東北高寒地區(qū)高水位路塹排水系統(tǒng)施工分析

王鑫（中鐵十二局集團有限公司，山西　太原　030024）

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東北高寒地區(qū)高水位路塹排水系統(tǒng)施工分析

王鑫
（中鐵十二局集團有限公司，山西太原030024）

摘要：以吉林至琿春客運專線圖們北站油專線的施工為例，從臨時排水、路塹邊坡排水、路基基床排水及出水口保溫方面，對施工中的各項排水措施進行了詳細介紹，并總結(jié)了路基施工中排水系統(tǒng)的控制重點，解決了該專用線高水位路塹的排水問題。

關(guān)鍵詞：排水措施，路塹，支撐滲溝，路基，排水系統(tǒng)

0　引言

眾所周知，我國東北吉林地區(qū)冬季漫長，年平均氣溫為3℃～5℃，冬季最冷氣溫為- 30℃以下。對于高寒地區(qū)，季節(jié)性凍脹是對路基破壞的最大因素，特別是對于高水位路塹，如果施工中的排水問題未得到良好的解決，將來通車可能會造成不均勻沉降，存在行車隱患。本文以吉林省吉圖琿客專圖們北站油專線的施工過程為例，簡單介紹各項排水措施，解決排水問題，降低施工成本。

1　概述

吉林至琿春客運專線圖們北站油專線起止里程為YZDK0 + 02.87～YZDK0 +450，長423.13 m，該段路基地下水位較淺，地下水埋深為1.5 m～3.5 m，路塹開挖深度為5 m左右，為地下水路塹。地下水主要為空隙潛水，主要賦存第四系砂類土和碎石土中，受大氣降水及地表水的滲入補給，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1.81 m。

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3 m左右路基面基本出水，路塹平均開挖深度約5 m，為了保證施工過程中路基的施工質(zhì)量，必須解決施工過程中的臨時排水，通過現(xiàn)場路塹開挖過程中邊坡出水量的大小，在路塹開挖線外側(cè)根據(jù)路塹長度設(shè)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(shè)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)的暢通（見圖1）。

圖1　臨時排水措施布置圖

高壓水箱的高度根據(jù)水箱距離自然水溝的距離L（即埋設(shè)引水管的長度）和水流速度以及水管流水摩擦損失系數(shù)等各項數(shù)據(jù)推算而得。

2.2地基處理

為了保證路基基床的整體施工質(zhì)量，基床底層1.5 m范圍內(nèi)換填滲水土，基床表層換填0.3 m厚的A，B組填料，基床底層頂面鋪設(shè)0.2 m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(shè)置截水天溝，防止雨水天氣地表水流入路基范圍內(nèi)，在路塹邊坡拱形骨架主骨架中間設(shè)置支撐滲溝，支撐滲溝接入路塹兩側(cè)平臺處截水滲溝。

3.2支撐滲溝結(jié)構(gòu)尺寸

為了保證支撐滲溝排水措施在冬季排水，有效結(jié)合該段路基處凍結(jié)深度為1.81 m，確定支撐滲溝的深度為：1.81 m（凍結(jié)深度）+0.25 m =2.06 m。支撐滲溝斷面采用矩形，寬1.2 m，兩側(cè)及尾端設(shè)置厚0.1 m的無砂混凝土板?；A(chǔ)采用0.3 m厚的M10漿砌片石，最下層基底鋪C25混凝土防水層。支撐滲溝內(nèi)填充干砌片石，支撐滲溝頂部設(shè)0.3 m厚的漿砌片石（見圖2）。

圖2　支撐滲溝橫斷面圖（單位：m）

3.3支撐滲溝的施工

支撐滲溝沿線路方向一般每隔10 m設(shè)置一道，如果邊坡滲水量較大區(qū)域可根據(jù)實際情況減小間距，支撐滲溝的施工順序應(yīng)從坡腳處向坡頂段施工，開挖一小段完成一小段，保證施工過程中邊坡的穩(wěn)定。

