武廣鐵路客運專線路基防排水施工淺述

周云飛

(中鐵四局集團有限公司武廣客運專線 X X T JⅡ標項目經理部,長沙 410100)

客運專線鐵路由于其專門為客運服務的特殊性,故對線路的安全性、穩(wěn)定性和耐久性要求較高,而對于路基工程來說,防排水工程的工程質量是直接影響上述各項指標的重要因素,所以應該引起高度重視,下面結合武廣客運專線施工情況,將客運專線路基防排水施工的技術要點總結如下所述。

1 路基排水工程設計

路基應有良好的排水設施,對受水浸泡易于松軟的黏性土和易于軟化的巖石路基,必須加強排水措施,保證路基邊坡和地基的穩(wěn)固。路基排水設備應設置合理,與橋涵、隧道、車站等排水設施銜接配合,并有足夠的過水能力,排水設備的設置應考慮對農田失灌或沖毀。對于隔斷既有地面天然排水系統(tǒng)和沿線農田灌溉排水設施地段,一般增設排灌涵和引排溝。為避免地表水對路基的侵蝕,路堤地段坡腳根據需要設置排水溝,路塹地段設置側溝、天溝、邊坡平臺截水溝、吊溝等,基床表層頂面在線間及兩側分別設置瀝青混合料及混凝土防水層(見圖1)。

1.1 地表排水設施

路基排水系統(tǒng),應根據當地降水量特征、匯水面積、地形和地質條件、地下水狀況進行布置。路基排水設備,應與橋涵、隧道、車站等排水設施銜接配合,與水土保持及農田水利的綜合利用相結合。對路基有危害的地面水,應設置側溝、天溝、排水溝及邊坡平臺截水溝,將水攔截引排至路基范圍以外,防止水流沖刷路基或軟化地基。

1.2 路基面防排水

1)無砟軌道路基線間排水

無砟軌道路基線間排水,直線地段采用設雙向排水坡的方法,無砟軌道兩線之間的缺口先用級配碎石回填,其孔隙率 n≤28%,K30≥50 MPa/m,表層采用 10 cm厚 C 25混凝土封閉,并設 2%雙向排水坡,道床板設 0.7%雙向排水坡;曲線地段線間排水采用集水井,再通過埋設于路基內(基床表層下一定深度)的橫向排水管將水引出路堤坡腳外或排水溝、路塹側溝內。集水井和橫向排水管的設置間距 50.0 m,橫向排水管采用φ 150 mm鍍鋅鋼管或高強度耐壓復合材料排水管。

2)基床表面及護肩的防排水

路基基床表層及兩側護肩的防排水目的是防止地表水滲入基床,路基基床表層鋪設瀝青混凝土防水層(無砟軌道路基為軌道基座邊緣起),厚 7 cm,且路基面做成向外的橫向排水坡,干砌片石護肩下部設置攔水坎,使路基面水匯流引入邊坡排水槽中排出路基坡腳外。路肩上的電纜槽、手孔均應設置泄水孔,將槽水引出經邊坡排水槽排出。

1.3 地下水防排水設施

對路基有危害的地下水應根據地下水類型、含水層埋藏深度、地層的滲透性等條件及對環(huán)境的影響,選用適宜的排除地下水設施。

當地下水埋藏淺或無固定含水層時,可采用明溝、排水槽、滲水暗溝、邊坡滲溝、支撐滲溝等;當地下水埋藏較深或為固定含水層時,可采用滲水隧洞、滲井、滲管或仰斜式鉆孔等。

加強路塹基床的排水,當地下水最高水位高于基床換填底面時,設縱向滲水盲溝排水;當地下水最高水位低于換填底面時,采用設縱向透水管排水。滲水盲溝一般采用透水土工布包裹式盲溝,內中排水層必須是潔凈的砂、卵石、礫石或碎石;透水管應采用高強、耐久的管材,如高強復合管、鋼管或混凝土管等;采用經編復合土工膜或長絲復合土工膜用于路基隔水防滲。

圖1 雙線無砟軌道路堤地段站后附屬結構物布置示意(單位:m)

1.4 過渡段基底排水

橋路、涵路等過渡段,基底為非滲水土時,在填筑級配碎石摻 5%水泥的坡腳,沿橫向設置 φ 100 mm的透水管,鋪設透水管時由線路中心向兩側設 4%的排水坡。

2 集水井和排水溝施工工藝

2.1 集水井

集水井是將路基表面水匯集并排入側溝或坡面排水槽,采用 C 20混凝土澆筑。施工前熟悉施工圖紙,施工前技術人員應統(tǒng)計各個路基段的集水井的數量、形式、位置。

