武广铁路客运专线路基防排水施工浅述

周云飞

(中铁四局集团有限公司武广客运专线 X X T JⅡ标项目经理部,长沙 410100)

客运专线铁路由于其专门为客运服务的特殊性,故对线路的安全性、稳定性和耐久性要求较高,而对于路基工程来说,防排水工程的工程质量是直接影响上述各项指标的重要因素,所以应该引起高度重视,下面结合武广客运专线施工情况,将客运专线路基防排水施工的技术要点总结如下所述。

1 路基排水工程设计

路基应有良好的排水设施,对受水浸泡易于松软的黏性土和易于软化的岩石路基,必须加强排水措施,保证路基边坡和地基的稳固。路基排水设备应设置合理,与桥涵、隧道、车站等排水设施衔接配合,并有足够的过水能力,排水设备的设置应考虑对农田失灌或冲毁。对于隔断既有地面天然排水系统和沿线农田灌溉排水设施地段,一般增设排灌涵和引排沟。为避免地表水对路基的侵蚀,路堤地段坡脚根据需要设置排水沟,路堑地段设置侧沟、天沟、边坡平台截水沟、吊沟等,基床表层顶面在线间及两侧分别设置沥青混合料及混凝土防水层(见图1)。

1.1 地表排水设施

路基排水系统,应根据当地降水量特征、汇水面积、地形和地质条件、地下水状况进行布置。路基排水设备,应与桥涵、隧道、车站等排水设施衔接配合,与水土保持及农田水利的综合利用相结合。对路基有危害的地面水,应设置侧沟、天沟、排水沟及边坡平台截水沟,将水拦截引排至路基范围以外,防止水流冲刷路基或软化地基。

1.2 路基面防排水

1)无砟轨道路基线间排水

无砟轨道路基线间排水,直线地段采用设双向排水坡的方法,无砟轨道两线之间的缺口先用级配碎石回填,其孔隙率 n≤28%,K30≥50 MPa/m,表层采用 10 cm厚 C 25混凝土封闭,并设 2%双向排水坡,道床板设 0.7%双向排水坡;曲线地段线间排水采用集水井,再通过埋设于路基内(基床表层下一定深度)的横向排水管将水引出路堤坡脚外或排水沟、路堑侧沟内。集水井和横向排水管的设置间距 50.0 m,横向排水管采用φ 150 mm镀锌钢管或高强度耐压复合材料排水管。

2)基床表面及护肩的防排水

路基基床表层及两侧护肩的防排水目的是防止地表水渗入基床,路基基床表层铺设沥青混凝土防水层(无砟轨道路基为轨道基座边缘起),厚 7 cm,且路基面做成向外的横向排水坡,干砌片石护肩下部设置拦水坎,使路基面水汇流引入边坡排水槽中排出路基坡脚外。路肩上的电缆槽、手孔均应设置泄水孔,将槽水引出经边坡排水槽排出。

1.3 地下水防排水设施

对路基有危害的地下水应根据地下水类型、含水层埋藏深度、地层的渗透性等条件及对环境的影响,选用适宜的排除地下水设施。

当地下水埋藏浅或无固定含水层时,可采用明沟、排水槽、渗水暗沟、边坡渗沟、支撑渗沟等;当地下水埋藏较深或为固定含水层时,可采用渗水隧洞、渗井、渗管或仰斜式钻孔等。

加强路堑基床的排水,当地下水最高水位高于基床换填底面时,设纵向渗水盲沟排水;当地下水最高水位低于换填底面时,采用设纵向透水管排水。渗水盲沟一般采用透水土工布包裹式盲沟,内中排水层必须是洁净的砂、卵石、砾石或碎石;透水管应采用高强、耐久的管材,如高强复合管、钢管或混凝土管等;采用经编复合土工膜或长丝复合土工膜用于路基隔水防渗。

图1 双线无砟轨道路堤地段站后附属结构物布置示意(单位:m)

