复合土工膜在铁路路基施工中的应用

'郝家庄煤站改造工程的路基加固施工方案一、工程概况长治市郝家庄煤站是太焦线上一个以装煤为主的铁路专用线，它位于山西省长治市境内，接轨于长治站南端，全长1.998公里，专用线起点对应太焦线里程为244+797.42M。该专用线建成于1981年，属于工企三级铁路。由于年久失修，该线路存在现状养护差、轨枕失效多，尤其是道床板结严重、路基翻浆冒泥的问题，较为严重的影响了设备质量和养护难度。原路基填料主要为砂粘土，干密度在1.6—1.8g/cm3之间，压实度为85%，液限为30%，塑限为18%，塑性指数为12。随着运量的增加，必然要对其路基、线路进行加固改造处理，方能保证行车安全和运量的需求。接到施工图纸后，根据总体设计、运输需要、地理位置，并经过比选施工方案，最后确定了路基施工加固处理为：先揭除钢轨、轨枕和道渣，然后换填中粗砂夹土工膜。该处理方法不仅提高了基床的承载力，而且还能有效地解决了站内排水和翻浆冒泥问题，能取得较好的施工效果。二、处理方案揭除既有路基基床上面的道碴、轨枕和钢轨这个“盖子”后加固既有线路的路基基床，然后再恢复既有轨道的施工方法。专用线的股道不多（2股道），封锁后“大揭盖”施工，就不能正常营业。所以，考虑该专用线的实际情况，计划在其经营淡季开始并完成施工。初步定在2011年三月开始正式的施工。揭盖后，将既有路基基床表面挖出30cm既有路基土，原因是这部分基床土的承载力偏低以及含水量较大引起既有道床翻浆冒泥。回填10cm中粗砂，然后铺设一层复合土工膜，再在土工膜上回填20cm中粗砂。由于路基设计有横向排水坡，复合土工膜随之设置横向排水破，雨季道床积水将通过中粗砂（渗水土）渗入复合土工膜表面后，沿着土工膜表面的横向排水破排至路基外。由此它起到良好的排水和预防、抑制道床翻浆冒泥的作用。另外，由于中粗砂吸水后在动荷载的作用下，它的密实度将随着动荷载的长期挤压而逐渐增大，从而也达到了提高基床承载力的目的。三、施工工艺流程01、施工准备↓02、封锁线路↓03、拆除轨道↓04、翻碴、清筛、基床翻挖↓05、基底处理、整平压实↓06、分层摊铺压实砂垫层夹土工膜↓07、回填底碴↓ 08、压实底碴↓09、布枕、铺轨↓10、回填面碴、起道、捣固↓11、压道、整道↓12、开通四、施工主要步骤1、施工准备对施工地段内的电缆、光缆、水暖管线等地下管网进行调查并防护。完成施工便道修筑。确定弃土场和备料场，根据现场调查和设计图纸准确计算出需要补充的轨枕、扣件数量并预购。2、拆除轨道既有线路为P43kg—12.5m钢轨，年久失修，考虑到接头螺栓和扣件有锈死现象，提前做好锯轨、氧割等准备工作（设计更换为新P50kg/m钢轨）。拆除扣件后将钢轨拨移至线路两侧的路肩上，统一收码到建设单位指定的地点。3、翻碴、清筛、道床翻挖专用线内封锁施工，与相邻正线较远，并且没有电力牵引设备，并且施工地段均为双线路基，可直接采用装载机分层清理。先行清理道碴层，把旧道碴铲至路基下护道上或者站台上进行清筛作业（路基高度＜0.8m），清筛后的道碴堆码整齐，计算补充道碴的数量并及时沿线路的补充和铺设需要备至便道及站台上。清筛过程中，便可清理既有路基表层30cm污染路基层，直接装汽车运至弃土场。4、基床整平、压实基床翻挖后立即对基底进行处理，直接做出由路基中心向路基外侧方向4%的横向坡度，达到设计要求后，按土质路基的标准整平基床表面，整平后用重型压路机压实基床表面，并根据土工试验结果检验合格，以确保基床加固的施工质量，并保证不发生不均匀沉降对土工膜造成损害。5、回填中粗砂加土工膜基床压实度检测合格后，用机械将中粗砂运至换填地点，然后用人工分层回填中粗砂并铺设土工膜。首先回填夯实底层10cm厚的中粗砂，整平后在中粗砂上铺设一层2.3mm的土工膜，最后在土工膜上再回填夯实一层20cm的中粗砂。土工膜采用纵向顺铺，横向搭接。搭接采用热焊法，焊缝搭接宽度不少于8cm。6、回填道碴、恢复道床装载机把便道和站台上的道碴铲运至路基上，重型推土机摊平并压实。施工过程中应随时抽查底碴厚度，施工机械保证顺畅行走不随意扭曲，以免对保护层造成伤害危及到土工膜的铺设质量。7、布枕、铺轨、补碴、整道、捣固在铺设好的道床上，按照设计的要求人工布枕、铺轨。