路基表层排水施工技术在高寒地区铁路路基施工中的应用

路基表层排水施工技术在 高寒地区铁路路基施工中的应用

胡彦锋

中铁二十局集团第四工程有限公司，山东省青岛市 266100

摘要：由于东北地处寒冷地带，冻胀会导致地基发生非均质性的变化，高铁具有行车速度、技术规范高的特点，因此对铁路运行的舒适性和施工后的变形也有较高的要求。为了确保铁路的平稳运行，应注意避免由于路基的冻结而引起的非均质性的变化。本文着重介绍在高寒地区铁路路基表层的排水施工。

关键词：高寒地区；铁路路基；防冻胀；表层排水；

1．概述

哈齐客专沿线的所有河道都属于松花江流域，该地区的地下水资源十分丰富，以孔隙型为主，部分以基岩裂缝水和压力水为主。由于地形和岩性的差异，它的埋设状况差异较大，地下水位在0~16.30 m之间，以砂类土壤为主。地下水的供给以地表径流为主，其变化幅度为1.0~3.0米。

该地区为中温带半湿润-半干旱地区。线路上最寒冷的月份平均温度都在-15摄氏度以下，按照对线路建设的气候分布来看，都属于寒冷地带。根据气象和多年观测数据的基础上，沿路的最大冻土深度分布在1.89-2.09米之间：

2.路基冻胀的产生原因和主要影响因素

2.1 冻害的产生原因

冻害，是冻害土壤在冻融期间由于冻胀而产生的一种病害。土壤中的水分在冻结的时候会迁移到冻结峰面，并不断地冻结和沉淀，形成冰，体积增加9%，引起土壤的相对移动，引起冻胀，从而引起土壤的冻结膨胀。同时，土壤在冻结处也出现了水分的迁移，使得土壤的冻胀率增加，而一旦溶化，就会引起严重的下陷。

地基发生了冻结膨胀、沉降等影响冻害的因子十分繁杂，但其最大的特点是土、温、水、力四个方面。四大因素中，气温、压力的改变是外在因素，而土壤与水分则是内在因素。这四个因素同时存在于建筑结构的冻结破坏中。在此基础上，对土壤含水量进行了分析，认为影响路基冻结破坏的主要原因是土壤含水量。土壤含水量的转移是引起路基冻结破坏的重要物理机械作用。冻结的水变成了冰，威力大减，而冰融化之后，它的承受力就会变得微不足道。由于水分的这种性质，使其具有较高的承载率，而融土的承载力大大下降。

2.2 路基填料中细粒含量对冻胀的影响

土壤中的微粒尺寸越大，土壤的表面能很低，对其的表面吸收能力越差，越难以形成毛细管，冻结时水分迁移很弱，基本不存在水分迁移而发生的聚冰现象，故冻胀系数很小，随着土壤中的微粒尺寸越小，土粒之间的毛细作用变大，孔隙毛细水越容易发生迁移，结冰，从而形成聚冰层，引起冻胀。对于 A类和 B类细填料，其细度（粒度≥0.075毫米）低于15%的卵石、碎石、粗砾、细砾，以及细粒含量小于5%的细砂，粗砂、中砂，则视为无冻膨胀填料。

2.3 路基填料中含水量对冻胀的影响

土壤湿度对路基冻胀率的影响很小，因此，在冻胀率高于初始冻胀率时，是影响路基冻胀率的主要因素。在特定土壤环境下，冻胀强度的一个重要因素就是土壤中的水分和外部环境的流动。地基的含水量分为地表水量和地下水量两大类。地表水是由地表雨水渗透到地基中的，它是由土壤的毛细管作用而持续补充的。在没有外部水源补充的封闭系统中，随着湿度的增加，填充物的冻胀率逐渐增加，但最后达到了一个稳定的值；在有外部水源补充的情况下，由于气温的变化，在非冻结带区域内的水（含较低的粘附水和自由水）将会在冻结区聚集，从而导致冰晶的体积不断增加，从而在土壤中产生冰层，从而引起土壤的膨胀，从而增加冻胀率。为预防地基冻结，应采用预防地表水分向路基渗透、降低地面水位等方法。

2.4.路基表层防排水的作用与意义

在路基基础工程施工中，采用了最低限度的高度（其高度应高于冻土深度+0.5米，长期受水路段的基坑表面处于常水位+0.5米），设置隔水层和防冻膨胀护道（在填筑的路基坡脚下设置护道，其厚度不低于2.5米，在基床的表水和地下水中，加强表水和地下水的排除（设置排水盲沟，做好地基排水工程）等措施，在一定程度上已经阻止了地下水对路基的渗析，来防止路基发生冻胀。

