曾繁濤

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，濟南　250022)

滲水盲溝處理地下水發(fā)育路塹方法在龍煙鐵路的應用研究

曾繁濤

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司濟南設計院，濟南250022)

摘要：新建鐵路龍口至煙臺線，地下水比較發(fā)育，通過有針對性地質調查、工程地質及水文地質勘察，查明含水層的性質、埋藏深度、含水量、補給方式等，估算路塹開挖時的可能涌水量、影響范圍。比較分析鐵路地下水發(fā)育路塹處理方法優(yōu)缺點，確定王李站地下水發(fā)育路塹采用滲水明暗溝的設計方案，為本線同類地下水發(fā)育路塹設計提供借鑒。

關鍵詞：鐵路路塹；地下水；滲水盲溝；設計

1工程概況

新建龍口至煙臺鐵路位于山東半島北部，北臨渤海、黃海，線路毗鄰G206國道及煙臺的繞城高速公路，與在建的德大鐵路、既有大萊龍鐵路共同形成山西煤炭基地至環(huán)渤海港口(煙臺、龍口港)的便捷通道。新建正線全長112.745 km，地下水發(fā)育路塹共計12處，全長6.498 km，占線路全長的5.76%。針對全線地下水發(fā)育路塹較多，且大部分屬于深路塹，通過選取典型地下水發(fā)育路塹工點，結合相關工程地下水發(fā)育路塹的處理經驗，重點對地下水路塹處理方法進行比較研究，制定出符合本線地下水發(fā)育路塹處理方法。

2工點選擇

經過比較，選取王李站地下水發(fā)育路塹段作為本次研究的重點段落。王李站位于蓬萊市北溝鎮(zhèn)境內，為龍煙線上會讓站，處于上口水庫大橋與蓬萊隧道之間，受地形及設站條件限制，車站設于2‰的上坡段，直線長度1.65 km，車站中心里程為DK41+450，近期設有2條到發(fā)線(含正線)，到發(fā)線有效長1050 m。

2.1地質情況調查

王李站宏觀地貌單元為低山丘陵，地形高低起伏，沖溝發(fā)育，地下水發(fā)育路塹段地層自上而下依次為：①粉質黏土，黃褐色，硬塑；②細砂，黃褐色，松散，潮濕，含約20%粉質黏土； ③1花崗閃長巖，灰白色、灰黃色，全風化，巖芯呈砂土狀，局部夾有碎塊；③2花崗閃長巖，灰白色、灰綠色，強風化，巖芯呈碎塊狀，石質較軟，局部石質較硬；③3花崗閃長巖，灰白色、青灰色，弱風化，巖芯呈柱狀夾碎塊狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，石質較硬；④2片麻巖，灰褐色、黃褐色，強風化，巖芯呈碎塊狀；④3片麻巖，灰褐色，弱風化，巖芯呈柱狀夾碎塊狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，石質較硬。

淺表地下水主要為壤中潛水，水量較小，埋深約1.2 m。下層地下水為基巖裂隙水，地下水水位埋深7.5～16.7 m，地下水位高程74.10～84.70 m，受大氣降水補給。DK41+730附近有一口水源井，水位埋深13.0 m，井深30.0 m，單井出水量>50 m3/d。根據該區(qū)域的年降水量W、匯水面積A、降水入滲系數(shù)a，通過降水入滲法Qs=2.74a·W·A得出q0=0.28 m3/(d·m)，結合現(xiàn)場簡易提水試驗，判定該區(qū)域為弱富水區(qū)，工程地質水文地質縱斷面揭示如圖1所示。

圖1　工程地質水文地質縱斷面圖

2.2地下水發(fā)育路塹處理方法比較

在目前鐵路建設中，通過收集整理相關設計資料，地下水發(fā)育路塹處理方法根據地質條件及排除的難易性主要有：注漿止水、U形槽結構止水、滲水明暗溝排除等一種或兩種相結合的處理方法。

注漿止水：多采用帷幕注漿和小導管注漿相結合的方式，一般適用地質松散，巖石破碎、裂隙發(fā)育、地下水豐富的軟弱巖及砂類土路塹，路塹邊坡及基床必須同時考慮加固和防截水措施。通過帷幕注漿和小導管注漿在路塹邊坡和基底形成封閉的止水結構，同時起到增強邊坡穩(wěn)定性和提高基底承載力的作用。路塹開挖前采用帷幕注漿在路基兩側形成止水帶，封閉邊坡的滲水，同時起到穩(wěn)固路塹邊坡的作用。路塹開挖基本形成后采用小導管注漿以封閉基床以下地下水涌出，提高基床的地基承載力。

