高速公路下穿铁路渗透排水生态技术施工总结.pdf

82 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i ng 文章 编号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 2 ) 0 7 0 0 8 2 0 3 高速公路下穿铁路渗透排水生态技术施工总结 田 军 ， 高 健 ， 王兴璐 ， 冯 立 ( 中铁三局集团 第五工程有限公 司 ， 山西 榆次0 3 0 6 0 0 ) 摘 要 ： 商周 高速公路 结合 当地 工程 地质 和水 文地质 条件 ， 提 出设 置 下挖 通道 降低路 基 高度 的 思路 ， 采 用 渗 透排 水技 术解 决 了下挖 通 道的排 水 问题 。该技 术不仅 降低路 基 高度 ， 减 少永 久征地 面积 和绿化 面积 ， 进 而减少路基防护的费用及其附属工程的费用， 而且充分保护 了耕地 资源， 具有非常显著的经济、 社会、 环保 效益 ， 推 动 了生 态化低路 基 高速公 路建设 的 发展 。 关 键词 ： 渗 透排 水施 工 下沉 中 图分 类号 ： U 2 1 6 4 1 4 文献标 识码 ： A D O I ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 1 9 9 5 2 0 1 2 0 7 2 4 1 工 程 概 况 二 十一 世纪 ， 生 态环 保 成 为 人类 共 同关 注 的热 门 话题 ， 世界各国各行各业的建设 中都在考虑绿色环保 问题 。如何在 高速 公 路建 设 中合 理利 用 资 源 、 保 护 环 境 、 美化环境 ， 成为我们思考的内容 。运用地下水线性 渗透 的原理推 动 生态 化低 路 基 高 速公 路 的发 展 ， 可 为 生态化发 展和工程 建设带来 巨大 的收益 ， 并贯彻 了 “ 安 全 舒 适 、 资 源 节 约 、 环 境 友 好 、 便 于 养 护 、 经 济 合 理 ” 生态 化 发展 的理念 。 商周高速公路二期工程 ， 下穿陇海铁路挖方段里 程 为 K1 1 + 4 9 9 一 K l 2+ 3 6 1 ， 全 长 8 6 2 i n ， 最大挖 深 7 5 m。根据总体布置方案 ， 在挖方段路基 两侧土路肩处 设置 矩 形 排 水 沟 ， 在 K 1 1+9 2 4( 挖 方 最 低 点 ) 处设 置 1 0 m 的导 流涵洞 ， 在 K I I+ 9 2 4西侧路 基外 1 5 i n处 设 置集 水井 。路侧 边 沟 与 K 1 1+9 2 4处 的导 流 涵洞 连 接 ， 导流涵洞通过暗埋管道与集水井连通 。集水井旁 边 设置 排水 泵站 ， 并通 过矩 形 排水 渠 ( 1 5 1T I 1 2 m) 连接集 水井 和 K 1 1+ 0 7 8处 的康林沟 。 集水井 内径 1 8 I 1 1 ， 深 2 0 IT I ， 第一节高度为 7 m， 壁 厚 1 5 0 c m， 第 二节高 度 为 1 3 m， 壁 厚 1 4 0( 3 m。距 离集 水井 的 中心 7 1 6 n l 处 有 一 眼渗 井 ， 直径 2 5 c m， 深 度 42 6 m 2 高速公路渗透排水 生态技术 渗透系统 的排水方式由集水井的雨量控制功能决 定 。在非 雨季 正 常降 雨 时 ， 将 引道 范 围 内短 时 间汇 集 收稿 15 1 期 ： 2 0 1 2 - 0 2 0 2 ； 修 回15 1 期 ： 2 0 1 2 - 0 4 0 1 作者简介 ： 田军 ( 1 9 7 2 一) ， 男 ， 宁夏中宁人 ， 高级 工程师 。 的雨水经过雨水井的初步过滤、 沉淀， 由横向排水系统 引入集 水井 内 ， 在 集水 井 内经 过二次 沉淀 过滤 ， 通过 渗 井 内人工材料吸附及土壤渗滤进入井底透水层 ， 将雨 水 透过过 滤层 渗入到 地下 ， 补给地 下水 ， 同时集 水井兼 具蒸 发池作 用 ， 向上蒸 发进 入 大气 。 