集水井基礎采用人工開挖,施工前按照測量出的樁位及控制軸線放出檢查井的開挖尺寸。開挖過程中控制好檢查井的尺寸和豎直度,施工中不允許出現超挖,對于超挖的部分采用與檢查井井身同強度等級的混凝土回填。井口周圍要做好防排水工作,以免雨水或施工廢水流入基坑內。開挖到設計高程時應檢查集水井的基底高程是否符合設計要求;并采用錘球和直尺檢查檢查井的豎直度和尺寸。

綁扎安裝檢查井的鋼筋,鋼筋底部采用安裝混凝土預制墊塊來控制鋼筋位置。澆筑集水井的基礎混凝土,澆筑時要注意基礎的混凝土頂面高程。在基礎混凝土初凝后,混凝土面上用錘球定出檢查井的中心位置及控制軸線,用墨線標出井身位置。按照放樣出的位置安裝模板,并加固牢靠。

澆筑井身混凝土前要注意預埋直徑 0.15 m的鍍鋅鋼管或耐壓 PVC軟式透水管。采用對路基切槽預埋管道,管道安裝完成以后切槽采用混凝土封閉。集水井蓋采用集中預制,井蓋上設置多個 3 cm×10 cm的泄水孔。在集水井身混凝土強度達到設計強度后安裝集水井蓋板。

2.2 地面排水溝

地面排水溝分為路堤坡腳外的排水溝、側溝、平臺截水溝、天溝及排水溝、坡面排水槽等。地面排水溝在施工時要選好排水溝的排水方向,施工材料應滿足設計要求;路堤坡腳外的排水溝、側溝在路基完成后施工;平臺截水溝與護坡同時施工,施工應注意在急流槽位置與吊溝連接。坡面排水槽與坡面防護同時施工,排水槽每隔 15 m設置一道。

排水工程嚴格按照設計圖紙施工。砂漿采用拌合機拌合,做到砌體砂漿飽滿,石料尺寸選配合理,強度滿足要求,石料顏色一致,勾縫采用凹縫,墻面平整、美觀。挖方段的天溝,以及路基填筑的臨時排水工程,盡量在雨季到來之前完成。

施工工藝流程為施工準備→溝槽開挖→溝底鋪砌→溝幫砌筑→勾縫→溝頂抹面→竣工。

漿砌圬工采用擠漿法施工。天溝的位置、尺寸要求符合設計要求,出水口牢固,以防被雨水沖塌并且與其它排水設施平順銜接,排水溝的線形平直、圓順,排水溝的位置、坡度、長度符合設計要求,如因縱坡過大致使水流速大于溝底、溝壁的容許沖刷流速時,對邊溝采取加固措施。

3 基床表層瀝青混合料防水層施工工藝

3.1 主要機械設備配置

自卸汽車、鋼筒式壓路機、振動壓路機、輪胎式壓路機、瀝青混凝土拌合設備、瀝青混凝土攤鋪機。

3.2 施工方法及工藝

3.2.1 施工準備

1)施工前應做好瀝青混凝土用原材料的備料工作,原材料各項指標應符合規(guī)范和設計的要求。

2)拌合場內不同規(guī)格的礦物料應分別堆放,細集料堆放應有防止雨淋措施。

3)瀝青混凝土必須采用廠內集中攪拌。

4)在大面積填筑前,應根據初選的攤鋪、碾壓機械及試生產出的瀝青混凝土,進行現場攤鋪壓實工藝試驗,確定生產配合比、松鋪厚度、碾壓工藝、機械配套方案、施工組織。試驗段長度不宜小于 100 m。

5)基床表層瀝青混凝土攤鋪前應檢查基床表層級配碎石或級配砂礫石層幾何尺寸,核對壓實標準,不符合標準的應進行修整,達到驗收標準。

6)基床表層瀝青混凝土施工必須有施工組織設計,保證合理的施工工期。不得在氣溫低于10℃、雨天、路面潮濕的情況下施工。

7)熱拌瀝青混凝土的施工溫度宜按試驗確定,無條件的應按瀝青強度、氣候條件參照相關技術條件要求。

3.2.2 基床表層瀝青混凝土配合比設計

1)瀝青混凝土的礦料級配應符合設計要求。

2)采用馬歇爾試驗配合比設計方法。瀝青混凝土的馬歇爾穩(wěn)定度、流值、孔隙率、瀝青飽和度等指標應符合設計要求,并具有良好的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、防滲水性能等,其技術指標應符合設計要求。

