蒙西至華中鐵路煤運通道路基工程重、難點分析

劉鈺

摘 要:通過對蒙西至華中鐵路煤運通道路基工程的重點、難點的分析,提出相應(yīng)的處理措施,用以指導(dǎo)勘測設(shè)計。

關(guān)鍵詞:鐵路煤運通道重點難點

中圖分類號:U292 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0115-01

蒙西至華中鐵路煤運通道是國家“十二五”重點建設(shè)項目,是“北煤南運”新的國家戰(zhàn)略運輸通道,線路全長約1837km。路基工程占線路全長的40%以上。風沙路基防護及風沙防治、黃土路基處理及防排水、煤窯采空處理是路基工程的重點、難點。

1 風沙路基防護及風沙防治

(1)重點、難點分析

本線浩勒報吉至靖邊段線路通過毛烏素沙漠,路基長度約180km。本區(qū)屬于半干旱荒漠區(qū),年平均降雨量300～400mm,地下水較豐富。地表大面積分布風積粉、細砂,發(fā)育有固定沙地、半固定沙地和流動沙地。大部分固定沙地為輕微風沙地段,部分固定沙地和半固定沙地為中等風沙地段,流動沙地為嚴重風沙地段。風沙對鐵路具有風蝕、沙埋等危害,容易造成路基寬度不足、道床積沙、邊坡不穩(wěn)、橋涵堵塞等病害,嚴重時積沙掩埋道床和軌道,影響行車安全。因此,風沙路基防護及風沙防治是本項目的重點。

(2)處理措施

風沙路基防護包括路基本體防護和路基兩側(cè)平面防護。

風沙路基本體防護:采用防路肩吹蝕、防基床沙埋、防邊坡風蝕的綠色植物防護和骨架護坡等相結(jié)合的措施。

路基兩側(cè)平面防護:毛烏素沙漠屬于水分條件相對較好的半干旱荒漠區(qū),沙害治理主要采取植物防沙措施,保護天然植被,營造人工植被。對中等和嚴重風沙地段采用植被保護、灌溉養(yǎng)護、阻沙、工程固沙及植物固沙相結(jié)合的措施,在路基兩側(cè)設(shè)置防護林帶防沙;對輕微風沙地段采用植被保護、植物補種、灌溉養(yǎng)護的措施。各種防沙、固沙措施因地制宜、綜合應(yīng)用、合理配置,形成完整的防護體系,確保鐵路運營的暢通,并改善沿線的自然生態(tài)環(huán)境。

2 黃土路基處理及防排水

(1)重點、難點分析

本線靖邊至宜川、河津至運城、平陸至三門峽段線路通過黃土梁峁區(qū)、盆地區(qū),路基長度約140km。黃土區(qū)上部黃土覆蓋層較厚,最厚達100～200m。梁峁區(qū)地形起伏大,斜坡地形陡峻,沖溝深切發(fā)育,路基邊坡較高。盆地區(qū)地形平坦,多為農(nóng)田,水利灌溉設(shè)施較多。黃土一般具濕陷性,濕陷層厚度15～20m,主要為Ⅱ～Ⅳ自重濕陷性。黃土陷穴、坑洞分布較多。

黃土地基遇水濕陷容易產(chǎn)生較大沉降。路基邊坡易受雨水沖蝕而產(chǎn)生沖溝、剝落、溜塌,深路塹開挖易產(chǎn)生工程滑坡。盆地區(qū)地面排水困難,路基易因排水不良而產(chǎn)生較大病害,嚴重時影響行車安全。因此,做好地基處理、邊坡防護和防排水設(shè)計是本項目的重點和難點。

(2)處理措施

地基處理

加強對地表黃土陷穴、人工坑洞、沖溝的調(diào)查,有影響路基穩(wěn)定的采用開挖回填夯實、灌注砂(碎石)、灌注黃泥漿(水泥漿)的措施處理。路塹基床采用鋪設(shè)復(fù)合土工膜等隔水措施處理。農(nóng)田區(qū)路堤基底挖除換填灰土以封閉地表水。松軟及濕陷性黃土地基,經(jīng)檢算不滿足穩(wěn)定和工后沉降要求時采用碾壓、強夯、擠密樁等措施加固處理。

路基邊坡防護

方案研究和縱斷面設(shè)計時,盡量避免高邊坡。高路堤綜合考慮填料來源、地基條件、工后沉降要求等技術(shù)條件,當設(shè)置高路堤無技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢時設(shè)橋通過。