如果 进入 雨季 ， 大量 降水 无法完 全渗 透 ， 当水位 达 到一级警戒值时集水井 内排水泵 自动启动排水， 水位 再高至二级警戒线时启 动第二套排水泵 ， 若水位再上 升 至三 级警戒 线 时 ， 两套 泵 同时启动 排水 ， 见 图 1 。 室外 图 1 集水井三级警戒线 3 高速公路渗 透排水 生态技术施 工工艺 地坪 3 1渗 井施 工 渗井施 工 主要 工 序 见 图 2 ， 集 水井 与渗 井位 置关 系示 意 图见 图 3 。 3 1 1 钻 井 钻井钻进方法采用正循环钻进 ， 钻机采用回转 钻 机 ， 钻头采用钢齿牙钻头 。井孔钻进时防止坍孔 、 孔倾 斜 ， 并做 好钻进 过程 中土 样 的采集 。 3 1 2物 探 测 并 钻进到设计高程后进行物探测井， 利用自然电位、 视电阻率 、 梯度参数 曲线确定含水层 、 岩性 、 深度 、 埋 2 0 1 2年第 7期 高速公路下穿铁路渗透排水生态技术施 工总结 8 3 图 2渗井施 工工序 图 3 集 水井 与 渗 井 纵 断 面 位 置 示 意 深 、 富水性等地质条件 ， 绘制地质柱状 图与大样资料 ， 与设 计 资 料 对 比 后 ， 核 实 井 管 安 装 尺 寸 ， 以 便 井 管 安装 。 3 1 3 井 管安 装 按 照地层 柱状 图和 井 管结 构 尺寸 进 行 丈 量 ， 编 好 序号， 将滤水管与井管焊接好 ， 按顺序排列在钻机前 。 下 管前将 井 管 中泥浆换 稀 ， 但 不 可 向井 孔 内加入 清水 ， 换稀的泥浆相对密度一般为 1 1 。钢制井管安装采用 对 口加箍焊接法 ， 取水段每层滤水管上下安装一组扶 正器 。 3 1 4填 砾及 封孔 止 水 1 ) 投 填 滤料 。滤料 采 用 优质 石 英 砂 ， 要 经 两 次筛 分 ， 粒径控制在设计要求范 围内， 清水 洗净后方 可填 充 。投填 滤 料要 求 速 度缓 慢 ， 从 井 管 外 反水 填 砾 。每 填入一定数量的过滤料要等待一段时间使其充分沉淀 后用 测锤 测 量填 入高度 ， 计算 其所 达 到 的位 置 ， 保证 滤 料投填质量。 2 ) 封 孔 止水 。选 用 优 质 红 黏 土揉 成 23 e m 土 球 ， 黏土球 必 须揉 实 ， 外 表稍 干 ， 内部湿 润 、 柔软 。投 填 速 度不宜 过 快 ， 应 大小 掺杂 填人 。每投 填 1 2 m测 量 一 次 ， 投填 厚度 控制 在 2 0 m， 黏 土球 数量 要 备足 ， 应 比 计算量 大 2 5 。井 口封 闭采 用 黏 土封 闭 ， 封 闭 时将 黏 土捣成碎块填入井孔至井 口， 并夯实 ， 如有特殊要求时 采用混 凝 土浇 筑封 闭 。 3 1 5 洗 井 为了彻底清除钻井过程中孔内岩屑等对含水层的 封堵 ， 同 时抽 出滤水 管周 围含 水层 中泥浆 和粉 、 细砂 等 沉淀 ， 以保 证含 水层 出水 通 畅 ， 本工 程采 用深 井潜水 泵 振荡抽 水 洗井 及活 塞洗井 。 活塞洗井 ， 洗井时应从第一层含水层开始， 每拉清 一 层 再拉 下一 层 ， 活塞 在 井 内 停 留 时 间不 宜 过 长且 活 塞不 宜制 作 的太 大 ， 以 防沉 淀 沙 粒 淤住 。活 塞 提升 速 度控 制 在 0 61 2 m s 。洗 井 时 间应 根据 含 水 层 结 构 、 滤水 管结构 、 钻 进 时 间长 短 等 因素综 合 考 虑 ， 用 活 塞洗 井 时不 可强力 抽拉 ， 否则 很容 易破 坏滤 水丝 间隙 ， 导致 涌 沙 。 3 2集水 井施 工 3 2 1 施 工 工 艺 流 程 平 整场地 一测 量放 线 一 开 挖 基 坑一 铺砂 垫 层 、 挖 刃脚土模一施工刃脚一集水井制作一布设降水井点或 挖排 水 沟一抽 出垫木一 集水 井下 沉一 下沉 到位一 控制 地 下水 封底 。 