东北高寒地区高水位路堑排水系统施工分析

王鑫（中铁十二局集团有限公司，山西　太原　030024）



东北高寒地区高水位路堑排水系统施工分析

王鑫
（中铁十二局集团有限公司，山西太原030024）

摘要：以吉林至珲春客运专线图们北站油专线的施工为例，从临时排水、路堑边坡排水、路基基床排水及出水口保温方面，对施工中的各项排水措施进行了详细介绍，并总结了路基施工中排水系统的控制重点，解决了该专用线高水位路堑的排水问题。

关键词：排水措施，路堑，支撑渗沟，路基，排水系统

0　引言

众所周知，我国东北吉林地区冬季漫长，年平均气温为3℃～5℃，冬季最冷气温为- 30℃以下。对于高寒地区，季节性冻胀是对路基破坏的最大因素，特别是对于高水位路堑，如果施工中的排水问题未得到良好的解决，将来通车可能会造成不均匀沉降，存在行车隐患。本文以吉林省吉图珲客专图们北站油专线的施工过程为例，简单介绍各项排水措施，解决排水问题，降低施工成本。

1　概述

吉林至珲春客运专线图们北站油专线起止里程为YZDK0 + 02.87～YZDK0 +450，长423.13 m，该段路基地下水位较浅，地下水埋深为1.5 m～3.5 m，路堑开挖深度为5 m左右，为地下水路堑。地下水主要为空隙潜水，主要赋存第四系砂类土和碎石土中，受大气降水及地表水的渗入补给，地下水位随季节变化。该段路基位于东北高寒地区，最大冻深1.81 m。

2　临时排水措施及地基处理

2.1临时排水措施

该段路堑开挖过程中，原地面开挖3 m左右路基面基本出水，路堑平均开挖深度约5 m，为了保证施工过程中路基的施工质量，必须解决施工过程中的临时排水，通过现场路堑开挖过程中边坡出水量的大小，在路堑开挖线外侧根据路堑长度设置了4个临时降水井，将路堑开挖过程中的边坡渗水引入临时降水井中，该段地势较低且距离自然水沟较远，需设置高压水箱提高水位，将临时降水井中的水采用水泵抽入高压水箱中，通过高压水箱将水排入附近自然水沟中。该段路基施工安排在夏季施工，确保临时排水系统的畅通（见图1）。

图1　临时排水措施布置图

高压水箱的高度根据水箱距离自然水沟的距离L（即埋设引水管的长度）和水流速度以及水管流水摩擦损失系数等各项数据推算而得。

2.2地基处理

为了保证路基基床的整体施工质量，基床底层1.5 m范围内换填渗水土，基床表层换填0.3 m厚的A，B组填料，基床底层顶面铺设0.2 m厚的中粗砂，中粗砂间夹一层复合土工膜隔断层。

3　路堑边坡排水措施

3.1边坡排水系统

路堑边坡顶部设置截水天沟，防止雨水天气地表水流入路基范围内，在路堑边坡拱形骨架主骨架中间设置支撑渗沟，支撑渗沟接入路堑两侧平台处截水渗沟。

3.2支撑渗沟结构尺寸

为了保证支撑渗沟排水措施在冬季排水，有效结合该段路基处冻结深度为1.81 m，确定支撑渗沟的深度为：1.81 m（冻结深度）+0.25 m =2.06 m。支撑渗沟断面采用矩形，宽1.2 m，两侧及尾端设置厚0.1 m的无砂混凝土板。基础采用0.3 m厚的M10浆砌片石，最下层基底铺C25混凝土防水层。支撑渗沟内填充干砌片石，支撑渗沟顶部设0.3 m厚的浆砌片石（见图2）。

图2　支撑渗沟横断面图（单位：m）

3.3支撑渗沟的施工

支撑渗沟沿线路方向一般每隔10 m设置一道，如果边坡渗水量较大区域可根据实际情况减小间距，支撑渗沟的施工顺序应从坡脚处向坡顶段施工，开挖一小段完成一小段，保证施工过程中边坡的稳定。

1）测量放样：沿线路方向先将拱形骨架主骨架位置现场放样，根据支撑渗沟设置间距、结合支撑渗沟位于拱形骨架主骨架之间的要求，将支撑渗沟位置现场放样并采用白灰线标示出边界。2）沟槽开挖：为了防止较高含水量边坡土坍塌，渗沟沟槽开挖采用人工开挖，开挖一小段立即将两侧无砂混凝土预制板安装到位，安装无砂混凝土板时先在板后铺设一层透水土工布，并采用撑托将两侧无砂混凝土板撑固牢靠。3）基础施工：基础采用M10浆砌片石砌筑，在无砂混凝土板的防护下逐段铺设基础浆砌片石。4）填充干砌片石并封顶：在已砌筑好的沟槽内填充干砌片石，并采用0.3 m厚的浆砌片石封顶。

4　路基基床两侧排水措施

4.1基床两侧排水系统

路基面地表水通过基床两侧设置的矩形侧沟引排，路基基床范围内地下水通过侧沟靠线路外侧设置截水渗沟引排，使路基基床范围内地下水位降低，截水渗沟每隔30 m设置一处检查井，在截水渗沟端头线路左侧路基外侧设置一个25 m×25 m，深3.5 m的蒸发池。用C30钢筋混凝土管将右侧截水沟中水引入左侧集水井中，采用C30混凝土引水管将水从检查井引到左侧蒸发池中，考虑到以上排水系统在冬季排水畅通，引水管埋深在冻结深度以下不小于0.25 m，坡度不小于4‰，并在引水管出口采取保温措施。