1.4 过渡段基底排水

桥路、涵路等过渡段,基底为非渗水土时,在填筑级配碎石掺 5%水泥的坡脚,沿横向设置 φ 100 mm的透水管,铺设透水管时由线路中心向两侧设 4%的排水坡。

2 集水井和排水沟施工工艺

2.1 集水井

集水井是将路基表面水汇集并排入侧沟或坡面排水槽,采用 C 20混凝土浇筑。施工前熟悉施工图纸,施工前技术人员应统计各个路基段的集水井的数量、形式、位置。

集水井基础采用人工开挖,施工前按照测量出的桩位及控制轴线放出检查井的开挖尺寸。开挖过程中控制好检查井的尺寸和竖直度,施工中不允许出现超挖,对于超挖的部分采用与检查井井身同强度等级的混凝土回填。井口周围要做好防排水工作,以免雨水或施工废水流入基坑内。开挖到设计高程时应检查集水井的基底高程是否符合设计要求;并采用锤球和直尺检查检查井的竖直度和尺寸。

绑扎安装检查井的钢筋,钢筋底部采用安装混凝土预制垫块来控制钢筋位置。浇筑集水井的基础混凝土,浇筑时要注意基础的混凝土顶面高程。在基础混凝土初凝后,混凝土面上用锤球定出检查井的中心位置及控制轴线,用墨线标出井身位置。按照放样出的位置安装模板,并加固牢靠。

浇筑井身混凝土前要注意预埋直径 0.15 m的镀锌钢管或耐压 PVC软式透水管。采用对路基切槽预埋管道,管道安装完成以后切槽采用混凝土封闭。集水井盖采用集中预制,井盖上设置多个 3 cm×10 cm的泄水孔。在集水井身混凝土强度达到设计强度后安装集水井盖板。

2.2 地面排水沟

地面排水沟分为路堤坡脚外的排水沟、侧沟、平台截水沟、天沟及排水沟、坡面排水槽等。地面排水沟在施工时要选好排水沟的排水方向,施工材料应满足设计要求;路堤坡脚外的排水沟、侧沟在路基完成后施工;平台截水沟与护坡同时施工,施工应注意在急流槽位置与吊沟连接。坡面排水槽与坡面防护同时施工,排水槽每隔 15 m设置一道。

排水工程严格按照设计图纸施工。砂浆采用拌合机拌合,做到砌体砂浆饱满,石料尺寸选配合理,强度满足要求,石料颜色一致,勾缝采用凹缝,墙面平整、美观。挖方段的天沟,以及路基填筑的临时排水工程,尽量在雨季到来之前完成。

施工工艺流程为施工准备→沟槽开挖→沟底铺砌→沟帮砌筑→勾缝→沟顶抹面→竣工。

浆砌圬工采用挤浆法施工。天沟的位置、尺寸要求符合设计要求,出水口牢固,以防被雨水冲塌并且与其它排水设施平顺衔接,排水沟的线形平直、圆顺,排水沟的位置、坡度、长度符合设计要求,如因纵坡过大致使水流速大于沟底、沟壁的容许冲刷流速时,对边沟采取加固措施。

3 基床表层沥青混合料防水层施工工艺

3.1 主要机械设备配置

自卸汽车、钢筒式压路机、振动压路机、轮胎式压路机、沥青混凝土拌合设备、沥青混凝土摊铺机。

3.2 施工方法及工艺

3.2.1 施工准备

1)施工前应做好沥青混凝土用原材料的备料工作,原材料各项指标应符合规范和设计的要求。

2)拌合场内不同规格的矿物料应分别堆放,细集料堆放应有防止雨淋措施。

3)沥青混凝土必须采用厂内集中搅拌。

4)在大面积填筑前,应根据初选的摊铺、碾压机械及试生产出的沥青混凝土,进行现场摊铺压实工艺试验,确定生产配合比、松铺厚度、碾压工艺、机械配套方案、施工组织。试验段长度不宜小于 100 m。

5)基床表层沥青混凝土摊铺前应检查基床表层级配碎石或级配砂砾石层几何尺寸,核对压实标准,不符合标准的应进行修整,达到验收标准。

6)基床表层沥青混凝土施工必须有施工组织设计,保证合理的施工工期。不得在气温低于10℃、雨天、路面潮湿的情况下施工。

7)热拌沥青混凝土的施工温度宜按试验确定,无条件的应按沥青强度、气候条件参照相关技术条件要求。

3.2.2 基床表层沥青混凝土配合比设计

1)沥青混凝土的矿料级配应符合设计要求。

2)采用马歇尔试验配合比设计方法。沥青混凝土的马歇尔稳定度、流值、孔隙率、沥青饱和度等指标应符合设计要求,并具有良好的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性能、防渗水性能等,其技术指标应符合设计要求。

