中國東北吉林地區(qū)冬天長,年平均氣溫為3℃~5℃,冬天最冷的氣溫為-30℃以下。在高寒地區(qū),季節(jié)性凍結膨脹是破壞道路基礎的最大因素,特別是高水位道路切割,如果施工中的排水問題得不到很好的解決,將來開通可能會導致不均勻的沉降,有開車的危險。本文以吉林省吉圖珈客專圖們北站油專線施工流程為例,簡單介紹各項引流措施,解決引流難題,降低施工成本。
1概述
吉林至珈春旅客運輸專線圖們北站油專線開始距離為YZDK0+02.87~YZDK0+450,長度為423.13m,該段路基地下水位淺,地下水深度為1.5m~3.5m,道路切割深度為5m左右,為地下水路切割。地下水主要是空隙潛水,主要是第四系砂類土和碎石土中,大氣降水和地表水滲入補給,地下水位隨季節(jié)變化。該段路基位于東北高寒地區(qū),最大凍深1.81m。
2臨時排水措施及地基處理
2.1臨時排水措施
該段路塹開挖過程中,原地面開挖3m左右路基面基本出水,路塹平均開挖深度約5m,為了保證施工過程中路基的施工質量,必須解決施工過程中的臨時排水,通過現場路塹開挖過程中邊坡出水量的大小,在路塹開挖線外側根據路塹長度設置了4個臨時降水井,將路塹開挖過程中的邊坡滲水引入臨時降水井中,該段地勢較低且距離自然水溝較遠,需設置高壓水箱提高水位,將臨時降水井中的水采用水泵抽入高壓水箱中,通過高壓水箱將水排入附近自然水溝中。該段路基施工安排在夏季施工,確保臨時排水系統(tǒng)暢通無阻。高壓水箱的高度是根據水箱距離自然溝的距離L(即埋設引水管的長度)、水流速度、水管流水摩擦損失系數等各種數據來估算的。
2.2地基處理
為了保證路基基床的整體施工質量,基床底層1.5m范圍內換填滲水土,基床表層換填0.3m厚的A,B組填料,基床底層頂面鋪設0.2m厚的中粗砂,中粗砂間夾一層復合土工膜隔斷層。
3路塹邊坡排水措施
3.1邊坡排水系統(tǒng)
路塹邊坡頂部設置截水天溝,防止雨水天氣地表水流入路基范圍內,在路塹邊坡拱形骨架主骨架中間設置支撐滲溝,支撐滲溝接入路塹兩側平臺處截水滲溝。
3.2支持槽結構尺寸
為了保證槽排水對策在冬天排水,有效地將該段路基部的凍結深度結合為1.81m,支持槽的深度為1.81m(凍結深度)+0.25m=2.06m。支撐槽的斷面為矩形,寬度為1.2m,兩側和末端設置厚度為0.1m的無砂混凝土板;A采用0.3m厚的M10漿石,在最下層的基礎上鋪設C25混凝土防水層。支持槽內填充干塊石,支持槽頂部設置0.3m厚的漿塊石。
3.3支撐槽的施工
支撐槽沿線方向一般每10m設置一次,坡口浸水量大的地區(qū)可根據情況減少間隔,支撐槽的施工順序應從坡口向坡口頂部施工,挖掘一小段完成一小段,保證施工中坡口的穩(wěn)定。
1)測量放樣:沿線方向首先在現場放樣拱形骨架的主骨架位置,根據支撐槽設置間隔,結合支撐槽位于拱形骨架的主骨架之間的要求,在支撐槽位置的現場放樣,用白灰線表示邊界。
2)溝槽挖掘:為了防止高含水量邊坡土崩潰,溝槽挖掘采用人工挖掘,挖掘后立即安裝兩側無砂混凝土預制板,安裝無砂混凝土板時,在板后鋪設透水土工布,支撐兩側無砂混凝土板
3)基礎工程:基礎由M10漿料石構筑,在無砂混凝土板防護下逐步鋪設基礎漿料石。4)填充干塊石并封頂:在已建成的槽內填充干塊石,用0.3m厚的漿塊石封頂。
4路基床兩側排水措施
4.1路基床兩側排水系統(tǒng)
路基面地表水通過基床兩側設置的矩形側溝溝引出,路基地板范圍內的地下水通過側溝通過線路外側設置斷水溝引出,路基地板范圍內的地下水位下降,斷水溝通過30m設置檢查井,斷水溝通過側線路左側路基地板外側設置25m×25m,深度3.5m的蒸發(fā)池用C30鋼筋混凝土管將右側截水溝的水引入左側集水井,用C30混凝土引水管將水從檢查井引入左側蒸發(fā)池,考慮到以上排水系統(tǒng)在冬天排水順暢,引水管埋入凍結深度以下0.25m以上,坡度在4‰以上