帷幕注漿和小導管注漿可使得在路塹的基床和兩側邊坡形成滲透性極小截止水結構，即使有少量的地下水從邊坡和基床下滲出，也能在路塹的側溝及時排出。帷幕注漿和小導管注漿處理，具有不需要大型機具設備、工藝簡單、見效快、經濟和社會效益高等優(yōu)點，因此往往被施工人員優(yōu)先選用。但對周圍環(huán)境尤其是水環(huán)境的影響較大，主要表現(xiàn)在：水泥漿制作、注漿對地下水及周圍土壤的污染、對地面造成不同隆起。施工不可避免地要受到外部干擾，工期不能保證，還可能會有后期的巨額賠償?shù)葐栴}，不符合大的社會環(huán)境要求。

U形槽結構止水：一般適應于地下水埋藏較淺，水位變化幅度較大，含水量豐富，排水困難的軟質巖及土質路塹。U形槽結構施工開挖前，根據地層情況及邊坡高度在U形槽背部和底部采用注漿止水，防止地下水泄漏，保證邊坡穩(wěn)定；或者采用井點、開挖降水措施使得地下水降至U形槽基礎以下，開挖基坑并采用安全有效的邊坡防護方法，施工完成后，對U形槽兩側基坑進行回填壓實。

U形槽與巖土體接觸處鋪設復合防水卷材，節(jié)與節(jié)之間以穿銷連接，U形槽節(jié)與節(jié)之間加強防滲及抗浮設計，U形槽設計范圍內表面匯水應進行單獨設計。U形槽對地下水處理效果最好，但節(jié)與節(jié)之間的防水要求很高，注漿止水或降水對周邊環(huán)境均會造成一定的影響，施工較為復雜，費用較高。

滲水明暗溝排除：一般適用于含水量不大、易排除的地下水發(fā)育路塹。通過地下水測試實驗，施工及維修條件計算，確定滲水明暗溝的埋置深度(在北方還須考慮凍結深度的影響)和結構尺寸。依據《鐵路路基設計規(guī)范》中對排水明暗溝縱坡坡度、防凍設計、使用材料的要求，在滿足使用和檢修的基礎上，合理設計。滲水明暗溝排除對周邊環(huán)境影響小，施工簡單，工程投資費用最小。

3工點設計(圖2～圖6)

通過地下水發(fā)育路塹處理方法的比較，根據工點處地質調查情況，對王李站地下水發(fā)育路塹采用滲水明暗溝排除方法進行設計。在對既往工程中地表截水與滲水盲溝的設置形式調查研究，本次設計從處理地下水深度，邊坡穩(wěn)定及施工等多方面考慮，將側溝與滲水盲溝相結合，滲水盲溝置于側溝底，即上明下暗的設計形式。

圖2　滲水盲溝設計(單位：cm)

圖3　滲水盲溝與檢查井剖面(單位：mm)

圖4　上明下暗排水溝出水口(單位：m)

圖5　路基橫斷面示意

圖6　王李站右側地下水路塹整體防護示意

地下水發(fā)育路塹路肩設計高程為75.87～76.96 m，路塹范圍內的地表水采用設置天溝、側溝進行攔截排除，地下水采用滲水盲溝排除。天溝及側溝根據橫斷面大小、調繪匯水面積、最大降雨、路肩以上地下水滲透量計算，天溝及側溝設計為：深0.6 m，寬0.4 m的梯形溝，采用厚0.3 m M7.5漿砌片石砌筑。

滲水盲溝采用矩形溝，為便于進入檢查和維修，設計尺寸為：深1.1 m×寬1.1 m。土工織物反濾層采用一層透水無紡土工布，砂礫石(清洗后，其中顆粒小于0.15 mm的含量不得大于5%)、洗凈碎石作為反濾層材料，基底采用C30混凝土基礎，厚0.1 m，其上設φ0.1 m PVC雙壁波紋管，透水無紡土工布與坑壁土之間增鋪1層10 cm厚的中粗砂，并于每隔30.0 m設置檢查井1處，檢查井采用C30鋼筋混凝土澆筑，滲水盲溝溝底高程左側為74.03～75.12 m、右側為73.95～75.14 m。設計滲水盲溝、側溝、天溝與線路兩側既有排水溝渠相連接，從而保證路基范圍排水通暢。