3)沥青混凝土配合比设计通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段,确定矿料级配、最佳沥青用量。

3.2.3 基床表层沥青混凝土拌制

1)沥青混凝土在拌合厂采用拌合机械拌制。

①拌合厂的设置必须符合国家有关环境保护、消防、安全等规定。

②考虑交通堵塞等因素,尽可能缩短拌合厂与工地的运输距离,确保混合料温度下降不超过要求,且不致因颠簸造成混合料离析。

③各种集料必须分隔储存,细集料场地应设防雨顶棚,料场和场区道路应硬化,严禁泥土等污染集料。拌合厂应做好完整的排水设施。

2)沥青混凝土采用间歇式拌合机,拌合机的拌合能力应满足施工进度要求。

3)沥青混凝土的生产温度宜符合热拌沥青混凝土施工温度表中的有关规定。烘干集料的残余含水量不得大于 1%。

4)沥青混凝土出厂时应逐车检验其质量和温度,记录出厂时间,签发运料单。

3.2.4 基床表层沥青混凝土运输

1)沥青混凝土采用自卸车运输(区间狭窄地段采用小机动翻斗车倒料),不得在级配碎石或级配砂砾石路面上急刹车、急掉头,应匀速行驶,避免对级配碎石或级配砂砾石层造成损伤。

2)运输车辆每次使用前后必须清扫干净,车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘结剂,但不得有余液积聚在车厢底部。从拌合机向运料车上装料时,应多次挪动汽车位置,平衡装料,减少混合料离析。运料车运输混合料应覆盖,保温、防雨、防污染。夏季运输时间短于 0.5 h时可不加覆盖。

3)在运输过程中如发现有沥青结合料沿车厢板滴落时,应采取措施予以避免。

4)运料车每次卸料必须倒尽。

3.2.5 基床表层沥青混凝土摊铺

1)站线沥青混凝土防水层采用沥青摊铺机摊铺,摊铺机的受料斗应涂刷薄层隔离剂或防粘结剂。区间沥青混凝土防水层采用人工配合小型机具摊铺,或特制设备摊铺。

2)摊铺机开工作业前应提起 30～60 min预热熨平板至不低于100℃。铺筑过程中应选择熨平板的振捣或夯锤压实装置具有适宜的振动频率和振幅,以提高路面的初始压实度。熨平板加宽连接应仔细调节至摊铺的混合料没有明显的离析痕迹。

3)摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,不得随意变速或中途停顿和频繁收起挡料板,以提高平整度,减少混合料的离析。摊铺速度宜控制在 2～6 m/m in。当发现混合料出现明显的离析、波浪、裂缝、拖痕时,应分析原因,予以消除。

4)摊铺机应采用自动找平方式,可采用钢丝绳引导、平衡梁或雪橇式等摊铺厚度控制方式。

5)沥青混凝土的松铺系数应按工艺试验确定。

6)在局部机械作业不能到位部分可采用人工摊铺。人工摊铺混合料应符合下列要求:①沥青混凝土宜卸在铁板上,摊铺时应扣锹布料,不得扬锹抛甩。铁锹等工具宜沾防粘剂或加热使用。②边摊铺边用刮板整平,刮平时应轻重一致,控制次数,严防集料离析。③摊铺不得中间停顿,并加快碾压。如不能及时碾压时,应停止摊铺,并对卸下的沥青混凝土覆盖保温。④低温施工时,每次卸下的混合料应及时覆盖保温。

3.2.6 基床表层沥青混凝土碾压

1)应配备适合于现场条件的压路机,选择合理的压路机组合方式及初压、复压、终压的碾压步骤,以达到最佳的碾压效果。低温、风大、薄层碾压时压路机数量应适当增加。

2)压路机应以慢而均匀的速度碾压,压路机碾压速度应符合规范要求,压路机的碾压线路、方向不应突然改变,导致混合料推移。

3)压路机的碾压温度应符合规范的有关要求。在不产生严重推移和裂缝的前提下,碾压在尽可能高的温度下进行,不得在低温状况下作反复碾压。

4)压路机不得在未碾压成型的路段转向、掉头、加水或停留。初压应紧跟摊铺机进行,并保持较短区段。复压紧跟初压后进行,不得随意停顿,碾压长度宜控制在 60～80 m内。终压紧跟复压后进行,且不少于2遍,至无明显轮迹为止。