3)瀝青混凝土配合比設計通過目標配合比設計、生產配合比設計及生產配合比驗證三個階段,確定礦料級配、最佳瀝青用量。

3.2.3 基床表層瀝青混凝土拌制

1)瀝青混凝土在拌合廠采用拌合機械拌制。

①拌合廠的設置必須符合國家有關環(huán)境保護、消防、安全等規(guī)定。

②考慮交通堵塞等因素,盡可能縮短拌合廠與工地的運輸距離,確?；旌狭蠝囟认陆挡怀^要求,且不致因顛簸造成混合料離析。

③各種集料必須分隔儲存,細集料場地應設防雨頂棚,料場和場區(qū)道路應硬化,嚴禁泥土等污染集料。拌合廠應做好完整的排水設施。

2)瀝青混凝土采用間歇式拌合機,拌合機的拌合能力應滿足施工進度要求。

3)瀝青混凝土的生產溫度宜符合熱拌瀝青混凝土施工溫度表中的有關規(guī)定。烘干集料的殘余含水量不得大于 1%。

4)瀝青混凝土出廠時應逐車檢驗其質量和溫度,記錄出廠時間,簽發(fā)運料單。

3.2.4 基床表層瀝青混凝土運輸

1)瀝青混凝土采用自卸車運輸(區(qū)間狹窄地段采用小機動翻斗車倒料),不得在級配碎石或級配砂礫石路面上急剎車、急掉頭,應勻速行駛,避免對級配碎石或級配砂礫石層造成損傷。

2)運輸車輛每次使用前后必須清掃干凈,車廂板上涂一薄層防止瀝青粘結的隔離劑或防粘結劑,但不得有余液積聚在車廂底部。從拌合機向運料車上裝料時,應多次挪動汽車位置,平衡裝料,減少混合料離析。運料車運輸混合料應覆蓋,保溫、防雨、防污染。夏季運輸時間短于 0.5 h時可不加覆蓋。

3)在運輸過程中如發(fā)現有瀝青結合料沿車廂板滴落時,應采取措施予以避免。

4)運料車每次卸料必須倒盡。

3.2.5 基床表層瀝青混凝土攤鋪

1)站線瀝青混凝土防水層采用瀝青攤鋪機攤鋪,攤鋪機的受料斗應涂刷薄層隔離劑或防粘結劑。區(qū)間瀝青混凝土防水層采用人工配合小型機具攤鋪,或特制設備攤鋪。

2)攤鋪機開工作業(yè)前應提起 30～60 min預熱熨平板至不低于100℃。鋪筑過程中應選擇熨平板的振搗或夯錘壓實裝置具有適宜的振動頻率和振幅,以提高路面的初始壓實度。熨平板加寬連接應仔細調節(jié)至攤鋪的混合料沒有明顯的離析痕跡。

3)攤鋪機必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪,不得隨意變速或中途停頓和頻繁收起擋料板,以提高平整度,減少混合料的離析。攤鋪速度宜控制在 2～6 m/m in。當發(fā)現混合料出現明顯的離析、波浪、裂縫、拖痕時,應分析原因,予以消除。

4)攤鋪機應采用自動找平方式,可采用鋼絲繩引導、平衡梁或雪橇式等攤鋪厚度控制方式。

5)瀝青混凝土的松鋪系數應按工藝試驗確定。

6)在局部機械作業(yè)不能到位部分可采用人工攤鋪。人工攤鋪混合料應符合下列要求:①瀝青混凝土宜卸在鐵板上,攤鋪時應扣鍬布料,不得揚鍬拋甩。鐵鍬等工具宜沾防粘劑或加熱使用。②邊攤鋪邊用刮板整平,刮平時應輕重一致,控制次數,嚴防集料離析。③攤鋪不得中間停頓,并加快碾壓。如不能及時碾壓時,應停止攤鋪,并對卸下的瀝青混凝土覆蓋保溫。④低溫施工時,每次卸下的混合料應及時覆蓋保溫。

3.2.6 基床表層瀝青混凝土碾壓

1)應配備適合于現場條件的壓路機,選擇合理的壓路機組合方式及初壓、復壓、終壓的碾壓步驟,以達到最佳的碾壓效果。低溫、風大、薄層碾壓時壓路機數量應適當增加。

2)壓路機應以慢而均勻的速度碾壓,壓路機碾壓速度應符合規(guī)范要求,壓路機的碾壓線路、方向不應突然改變,導致混合料推移。

3)壓路機的碾壓溫度應符合規(guī)范的有關要求。在不產生嚴重推移和裂縫的前提下,碾壓在盡可能高的溫度下進行,不得在低溫狀況下作反復碾壓。

4)壓路機不得在未碾壓成型的路段轉向、掉頭、加水或停留。初壓應緊跟攤鋪機進行,并保持較短區(qū)段。復壓緊跟初壓后進行,不得隨意停頓,碾壓長度宜控制在 60～80 m內。終壓緊跟復壓后進行,且不少于2遍,至無明顯輪跡為止。

