土工布,支撑两侧无砂混凝土板
3)基础工程:基础由M10浆料石构筑,在无砂混凝土板防护下逐步铺设基础浆料石。4)填充干块石并封顶:在已建成的槽内填充干块石,用0.3m厚的浆块石封顶。
4路基床两侧排水措施
4.1路基床两侧排水系统
路基面地表水通过基床两侧设置的矩形侧沟沟引出,路基地板范围内的地下水通过侧沟通过线路外侧设置断水沟引出,路基地板范围内的地下水位下降,断水沟通过30m设置检查井,断水沟通过侧线路左侧路基地板外侧设置25m×25m,深度3.5m的蒸发池用C30钢筋混凝土管将右侧截水沟的水引入左侧集水井,用C30混凝土引水管将水从检查井引入左侧蒸发池,考虑到以上排水系统在冬天排水顺畅,引水管埋入冻结深度以下0.25m以上,坡度在4‰以上
4.2断水槽结构
断水槽宽1.2m,槽深2.51m,槽底基础采用C25混凝土基础管支架,基础顶面两侧向中心设置4%的排水坡,管支架中心设置槽定位315mmPVC带孔双壁波纹渗水管,槽两侧壁设置0.1m厚的无砂混凝土预制板,无砂混凝土预制板内侧和槽顶以下0.2m处四周铺设渗水土工布,土工布内填充洗净
4.3断水沟排水原理
断水沟通过无砂混凝土预制板过滤后进入清洗石,通过土工布和清洗碎石的二次过滤,将水渗入315mmPVC带孔双壁波纹渗水管,带孔双壁波纹渗水管水引入检查井中,通过C30钢筋混凝土管从检查井引入蒸发池。以上各种引水管埋设深度均在该段路基所在位置冻结深度以下,保证高寒地区排水系统畅通无阻。断水沟的结构是决定该段地下水路排水顺畅的关键,断水沟的施工质量是水路排水顺畅的有利保障。断水沟通过无砂混凝土板、土工布和清洗碎石的二次过滤,保证PVC带孔双壁波纹渗水管长期排水顺畅,解决了排水管排水中的缺点。每隔30m设置检查井,用于铁路运行后期排水系统的检查和维护。
5排水系统出水口的排水措施
路基侧沟主要用于排水表水,侧沟出水口直接接入填充段的路基排水沟,通过排水沟引入自然沟。路基基础床两侧的断水沟主要用于降低基础床范围内的地下水和排出边坡支持断水源,断水沟必须保证高寒地区冬季排水畅通,因此沟底比自然沟高差大,不能直接排出,采用泵站强排出,后期运营费用大幅增加,综合以上各种原因,断水沟
5.1保温出水口
为了保证冬季排水顺畅,渗水口采用保温出水口。保温出口距离线路一定,地形开阔,落差大,而且在朝阳避风的地方,形成可以保温和排水的蓄水带,自然排水到低洼。C30钢筋混凝土引水管上夯实粘土,其厚度为2.1m(考虑埋入深度在冻结厚度+0.25m以上),引水管渗入蓄水带不在2.0m以上,蓄水带为块石码,上部应高于管顶0.5m,块石顶部和前后设置0.30m厚的碎石垫,在碎石垫顶部和前部外侧铺设2层XPS保温板(厚度为0.1m)。蓄水带保温出口设置在蒸发池边坡上,保温出口纵向设置干块石出口,出口平面为梯形,其干块石厚度在0.5m以上。
5.2蒸发池
蒸发池底面为25m×25m,深度为3.5m,边缘坡度为1:1.5,底面和坡度为0.3m厚的M7.5浆石铺设,下面铺设0.2m厚的中粗砂,中粗砂间夹设复合土工膜隔层。路基两侧截水渗沟的水通过引水管汇聚到蒸发池中,蒸发池中的水通过空气对流作用原理将部分水分蒸发到大气中,形成了蒸发池的降水作用。在蒸发池顶部四周设置1.0m高,0.6m厚的浆砌片石防护墙,并在墙顶设置防护栏杆。
6排水系统的控制重点
路堑开挖过程中的临时排水措施是决定路堑开挖成败的关键,要严格按要求进行施作临时排水设施。支持槽和槽的深度和钢筋混凝土引水管的埋设深度在最大冻结深度+0.25m以上,采取出口保温措施的条件是地下水排水系统冬季畅通的决定性因素。无砂混凝土板、清洗碎石和土工布应按要求施工,这是保证地下水排水系统管道长期畅通的基本条件。
7结语
吉图珈客位于东北高寒地区,高寒地区路基排水系统一直是高寒地区路基施工的难题,特别是高水位路切工程的排水措施,我部在该地区地下水路切工程中与设计人员一起在现场施工实验,通过实践及时修改个别设计细节,解决了该专线高水位路切工程的排水问题,大幅节约了施工成本。
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