3 2 2 开挖 集水 井开 挖采 用 小 型挖 机 在 集 水 井 内作 业 ， 机 械 开挖。4 6人 ， 人工配合开挖刃脚以下 的土方。弃土 由 吊车 和塔 吊一 同 吊运 ， 吊运 至 地 面 由装 载 机 或挖 机 装 土 ， 自卸汽 车运 输到弃 土 场 。 3 2 3 下 沉 1 ) 抽 除 支 承 垫 木 。 应 在 井 壁 混 凝 土 达 到 设 计 强 度以后 ， 分区、 依次 、 对称、 同步地进行 。每次抽去垫木 后 ， 刃脚 下应 立 即用 砂 或 砾砂 填 实 。定 位 支 点 处 的垫 木 ， 应最后同时抽 出。 2 ) 挖 土下 沉 。挖 土下 沉 时 ， 应 分层 、 均 匀 、 对称 地 进行 ， 使其能均匀竖直下沉 ， 不得有过大的倾斜。一般 情 况 ， 不 应从 刃脚 踏 面 下 挖 土 。如集 水 井 的下 沉 系数 较 大时 ， 应先 挖井 底 中间部 分 ， 沿 集水 井刃脚 周 围保 留 土堤 ， 使 集水 井 挤 土 下 沉 ； 如 集 水 井 的 下 沉 系 数 较 小 时 ， 应采取其他措施 ， 使集水井 不断下沉 ， 中间不应有 较长时间的停歇 ， 亦不得将井底开挖过深。 3 ) 沉降观测。在集水井四周应设沉降观测点 ， 应 加强下沉过程中的观测 ， 要求每班至少测量两次 ， 并应 在每次下沉后进行检查 ， 如发现倾斜 、 扭曲 ， 应随时纠 正 。为 防止 突沉 ， 应均 匀挖 土 。 4 ) 控 制要 点 。 下沉 过 程 中 ， 除 防止 集水 井 的 不 均 匀下 沉及 突沉 ， 还 应特 别 强 调 防止 集 水 井 的扭 曲变 铁道建筑 形。井内挖土时应严格控制挖土厚度 ， 先 中间后 四周 ， 均匀 对称进 行 。并根 据需 要 留有土 台 ， 逐层 切 削 ， 使集 水井均匀下沉 。在下沉过程中应随时观测集水井的 位置 和方 向 ， 发 现与 设 计 位置 有 过 大 的偏 差 应 及 时 纠 正。集水井倾斜时的纠正方法 ： 在集水井高的一侧集 中挖 土 ， 低 的一侧 回填砂 石 ， 在 集水 井高 的一侧 加重 物 或用高压射水冲松土层 ， 必要时可在渗透井顶面施加 水平力扶正。集水井下沉 困难采取的措施 ： 可提前 浇筑上一节集水井 ， 以增强集水井 自重 ， 或在集水井顶 上压重物迫使集水井下沉。在施工过程中尽量使外壁 光 滑 ， 也 可在 井壁 内埋 设高压 射水 管组 ， 利用 高压 水流 冲松井 壁 附近 的土 ， 且 水流沿 井壁 上升 而润 滑井壁 ， 减 小阻力 。另外采用泥浆润滑套 ， 压气沉井法也可 以有 效 提高 集水 井下 沉速度 。 3 2 4 封底 排干井 内积水 、 清除浮泥才能进行封底。浇筑混 凝 土前 将井 壁底 部混凝 土 浇筑范 围凿 毛并 在 四周 均匀 植 入 两排 钢筋 ， 排距 1 0 0 e m， 根距 8 0 c m， 植 人井 壁 2 0 e m， 外露 6 0 c m。浇筑 封底 混凝 土时 ， 为 防止 集水 井 不 均匀下沉 ， 在软土层中封底宜分格对称进行 ， 刃脚下应 切实 填严 ， 振捣 密 实 。在 封底 混 凝 土 未 达 到设 计 强 度 以前 ， 应从 封底 以下 的集 水 井 中不 间断 地 抽 水 。停 止 抽水 时 ， 应 考 虑 集 水井 的抗 浮稳 定 性 ， 并 采 取 相 应 的 措施 。 3 3雨水 井施 工 3 3 1 施 工 工 艺 施工放样一开挖坑槽 一 素土夯 实一绑扎钢筋安 装模板一浇筑混凝土一安装雨水篦一养生。 3 3 2施 工操 作要 点 1 ) 基槽开挖时不能超挖， 要人工配合机械开挖 ， 以 保证 基坑有效 尺寸 。槽底高 程的允许偏差 为 - I- 2 0 m m。 