哈齐客专路基基床表层采用级配碎石+无砟轨道混凝土支撑层，由于路基上无砟轨道支撑层左右线分开，左右线间采用槽型结构，有排水需求。因此如何有效的阻止大气降水渗入路基本体和如何以最快的方式将表层水排出路基具有重要的意义。

3.施工概况

底座板下的横向排泄槽，间隔距离不超过四个底座板长度，而相应部位的圆形凸起则被调节成两个半圆。在基板下面的排水管道上安装有钢筋砼支架。为了防止路面的排水孔部位渗透到地基主体上，沿线长度为2米，宽度与底座板宽度相等，在其表面设有2%的水平排水坡。在线间封闭层的顶部，设置2‰的纵向坡度，将线间水引入到排水管中，从而将线间水从水平排水管中排出。

（1）轨道底座板间及两侧路基范围内设置8cm的C30纤维混凝土封水层。

（2） 路基基床表面设隔水防渗层伸缩缝

在基板和纤维砼之间设有一条纵缝，在线路方向上，每隔5米布一条横缝，宽度20mm，在该缝隙中铺上14毫米的聚氨酯密封胶，在该粘合剂的下面，用22毫米的聚乙烯棒做衬里，在该衬里下面再填充20毫米的聚乙烯。在灌聚乙烯之前采用底层涂料，底涂的有关参数和施工工艺要符合相应的要求。

（3）路基电缆槽移出路肩

《铁路路基电缆槽》[通路（2017）8401]中的盖板式电缆槽，原设计在路肩上，影响路基本体排水效果，且表面积水易积存在电缆槽，会加深路基冻胀深度，为防止冻胀对路基和无砟轨道影响，设计将电缆槽移至保温护道土上，电缆槽底部每2-3m设置排水管，可将积水通过排水管排至路基排水系统。

4.关键施工技术控制要点

4.1纤维混凝土的防裂养护要点

纤维混凝土浇筑完成，在初凝后必须及时采取覆盖塑料薄膜加湿养护，养护时间不少于7天，在大风、气温骤升或骤降的时段应停止施工。

4.2 排水通道施工要点

排水管沟在开挖时，应保证基坑的大小，在开挖过程中不能对除地基的混凝土进行破坏，施工的开口度应在白灰线范围内，其余部位进行人工进行修整。严格控制标高，随时测定开挖深度，以确定排水通道的厚度。基床表层的施工垃圾及杂物在纤维混凝土施工前要进行彻底清理，并洒水湿润，确保防水封闭混凝土与路基基床表层很好的粘结。要保证排水通道和路基搭板的排水坡度，否则将影响路基排水通道和搭板的排水通畅。

4.3 排水通道及两侧排水坡的顺接要点

线间纤维混凝土封闭层的坡度和路肩纤维混凝土封闭层的坡度必须按照设计施做，排水通道位置的纤维混凝土要比两侧的低90mm，以保证路基表面的排水通过排水通道流出。

4.4 嵌缝材料施工要点

在安装时，要注意避免胶粘剂对轨道的影响，在安装时，要对接缝的端部进行封口，以避免聚乙烯胶的损失。应保证灌浆均匀，连续，充分，并小心防止有气泡进入。灌浆后的聚乙烯胶必须牢固地粘结在缝内，不能有开裂、脱落等缺陷。

施工中遇阵雨时，应立即停止施工，已施工部位应覆盖，在下次施工前检查，如有起泡、起皱、剥落等现象，应清除后再进行施工。

4.5 电缆槽与路肩排水孔顺接要点

路基电缆槽在施工过程中，待贯通地线敷设完毕后，必须用小型夯实机械进行夯实，以免电缆槽安装后出现沉降，路肩排水管必须对准电缆槽泄水孔，要和路基防排水工程顺接，确保路基表面积水及时排出，最大限度减少路基冻胀概率。

5.结束语：

高寒地区铁路路基表面排水，必须采取有效的措施，保证排水通道、纤维混凝土和伸缩缝的施工质量，阻止路基表面水渗入路基本体，降低路基冻胀变形的概率，进而削弱冻融作用对路基的影响，以确保高速铁路的长期稳定和安全运营。

参考文献

[1]刘华等．季节性冻土区高速铁路路基填料及防冻层设置研究．中国科学院寒区旱区环境与工程研究所．

[2] 高速铁路路基工程施工质量验收标准(TB10751—2018)．