對路堤邊坡采用控制填料及壓實度、邊坡鋪設(shè)土工格柵加筋、設(shè)置帶截水槽骨架護坡的措施處理;對路塹邊坡進行穩(wěn)定性檢算和工程類比,采用合理的邊坡坡率、分級高度和平臺寬度,并采用加固坡腳、分級設(shè)置帶截水槽骨架護坡、窗孔式護坡等的措施處理;對局部地形陡峻、路塹開挖易產(chǎn)生工程滑坡地段坡腳設(shè)置錨固樁進行預(yù)加固。

路基防排水

黃土地區(qū)路基防排水采用攔截、分散、防沖、防滲等措施,路基排水設(shè)施結(jié)合橋涵、隧道、車站排水統(tǒng)籌規(guī)劃,形成充足的排水能力和完善的排水系統(tǒng)。排水設(shè)施采用復(fù)合土工膜等做防滲處理。各類排水設(shè)施互相平順銜接,確保地面排水的順暢,并對防止水土流失、保護生態(tài)環(huán)境起到積極的作用。

3 煤窯采空處理

(1)重點、難點分析

本線靖邊至黃龍的二疊系、三疊系、石炭系、侏羅系地層為煤系地層,分布有澄合礦區(qū)、韓城礦區(qū)等較大礦區(qū),可能存在大面積煤礦采空區(qū);除了大礦開采外,歷史上存在很多古小煤窯采空區(qū),主要分布子長、延安、宜川、韓城等處。韓城至運城段汾河南岸、黃河?xùn)|岸分布有煤礦,存在采空區(qū)。煤窯采空區(qū)分布范圍廣、歷史年代長,平面位置、范圍、埋深和對線路的影響不容易確定,處理難度大。因此,煤窯采空處理是本線的重點和難點。

(2)處理措施

①采用以調(diào)查訪問、收集資料結(jié)合大地音頻電磁法、EH4等先進地面物探、鉆探和試驗相結(jié)合的綜合勘察方法,查明沿線煤礦(窯)的分布,落實采空區(qū)的范圍、埋藏深度、標高。

②針對采空區(qū)對鐵路穩(wěn)定性的影響,鐵一院在包西鐵路勘察設(shè)計階段編制了《包西鐵路大張段初步設(shè)計煤礦(窯)采空區(qū)對鐵路穩(wěn)定性影響的分析評價報告》,此報告中所提交的研究成果于2007年3月23日經(jīng)過了西安鐵路局組織的由國內(nèi)鐵路、煤炭、礦業(yè)等有關(guān)行業(yè)專家參加的專家評審會的評審并得到了通過,認為可以推廣應(yīng)用。

應(yīng)用包西鐵路的研究成果,對線路所經(jīng)過的煤礦(窯)采空區(qū)進行穩(wěn)定性評價并分類,作為線路選線和工程處理的依據(jù)。

③對已查明的大面積煤窯采空區(qū)盡量予以繞避,無法繞避時以最短距離通過。

④采空處理措施:對埋深較小的小煤窯采空區(qū)采用明挖后分層回填夯實的措施處理;埋深較大、采空區(qū)巷道單一、可以進入的采空區(qū),采用磚砌或片石碼砌回填,片石空隙中灌砂礫石;埋深較大、巷道雜亂、無法進入的采空區(qū),采用鉆孔、灌注黃泥漿的措施處理;對大型煤礦采空區(qū),根據(jù)地層情況、埋藏深度、頂板厚度等具體情況分析采空對路基穩(wěn)定性的影響,以及采空區(qū)塌陷后波及至地面引起路基沉降量是否滿足路基工后沉降的要求,確定是否需要處理;對需要處理的采空區(qū)采用井下砌體支護、鉆孔注漿的措施加固處理。對尚未開采的煤礦規(guī)劃開采區(qū)劃定禁采范圍,嚴禁其開采,以保證鐵路安全。

4 結(jié)語

在鐵路項目勘測、設(shè)計之前對項目的重點、難點進行分析,提出相應(yīng)的對策和處理措施,并對處理措施的關(guān)鍵技術(shù)進行科研、試驗研究,用以指導(dǎo)勘測、設(shè)計的全過程,對擬定合理的設(shè)計原則和工程措施、采用新技術(shù)、新工藝確保工程質(zhì)量、進行合理的投資控制都具有重要意義。