1）測量放樣：沿線路方向先將拱形骨架主骨架位置現(xiàn)場放樣，根據(jù)支撐滲溝設(shè)置間距、結(jié)合支撐滲溝位于拱形骨架主骨架之間的要求，將支撐滲溝位置現(xiàn)場放樣并采用白灰線標示出邊界。2）溝槽開挖：為了防止較高含水量邊坡土坍塌，滲溝溝槽開挖采用人工開挖，開挖一小段立即將兩側(cè)無砂混凝土預制板安裝到位，安裝無砂混凝土板時先在板后鋪設(shè)一層透水土工布，并采用撐托將兩側(cè)無砂混凝土板撐固牢靠。3）基礎(chǔ)施工：基礎(chǔ)采用M10漿砌片石砌筑，在無砂混凝土板的防護下逐段鋪設(shè)基礎(chǔ)漿砌片石。4）填充干砌片石并封頂：在已砌筑好的溝槽內(nèi)填充干砌片石，并采用0.3 m厚的漿砌片石封頂。

4　路基基床兩側(cè)排水措施

4.1基床兩側(cè)排水系統(tǒng)

路基面地表水通過基床兩側(cè)設(shè)置的矩形側(cè)溝引排，路基基床范圍內(nèi)地下水通過側(cè)溝靠線路外側(cè)設(shè)置截水滲溝引排，使路基基床范圍內(nèi)地下水位降低，截水滲溝每隔30 m設(shè)置一處檢查井，在截水滲溝端頭線路左側(cè)路基外側(cè)設(shè)置一個25 m×25 m，深3.5 m的蒸發(fā)池。用C30鋼筋混凝土管將右側(cè)截水溝中水引入左側(cè)集水井中，采用C30混凝土引水管將水從檢查井引到左側(cè)蒸發(fā)池中，考慮到以上排水系統(tǒng)在冬季排水暢通，引水管埋深在凍結(jié)深度以下不小于0.25 m，坡度不小于4‰，并在引水管出口采取保溫措施。

4.2截水滲溝的構(gòu)造

截水滲溝溝寬1.2 m，溝深2.51 m，溝底基礎(chǔ)采用C25混凝土基礎(chǔ)管座，基礎(chǔ)頂面兩側(cè)向中心設(shè)置4%的排水坡，管座中心設(shè)凹槽用于定位φ315 mm PVC帶孔雙壁波紋滲水管，溝兩側(cè)壁設(shè)置0.1 m厚的無砂混凝土預制板，無砂混凝土預制板內(nèi)側(cè)及溝頂以下0.2 m處四周鋪設(shè)透水土工布，土工布內(nèi)填充洗凈碎石，土工布包裹完畢后頂面鋪設(shè)0.2 m的洗凈碎石，溝頂面采用與側(cè)溝平臺同厚度（0.3 m）的M10漿砌片石封頂。

4.3截水滲溝的排水原理

截水滲溝將路基邊坡支撐滲溝的水以及路基基床高水位地下水通過無砂混凝土預制板過濾后進入洗凈石中，通過土工布和洗凈碎石的二次過濾，將水滲入φ315 mm PVC帶孔雙壁波紋滲水管中，帶孔雙壁波紋滲水管將所有匯集水引入檢查井中，用C30鋼筋混凝土管將水從檢查井引到蒸發(fā)池中。以上各種引水管的埋設(shè)深度都在該段路基所處位置的凍結(jié)深度以下，保證了高寒地區(qū)排水系統(tǒng)的暢通。

截水滲溝的結(jié)構(gòu)是決定該段地下水路塹排水暢通的關(guān)鍵，截水滲溝的施工質(zhì)量是水下路塹排水暢通的有利保障。截水滲溝將水源通過無砂混凝土板和土工布及洗凈碎石的二次過濾，保證了PVC帶孔雙壁波紋滲水管長期排水暢通，從而解決了排水管排水過程中的弊病。