5)在当天成型的沥青混凝土路面上不得停放各种机械设备或车辆,不得散落矿料、油料等杂物。

6)压路机压不到的地方,采用振动夯板或热的手锤把沥青混凝土充分夯实,已经压实过的路面不得修补表皮。

3.2.7 基床表层沥青混凝土接缝

1)沥青混凝土接缝必须紧密、平顺,不得产生明显的接缝离析。上下层纵缝应错开 15 cm(热接缝)或30～40 mm(冷接缝)。相邻两幅及上下层的横向接缝应错开 1 m以上。

2)横向接缝可采用斜接缝、阶梯形接缝或平接缝形式。

4 路基防排水工程施工技术要点

1)路基排水工程应及时实施,防止施工期间因地表水及地下水的侵入而造成路基松软或坡面坍塌。

2)排水设施的结构形式、截面尺寸、材料规格以及平面位置、纵坡、铺砌厚度、平整度必须满足或符合设计要求。当路基单侧或两侧汇水面积较大,施工应严格按照设计采用的截面尺寸施工,不得随意更改水沟截面、位置、设置长度等。

3)砌体 、混凝土所用材料 (水泥 、砂、石 、钢筋)、土工合成材料的品种、规格、质量要符合设计要求,进场时应经检验合格方可用于施工。

4)新设排水系统应确保排水的顺畅,注意各排水工程间的顺接,杜绝排水系统存在局部的堵塞、突变、急陡急拐等现象,注意临时排水设施宜与永久性排水设施相结合,并与原有地表排水系统相适应。排出的水不得损害路基及附近建筑物地基、道路和农田。路堑侧沟的水流,原则上不得经隧道排出。

5)所有排水沟渠应从下游出口向上游开挖。路堑施工应先做好堑顶截、排水,并经常检查防止渗漏。堑顶为土质或含有软弱夹层的岩层时,天沟应及时铺砌或采取其他防渗措施。

6)天沟、侧沟、吊沟及其他引、截、排水设施,应按设计放样施工,并应符合下列规定:①沟基稳固,排水沟严禁设在未做处理的废渣、弃土上。②沟形整齐,沟坡、沟底平顺,沟内无浮土及杂物。③水沟排水不得对路基产生危害。④天沟、吊沟应挖在原地面以下,不应在地面坑凹处通过;当需要通过时,应按照路堤填筑压实的要求将坑凹填平,然后挖沟,并应放止填土沉降变形。

7)滑坡地段地面排水工程施工应先做好滑坡体外的截、排水沟,并随开挖随铺砌。对施工用水应严加管理,防止流入滑坡体内。滑坡体上不得积水,裂缝应夯填密实,洼地应整平压实。

8)路基本体防、排水系统的施工质量直接影响路基的安全、稳定,施工中应严格控制路基各部分(线间排水、电缆槽及护肩防排水、坡面排水槽、排水盲沟、沥青混凝土、土工膜防水层、泄水孔预留等)防、排水工程的质量及其之间的衔接,避免局部积水、漏水现象,降低路基(特别是基床)的强度及稳定。

9)施工中发现现场地形、地质情况、地表水、地下水变化与设计不符时,特别是危及路基安全或存在安全隐患时,应及时通知修改设计,并做好临时处理措施。

5 结束语

水是工程的天敌,特别对于路基工程来说更是如此,如何防止或减轻水对路基工程的危害,是路基施工过程中永恒的话题,往往一个细小环节的疏漏,可能就会导致严重的工程质量隐患,武广客运专线认真吸取了其它客运专线排水系统不完善的教训,在工程验收前,全线组织了多次认真、详细的排查,对路基防排水存在或遗留的问题进行彻底的整改,最大程度地消除了安全质量隐患,这一点经验值得在其他工程项目中进行推广。

[1]杜永昌.高速与客运专线铁路施工工艺手册[M].北京:科学技术文献出版社,2008.

[2]中华人民共和国铁道部.铁建设[2007]85号 客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准[S].北京:中国铁道出版社,2007.