严寒地区高速铁路路基防排水施工技术

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1、严寒地区高速铁路路基防排水施工技术　　【摘要】以哈齐高铁为工程背景，针对路基防排水是影响严寒地区高速铁路路基冻胀的主要因素，结合前期冻胀观测数据，根据设计要求提出一系列防排水措施并付诸实施；通过后期冻胀变形观测验证了防排水措施的效果，形成了较为稳定成熟的严寒地区高速铁路防排水体系设计与施工控制措施。 　　【关键词】严寒高铁防排水技术 　　1引言 　　随着我国高速铁路建成公里的日益增加，高速铁路给国民带来的快捷、舒适、安全性日益体现。高速铁路慢慢从经济发达、人口密集区走进了高寒、高原地区。高速铁路施工技术难题也随着铁路纬度的不断增加而显现。哈齐高铁是我国建成纬度最高的高铁

2、，同时哈齐高铁地处松嫩平原，紧邻既有滨州铁路而建，如何保证严寒高铁路基不发生冻胀？完善的防排水体系是防冻胀的关键所在，本文就哈齐高铁路基防排水体系设置以及施工过程控制等方面做了阐述，希望对今后相关工程施工提供参考。 　　2工程概况 　　哈齐高铁是黑龙江省“十一五”期间重点工程，也是黑龙江省首条城际间的高速铁路，工程沿线大部属于中温带亚湿润～亚干旱大陆性季风气候区。沿线最冷月平均气温均低于-15℃，按对铁路工程影响的气候分区，均属严寒地区。年平均气温4.1℃～4.7℃，极端最高温度38.7℃～40.8℃，极端最低温度-36.8℃～-39.3℃。年平均降雨量418.1～53

3、7.5mm，最大积雪厚13～24cm，最大季节冻土深度189～272cm。 　　哈齐高铁全长280.879km，其中路基31段长度107.3km（含大庆站改3.8km），占线路全长的38.2%，其中小于2.7m填高的低路基有40.86km，占全线路基长38.1%。在低路基中设置为素混凝土基床的段落23.2km，占低路基长度的56.8%。我集团承建的哈齐高铁四标段，位于黑龙江省大庆市境内。线路紧邻既有滨洲线右侧，起讫里程DK173+600～DK218+000，正线长度44.4km，其中路基长24.737km，占标段总长的55.7%。正线采用无砟轨道（I型板）。根据气象和调

4、查资料，沿线土壤最大冻结深度划分如表1。 　　3引起路基冻胀的主要原因分析 　　3.1冻土是复杂的多相和多成分体系 　　路基冻胀是指土壤在负温条件和存在一定温度梯度条件下，路基本体内水分向冻结面迁移冻结，冻结后路基土体体积增大导致路基顶面高程发生变化的现象。影响土体冻胀的主要因素为温度、水分、岩性； 　　（1）温度条件：区域气候冻结指数（负温和负温延续时间乘积的代数和）决定了土体冻结深度，冻结期温度高差决定了冻结速率，二者叠加综合影响了土体冻胀量。（2）水分条件：水分是冻胀的主导因素。水分条件包括两个方面，一是土体含水条件达到起始冻胀含水量时，土的冻结开始产生冻胀。二是

5、水分补给条件，具有水分补给的开敞系统冻胀大于无补给条件的封闭系统冻胀。（3）岩性条件：主要指土的粒度成分、矿物成分、化学成分和密度等，其中最主要的是土的粒度成分。按照粒度成分进行冻胀性排列自小至大为：粗颗粒土<细颗粒土。国内外均将细颗粒含量小于5%的碎石、砾石和砂类土归属于不冻胀或冻胀性很小的土。 　　3.2水是路基冻胀的主要影响因素 　　（1）含水率与冻胀率的关系。并非所有含水的土冻结时都会产生冻胀。只有当土中的水分超过某一界限值后，土的冻结才会产生冻胀，这个界限即为该土的起始冻胀含水量。当土体含水量小于其起始冻胀含水量时，土中有足够的孔隙容纳未冻水和冰，冻结时不发生

6、冻胀。按有无水分的补给，划分为两种冻胀：封闭系统冻胀，在冻结过程中没有外来水分补给，冻胀形成的冰层较薄，冻胀也较小。开敞系统冻胀，在冻结过程中有外来水分补给，冻胀形成的冰层厚，产生强烈的冻胀。在天然情况下，水分补给主要来源于大气降水和地下水。秋末降水多，冬季土的冻胀量就大。地下水位越浅，土的冻胀量也越大。根据《寒区铁路路基防冻胀结构及设计参数研究》（铁科院研究成果）中关于体积含水率与冻胀率关系曲线：当含水率低于12%时冻胀率低于0.5%，当土体含水率大于12%后，冻胀量随着含水率的增加而显著增大。当含水率超过15%后，冻胀率超过1%。 　　（2）路基表面地表水下渗至基床

7、表层底部引起表层冻胀。高速铁路路基表面地表水下渗存在3个途径，一是路基表面存在着混凝土底座板间的沉降缝、纤维混凝土间的伸缩缝、纤维混凝土与底座板间等各种结构缝，接缝采用的沥青软膏或聚氨酯等封堵材料，在混凝土热胀冷缩作用下会压缩与脱裂，导致接缝封堵失效，地表水下渗；二是路肩两侧的电缆槽是在路基碾压成型后开挖，电缆槽与路基本体的纵向界面很难保证密实不透水，积水通过预制节段间及槽底向路基基床表层级配碎石层渗透；三是路基表层的纤维混凝土或沥青混凝土防水层在东北恶劣的气候环境下反复热胀冷缩作用下容易不断出现新裂纹，导致地表水下渗。在冻融季节时，由于