2 ) 开 挖 完 毕 ， 要 求 夯 实 达 到 设 计 要 求 的承 载 力 ， 如果不能满足要求时可以采取换填碎石或掺加石灰的 方式 达 到地基 承载力 要求 。 3 ) 钢 筋 绑 扎 时注 意 预埋 在 u型槽 的钢筋 与 u型 槽钢 筋 主筋位 置不 能 冲突 。 4 ) 对 雨水 井 的顺 直度 、 稳 定 性 、 高 程 进行 检 查 ， 确 定无误后 ， 方可进行混凝土浇筑。 4 效 益 分 析 4 1 保 护耕 地资 源 采用下穿技术后原路基填筑高度降低 ， 管段附近 路基高度平均降低 3 5 m， 永久征地减少 3 2亩， 进 而 减少路基防护的费用及路基附属工程的费用。减少绿 化面积2 1 0 0 n l ， 实现了耕地资源 的充分保 护， 符合建 设节约型社会 ， 走可持续发展道路的思想。 4 2有效保 障被 交道 路正 常通行 采用 渗透排 水 生态 技 术 的排 水 措 施 ， 从 很 大程 度 上改 善 了下穿式 被交 道 路 的排 水 问题 ， 基 本 能够 杜 绝 被交 道路 通道 积水 的 问题 ， 大 大 提 高被 交 道 路 在不 良 气候 条件 下 的通 行能 力 。对于推 动沿 线地 区经济 发展 有巨大意义 ， 为高速公路建设和营运管理营造了和谐 的外部环境 ， 充分发挥了高速公路服务经济社会发展 、 服 务三农 、 服 务群众 便捷 出行 的作用 。 4 3 低 路堤使公 路 更好地 与景 观结合 低路 堤道 路与 周 围地 区的 景 观较 为 协 调 ， 对 沿线 原 有地形 、 地貌 和 自然水 土 平 衡 的破 坏 较 小 。降 低公 路 对 自然 环 境 的分 割 作 用 ， 有 利 于 生 物 多 样 性 保 护 。 低路堤高速公路的建设还便于高速公路 自身的景观设 计 ， 使人有“ 车在路上走 ， 人在画中游” 的感觉。 4 4补给地 下水 渗透排水生态技术在一定范 围内收集路表径流， 经过 有效处 理 ， 达 到 回灌标 准后对地 下水 进行 补给 ， 填 充地 下水超 采造 成 的采 空 区 ， 缓 解 地表 沉 降 。同时 还 能减少 雨水 漫 流 ， 有效 防止 水土 流失 。 5 结束语 高速 公路 生态化 建设体 现 了人类 活动 与地域 环境 的不可分 割性 ， 应全 面 考 虑 区域 内部 与外 部 的各 种 关 系 ， 尽可 能不破 坏 区域 内的土 地 、 环境 和栖 息者 的 自然 属 性 。把建设 工程 与环境 生 态工程 按 系统最优 化结 合 起 来 ， 在完成 高速公 路工 程新 建或 改造 的 同时 ， 改 良环 境 结构 、 减少 污染 的生态 工程 建设 ， 使公 路交通 设施 作 为一 种人文 景观 与周 围景 观在 更 大 范 围 内融 为 一 体 ， 形 成美 化 国土 、 保 护 自然 、 改 良环境 和抵 御灾 害 的带 状 公路 生态 系统 或 区域 交通生 态 系统 。 参 考 文 献 1 姚祖康 公路 排水 设计 手册 M 北 京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 01 2 林显锋 公路景 观生 态设 计研 究 J 公 路 交通 技术 ， 2 0 0 8 ( 4)： 1 3 5 1 3 8 3 中华人 民共和 国行业标 准 J T J D 3 0 -2 0 0 4 公路路基设 计 规 范 s 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 4 4 杜俊 旺 平原区高速公 路路堤填 土高度 的探讨 J 岩土工 程 界 ， 2 0 0 5( 9) ： 4 0 4 2 5 付延 忠 平孔排水结合铺设 E P S板整治 铁路涵上路 基冻 胀 病 害 J 铁道建筑 ， 2 0 1 0 ( 3 ) ： 3 4 3 6 ， ( 责任 审编 赵其文)