5)在當天成型的瀝青混凝土路面上不得停放各種機械設備或車輛,不得散落礦料、油料等雜物。

6)壓路機壓不到的地方,采用振動夯板或熱的手錘把瀝青混凝土充分夯實,已經壓實過的路面不得修補表皮。

3.2.7 基床表層瀝青混凝土接縫

1)瀝青混凝土接縫必須緊密、平順,不得產生明顯的接縫離析。上下層縱縫應錯開 15 cm(熱接縫)或30～40 mm(冷接縫)。相鄰兩幅及上下層的橫向接縫應錯開 1 m以上。

2)橫向接縫可采用斜接縫、階梯形接縫或平接縫形式。

4 路基防排水工程施工技術要點

1)路基排水工程應及時實施,防止施工期間因地表水及地下水的侵入而造成路基松軟或坡面坍塌。

2)排水設施的結構形式、截面尺寸、材料規(guī)格以及平面位置、縱坡、鋪砌厚度、平整度必須滿足或符合設計要求。當路基單側或兩側匯水面積較大,施工應嚴格按照設計采用的截面尺寸施工,不得隨意更改水溝截面、位置、設置長度等。

3)砌體 、混凝土所用材料 (水泥 、砂、石 、鋼筋)、土工合成材料的品種、規(guī)格、質量要符合設計要求,進場時應經檢驗合格方可用于施工。

4)新設排水系統(tǒng)應確保排水的順暢,注意各排水工程間的順接,杜絕排水系統(tǒng)存在局部的堵塞、突變、急陡急拐等現象,注意臨時排水設施宜與永久性排水設施相結合,并與原有地表排水系統(tǒng)相適應。排出的水不得損害路基及附近建筑物地基、道路和農田。路塹側溝的水流,原則上不得經隧道排出。

5)所有排水溝渠應從下游出口向上游開挖。路塹施工應先做好塹頂截、排水,并經常檢查防止?jié)B漏。塹頂為土質或含有軟弱夾層的巖層時,天溝應及時鋪砌或采取其他防滲措施。

6)天溝、側溝、吊溝及其他引、截、排水設施,應按設計放樣施工,并應符合下列規(guī)定:①溝基穩(wěn)固,排水溝嚴禁設在未做處理的廢渣、棄土上。②溝形整齊,溝坡、溝底平順,溝內無浮土及雜物。③水溝排水不得對路基產生危害。④天溝、吊溝應挖在原地面以下,不應在地面坑凹處通過;當需要通過時,應按照路堤填筑壓實的要求將坑凹填平,然后挖溝,并應放止填土沉降變形。

7)滑坡地段地面排水工程施工應先做好滑坡體外的截、排水溝,并隨開挖隨鋪砌。對施工用水應嚴加管理,防止流入滑坡體內?；麦w上不得積水,裂縫應夯填密實,洼地應整平壓實。

8)路基本體防、排水系統(tǒng)的施工質量直接影響路基的安全、穩(wěn)定,施工中應嚴格控制路基各部分(線間排水、電纜槽及護肩防排水、坡面排水槽、排水盲溝、瀝青混凝土、土工膜防水層、泄水孔預留等)防、排水工程的質量及其之間的銜接,避免局部積水、漏水現象,降低路基(特別是基床)的強度及穩(wěn)定。

9)施工中發(fā)現現場地形、地質情況、地表水、地下水變化與設計不符時,特別是危及路基安全或存在安全隱患時,應及時通知修改設計,并做好臨時處理措施。

5 結束語

水是工程的天敵,特別對于路基工程來說更是如此,如何防止或減輕水對路基工程的危害,是路基施工過程中永恒的話題,往往一個細小環(huán)節(jié)的疏漏,可能就會導致嚴重的工程質量隱患,武廣客運專線認真吸取了其它客運專線排水系統(tǒng)不完善的教訓,在工程驗收前,全線組織了多次認真、詳細的排查,對路基防排水存在或遺留的問題進行徹底的整改,最大程度地消除了安全質量隱患,這一點經驗值得在其他工程項目中進行推廣。

[1]杜永昌.高速與客運專線鐵路施工工藝手冊[M].北京:科學技術文獻出版社,2008.

[2]中華人民共和國鐵道部.鐵建設[2007]85號 客運專線無砟軌道鐵路工程施工質量驗收暫行標準[S].北京:中國鐵道出版社,2007.