4.2斷水槽結構
斷水槽寬1.2m,槽深2.51m,槽底基礎采用C25混凝土基礎管支架,基礎頂面兩側向中心設置4%的排水坡,管支架中心設置槽定位315mmPVC帶孔雙壁波紋滲水管,槽兩側壁設置0.1m厚的無砂混凝土預制板,無砂混凝土預制板內側和槽頂以下0.2m處四周鋪設滲水土工布,土工布內填充洗凈
4.3斷水溝排水原理
斷水溝通過無砂混凝土預制板過濾后進入清洗石,通過土工布和清洗碎石的二次過濾,將水滲入315mmPVC帶孔雙壁波紋滲水管,帶孔雙壁波紋滲水管水引入檢查井中,通過C30鋼筋混凝土管從檢查井引入蒸發(fā)池。以上各種引水管埋設深度均在該段路基所在位置凍結深度以下,保證高寒地區(qū)排水系統(tǒng)暢通無阻。斷水溝的結構是決定該段地下水路排水順暢的關鍵,斷水溝的施工質量是水路排水順暢的有利保障。斷水溝通過無砂混凝土板、土工布和清洗碎石的二次過濾,保證PVC帶孔雙壁波紋滲水管長期排水順暢,解決了排水管排水中的缺點。每隔30m設置檢查井,用于鐵路運行后期排水系統(tǒng)的檢查和維護。
5排水系統(tǒng)出水口的排水措施
路基側溝主要用于排水表水,側溝出水口直接接入填充段的路基排水溝,通過排水溝引入自然溝。路基基礎床兩側的斷水溝主要用于降低基礎床范圍內的地下水和排出邊坡支持斷水源,斷水溝必須保證高寒地區(qū)冬季排水暢通,因此溝底比自然溝高差大,不能直接排出,采用泵站強排出,后期運營費用大幅增加,綜合以上各種原因,斷水溝
5.1保溫出水口
為了保證冬季排水順暢,滲水口采用保溫出水口。保溫出口距離線路一定,地形開闊,落差大,而且在朝陽避風的地方,形成可以保溫和排水的蓄水帶,自然排水到低洼。C30鋼筋混凝土引水管上夯實粘土,其厚度為2.1m(考慮埋入深度在凍結厚度+0.25m以上),引水管滲入蓄水帶不在2.0m以上,蓄水帶為塊石碼,上部應高于管頂0.5m,塊石頂部和前后設置0.30m厚的碎石墊,在碎石墊頂部和前部外側鋪設2層XPS保溫板(厚度為0.1m)。蓄水帶保溫出口設置在蒸發(fā)池邊坡上,保溫出口縱向設置干塊石出口,出口平面為梯形,其干塊石厚度在0.5m以上。
5.2蒸發(fā)池
蒸發(fā)池底面為25m×25m,深度為3.5m,邊緣坡度為1:1.5,底面和坡度為0.3m厚的M7.5漿石鋪設,下面鋪設0.2m厚的中粗砂,中粗砂間夾設復合土工膜隔層。路基兩側截水滲溝的水通過引水管匯聚到蒸發(fā)池中,蒸發(fā)池中的水通過空氣對流作用原理將部分水分蒸發(fā)到大氣中,形成了蒸發(fā)池的降水作用。在蒸發(fā)池頂部四周設置1.0m高,0.6m厚的漿砌片石防護墻,并在墻頂設置防護欄桿。
6排水系統(tǒng)的控制重點
路塹開挖過程中的臨時排水措施是決定路塹開挖成敗的關鍵,要嚴格按要求進行施作臨時排水設施。支持槽和槽的深度和鋼筋混凝土引水管的埋設深度在最大凍結深度+0.25m以上,采取出口保溫措施的條件是地下水排水系統(tǒng)冬季暢通的決定性因素。無砂混凝土板、清洗碎石和土工布應按要求施工,這是保證地下水排水系統(tǒng)管道長期暢通的基本條件。
7結語
吉圖珈客位于東北高寒地區(qū),高寒地區(qū)路基排水系統(tǒng)一直是高寒地區(qū)路基施工的難題,特別是高水位路切工程的排水措施,我部在該地區(qū)地下水路切工程中與設計人員一起在現場施工實驗,通過實踐及時修改個別設計細節(jié),解決了該專線高水位路切工程的排水問題,大幅節(jié)約了施工成本。
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