每隔30 m設(shè)置檢查井用于鐵路運營后期排水系統(tǒng)的檢查與維修。

5　排水系統(tǒng)出水口的排水措施

路基側(cè)溝主要用于排地表水，側(cè)溝的出水口直接接入填方段的路基排水溝，通過排水溝引入自然水溝中。

路基基床兩側(cè)截水滲溝主要用于降低基床范圍內(nèi)地下水和引排邊坡支撐滲溝水源，截水滲溝要保證高寒地區(qū)冬季排水暢通，因此溝底相對自然水溝高差較大，無法直接引排，如果采用泵站強排，會大大的增加后期運營費用，綜合以上各種原因，在截水滲溝端部靠路基左側(cè)設(shè)置一個蒸發(fā)池，將截水滲溝的水引入蒸發(fā)池中。

5.1保溫出水口

為了保證冬季排水暢通，滲溝出水口采用保溫出口。保溫出口選擇在距線路一定距離，地勢開闊，落差大，而且朝陽避風的地點，形成一個既能保溫又能泄水的蓄水帶，自然向低洼處排水。

C30鋼筋混凝土引水管上夯填粘性土，其厚度為2.1 m（考慮埋深不小于凍結(jié)厚度+0.25 m），引水管滲入蓄水帶不小于2.0 m，蓄水帶為片石碼砌，頂部應(yīng)高出管頂0.5 m，片石頂部及前后設(shè)0.30 m厚碎石墊層，并在碎石墊層頂部及前部外側(cè)鋪2層XPS保溫板（厚0.1 m）（見圖3～圖5）。

圖3　保溫出口縱斷面圖（單位：m）

圖4　A—A剖面（半平面）圖（單位：m）

蓄水帶保溫出口設(shè)置在蒸發(fā)池邊坡上，保溫出口縱向設(shè)干砌片石出水口，出水口平面為梯形，其干砌片石厚度不小于0.5 m。

5.2蒸發(fā)池

蒸發(fā)池底面25 m×25 m，深3.5 m，邊坡坡率為1∶1.5，底面和坡面采用0.3 m厚的M7.5漿砌片石鋪砌，下鋪0.2 m厚的中粗砂，中粗砂間夾一層復合土工膜隔斷層。路基兩側(cè)截水滲溝的水通過引水管匯集到蒸發(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(shè)置1.0 m高，0.6 m厚的漿砌片石防護墻，并在墻頂設(shè)置防護欄桿。

圖5　B—B剖面（橫斷面）圖（單位：m）

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(guān)鍵，要嚴格按要求進行施作臨時排水設(shè)施。

支撐滲溝和截水滲溝的深度以及鋼筋混凝土引水管的埋設(shè)深度不小于最大凍結(jié)深度+ 0.25 m，并做好出水口保溫措施，此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、洗凈碎石及土工布要按要求施作，此要求是保證地下水排水系統(tǒng)管路長期暢通的基本條件。

7　結(jié)語

吉圖琿客專位于東北高寒地區(qū)，高寒地區(qū)的路基排水系統(tǒng)一直是高寒地區(qū)路基施工的難題，特別是高水位路塹工程的排水措施，我部在該段地下水路塹的施工過程中與設(shè)計人員一起在現(xiàn)場邊施工邊實驗，通過實踐及時修改個別設(shè)計細節(jié)，既解決了該專用線高水位路塹的排水問題，又大大的節(jié)省了施工成本。

The construction analysis on high water level cutting drainage system in northeast cold area

Wang Xin
（China Railway 12th Bureau Group Limited Company，Taiyuan 030024，China）

Abstract：Taking the Tumen north station oil dedicated line construction of Jilin to Hunchun passenger dedicated line as an example，from the temporary drainage，cutting slope drainage，roadbed bed drainage and outlet insulation aspects，then introduced in detail each drainage measures in construction，and summarized the control key points of roadbed construction in drainage system，solved the drainage problem of this private high water level cutting.

Key words：drainage measure，cutting，support sewer，roadbed，drainage system

中圖分類號：U416.13

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0152-03

收稿日期：2015-12-11

作者簡介：王鑫（1988-），男，助理工程師