4.2截水渗沟的构造

截水渗沟沟宽1.2 m，沟深2.51 m，沟底基础采用C25混凝土基础管座，基础顶面两侧向中心设置4%的排水坡，管座中心设凹槽用于定位φ315 mm PVC带孔双壁波纹渗水管，沟两侧壁设置0.1 m厚的无砂混凝土预制板，无砂混凝土预制板内侧及沟顶以下0.2 m处四周铺设透水土工布，土工布内填充洗净碎石，土工布包裹完毕后顶面铺设0.2 m的洗净碎石，沟顶面采用与侧沟平台同厚度（0.3 m）的M10浆砌片石封顶。

4.3截水渗沟的排水原理

截水渗沟将路基边坡支撑渗沟的水以及路基基床高水位地下水通过无砂混凝土预制板过滤后进入洗净石中，通过土工布和洗净碎石的二次过滤，将水渗入φ315 mm PVC带孔双壁波纹渗水管中，带孔双壁波纹渗水管将所有汇集水引入检查井中，用C30钢筋混凝土管将水从检查井引到蒸发池中。以上各种引水管的埋设深度都在该段路基所处位置的冻结深度以下，保证了高寒地区排水系统的畅通。

截水渗沟的结构是决定该段地下水路堑排水畅通的关键，截水渗沟的施工质量是水下路堑排水畅通的有利保障。截水渗沟将水源通过无砂混凝土板和土工布及洗净碎石的二次过滤，保证了PVC带孔双壁波纹渗水管长期排水畅通，从而解决了排水管排水过程中的弊病。

每隔30 m设置检查井用于铁路运营后期排水系统的检查与维修。

5　排水系统出水口的排水措施

路基侧沟主要用于排地表水，侧沟的出水口直接接入填方段的路基排水沟，通过排水沟引入自然水沟中。

路基基床两侧截水渗沟主要用于降低基床范围内地下水和引排边坡支撑渗沟水源，截水渗沟要保证高寒地区冬季排水畅通，因此沟底相对自然水沟高差较大，无法直接引排，如果采用泵站强排，会大大的增加后期运营费用，综合以上各种原因，在截水渗沟端部靠路基左侧设置一个蒸发池，将截水渗沟的水引入蒸发池中。

5.1保温出水口

为了保证冬季排水畅通，渗沟出水口采用保温出口。保温出口选择在距线路一定距离，地势开阔，落差大，而且朝阳避风的地点，形成一个既能保温又能泄水的蓄水带，自然向低洼处排水。

C30钢筋混凝土引水管上夯填粘性土，其厚度为2.1 m（考虑埋深不小于冻结厚度+0.25 m），引水管渗入蓄水带不小于2.0 m，蓄水带为片石码砌，顶部应高出管顶0.5 m，片石顶部及前后设0.30 m厚碎石垫层，并在碎石垫层顶部及前部外侧铺2层XPS保温板（厚0.1 m）（见图3～图5）。

图3　保温出口纵断面图（单位：m）

图4　A—A剖面（半平面）图（单位：m）

蓄水带保温出口设置在蒸发池边坡上，保温出口纵向设干砌片石出水口，出水口平面为梯形，其干砌片石厚度不小于0.5 m。

5.2蒸发池

蒸发池底面25 m×25 m，深3.5 m，边坡坡率为1∶1.5，底面和坡面采用0.3 m厚的M7.5浆砌片石铺砌，下铺0.2 m厚的中粗砂，中粗砂间夹一层复合土工膜隔断层。路基两侧截水渗沟的水通过引水管汇集到蒸发池中，蒸发池中的水通过空气对流作用原理将部分水分蒸发到大气中，形成了蒸发池的降水作用。在蒸发池顶部四周设置1.0 m高，0.6 m厚的浆砌片石防护墙，并在墙顶设置防护栏杆。

图5　B—B剖面（横断面）图（单位：m）

6　排水系统的控制重点

路堑开挖过程中的临时排水措施是决定路堑开挖成败的关键，要严格按要求进行施作临时排水设施。

支撑渗沟和截水渗沟的深度以及钢筋混凝土引水管的埋设深度不小于最大冻结深度+ 0.25 m，并做好出水口保温措施，此条件是地下水排水系统冬季畅通的决定性因素。

无砂混凝土板、洗净碎石及土工布要按要求施作，此要求是保证地下水排水系统管路长期畅通的基本条件。

7　结语

吉图珲客专位于东北高寒地区，高寒地区的路基排水系统一直是高寒地区路基施工的难题，特别是高水位路堑工程的排水措施，我部在该段地下水路堑的施工过程中与设计人员一起在现场边施工边实验，通过实践及时修改个别设计细节，既解决了该专用线高水位路堑的排水问题，又大大的节省了施工成本。

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

中图分类号：U416.13

文献标识码：A

文章编号：1009-6825（2016）06-0152-03

收稿日期：2015-12-11

作者简介：王鑫（1988-），男，助理工程师