出水口設計根據出水口附近的地形和地質情況，采用M7.5漿砌片石重力式擋土墻，傾斜設置，基礎埋深最小處0.5 m，并于墻內側設置XPS保溫板2層，水平鋪設長4.0 m。在擋土墻外鋪砌排水明溝，排水明溝縱坡大于滲水盲溝縱坡，滿足滲水盲溝內地下水迅速排出及不沖刷下游排水溝。

4結論

《鐵路路基設計規(guī)范》中以排除地下水為主，但在設計過程中對不易排除地下水或排除地下水對周圍環(huán)境有重大影響的地下水發(fā)育路塹，就需要采用排堵結合的設計方式，因此對地下水發(fā)育路塹處理方法的比較研究就顯得尤為重要。

通過對王李站地下水發(fā)育路塹處理方法的研究，為龍煙線其他11處地下水發(fā)育路塹設計打下了良好的基礎，提高了生產效率。側溝與滲水盲溝上明下暗的設計形式，設計及施工簡單，對周圍環(huán)境影響較小，對地下水發(fā)育路塹處理效果較好。

參考文獻：

[1]中鐵工程設計咨詢集團有限公司.龍煙鐵路路基工點工程地質條件說明表[Z].北京： 中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2012.

[2]司劍鋒，曾繁濤，許洪斌，等.龍煙鐵路DK41+507～DK42+050塹坡防護、地下水路塹設計 [Z].北京：中鐵工程設計咨詢集團有限公司，2012.

[3]付月平.地下水發(fā)育深路塹的勘察與設計[J].鐵道勘察，2010(4)：51-53.

[4]段青龍.青藏鐵路那曲丘陵區(qū)路塹地下水特征及處理措施[J].冰川凍土，2003，25(S1)：20-23.

[5]周革.U形槽結構在龍廈鐵路某地下水發(fā)育路塹中的設計與應用[J].鐵道標準設計，2009(3)：27-29.

[6]劉恩鴻.采用滲水盲溝整治路基凍害[J].城市建設，2010(59)：306-307.

[7]平瑞峰，田均舉.小導管注漿處理地下水路塹施工方法[J].科技信息，2009(29)：586-586.

[8]張聯(lián)洲.深基坑地下水控制與高噴灌漿技術在工程中的應用研究[D].南京：河海大學，2006.

[9]張曉宇.地下水發(fā)育深路塹涌水量預測[J].地下水，2013(1)：34-35.

[10]代裕清.寧啟鐵路并行增建U型槽設計研究[J].路基工程，2012(2)：166-170.

[11]李福成，楊創(chuàng)路.路堤式路塹技術改進應用[J].投資與合作：學術版，2012(3)：208-208.

[12]郭睿.溫福鐵路卵礫石層止水壓漿新工藝試驗研究[J].路基工程，2010(3)：212-214.

The Use of Blind Seepage Ditch to Treat Abundant Groundwater of Longkou-Yantai Railway

ZENG Fan-tao

(Jinan Design Institute， China Railway Engineering Consulting Group Co.， Ltd.， Jinan 250022， China)

Abstract：With a view to the abundant groundwater of the new railway line from Longkou to Yantai， specific geological investigation， engineering and hydrological survey are conducted to identify the nature of aquifer， burial depth， moisture and water supplementary， and to estimate water inflow， scope of influence in excavation of the cutting. Comparative analysis of the advantages and disadvantages of the method to treat abundant groundwater has lead to the determination of the design with seepage ditch to tackle the problem in Wangli station， and to the provision of references for the design of similar cuttings with abundant groundwater.

Key words：Railway cutting; Groundwater; Blind seepage ditch; Design

中圖分類號：U213.1+2

文獻標識碼：A

DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.2015.06.013

文章編號：1004-2954(2015)06-0056-04

作者簡介：曾繁濤(1982—)，男，工程師，2005年畢業(yè)于華東交通大學，工學學士，E-mail：52360589@qq.com。

收稿日期：2014-09-12； 修回日期：2014-09-30