在人工由起点至终点铺轨过程中，装载机尾随其后，迅速补充道碴，随后按照设计要求，机械整道并人工细拨线路，使线路的几何尺寸符合设计和规范的要求，并达到验收标准。8、压道 采用内燃机车压道6次。压道后按照施工规范和相关验收标准，针对压道出现的问题，对此线路再次进行整改、养护，直到达到开通条件并正式开通移交相关产权管理单位为止。五、施工注意事项1、严格控制施工质量。特别是要控制好基床的密实度、平整度，砂垫层的厚度，复合土工膜的材质、搭接长度等。认真及时的做相关的土工密实度试验，达不到要求的要及时整改，不报侥幸心理。每个分部工程，都及时请监理工程师到现场检查并签认，确认达到规范和设计要求后，再进行下道工序的施工，杜绝施工隐患，确保施工质量。2、避免不均匀沉陷、裂纹，防渗范围内的草皮、树根要清除。3、复合土工膜纵向延长采用热焊搭接法。搭接宽度不得小于15cm。在线路纵向坡度不为0的地段，搭接时应确保高一端的复合土工膜盖于低端的复合土工膜之上。3、基床表面及砂垫层中不应含有尖锐杂物及碎石，与膜接触面铺设粒径小的沙土或粘土作防护层。应避免石块、重物直接砸在土工膜上，最好边施工，边铺设膜，边覆盖保护层。4、铺设时土工膜不要拉得太紧，两端埋入土体部分成波纹状较好，特别是有水沟或站台的地段与刚性材料锚固时，应留有一定的伸缩量。5、认真收集归整施工资料。施工过程中的相关施工、洽商、变更、试验等资料，及时归档保存，在工程完工的同时，出具完整的竣工资料和工程决算。六、焊接注意事项：1、复合土工膜的接缝处理是施工的关键程序，直接影响工程运行寿命，据质量检测表明，采用热焊方法比较理想。（也可用专用胶粘接）热焊方法是PE土工膜相接的表面加热处理，使之表面熔化，然后通过压力使之融合成一体，2、土工膜最好沿一定方向铺设，土工膜两边均预留一定PE膜与PET不粘合层，铺设时要调整好每个单元土工膜走向，以便于两个单元土工膜的焊接。、3、土工膜铺设后，要用砂袋压住，以防风动，边缘接缝处要求不能有污物、水分、尘土等。4、焊接前要调整好接缝处两幅边PE单膜，使之搭接一定的宽带，且平整、无折皱。5、焊接时，操作人员应具有一定经验的技术人员焊接，焊接使用专用焊接机进行焊接。要调整好温度和速度（也可胶粘接）。七、新材料的应用在本项工程中，复合土工膜是我们应用的一项新材料。它的突出优点是集防渗与排水于一体，抗撕裂强度高、施工简易方便、摩擦系数大、耐老化性能好。能够很好的解决路基排水的问题。复合土工膜以塑料薄膜作为防渗基材，与无纺布复合而成的土工防渗材料，它的防渗性能主要取决于塑料薄膜的防渗性能。目前，国内外防渗应用的塑料薄膜，主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、乙烯/醋酸乙烯共聚物（EVA)，它们是一种高分子化学柔性材料，比重较小，延伸性较强，适应变形能力高，耐腐蚀，耐低温，抗冻性能好。其主要机理是以塑料薄膜的不透水性隔断漏水通道，以其较大的抗拉强度和延伸率承受水压和适应被维护体变形；而无纺布亦是一种高分子短纤维化学材料，通过针刺或热粘成形，具有较高的抗拉强度和延伸性，它与塑料薄膜结合后，不仅增大了塑料薄膜的抗拉强度和抗穿刺能力，而且由于无纺布表面粗糙，增大了接触面的摩擦系数，有利于复合土工膜及保护层的稳定。同时，它们对细菌和化学作用有较好的耐侵蚀性，不怕酸、碱、盐类的侵蚀。但是，在施工过程中，在未铺好上部保护层以前，极易被风吹动，所以一次铺膜面积不宜过大，最好边铺膜边盖保护层土料。靠土工膜下方10cm厚的保护层中粗砂一定要经过人工检查，不允许有粒径大于6mm以上颗粒，否则易刺破土工膜。保护层中粗砂一定要用夯打密实，并随时取样检验。回填保护层时，一定要轻放，以免撞破土工膜。周边接界处理的要求是将复合土工膜与周边土体联结紧密，封堵渗流入口，截断侧向的渗漏路径，防止渗水进入土工膜底面，形成水泡。七、结束语 采用“大揭盖”法对长治市郝家庄煤站专用线基床进行加固处理，将拆除重铺线路3.1Km，挖除基床表层土30cm共5492立方米，回填30cm中粗砂5492立方米，铺设土工膜20092平方米，翻挖回填道碴9224立方米。我们将通过该段路基处理的实践表明，复合土工膜加固既有线路路基基床的方法具有工艺简单、操作性强、效果明显的特点。'