巖鹽鐵路路基施工工法

巖鹽鐵路路基施工工法由中鐵二十一局集團(tuán)有限公司完成的工法01形成原因操作原理質(zhì)量控制工法特點材料設(shè)備安全措施目錄030502040607環(huán)保措施應(yīng)用實例效益分析榮譽表彰目錄0908010基本信息《巖鹽鐵路路基施工工法》是中鐵二十一局集團(tuán)有限公司完成的建筑類施工工法；作者分別是趙平華、薛吉安、楊金衛(wèi)、朱昌岳、姜保明；適用范圍是巖湖地區(qū)水文地質(zhì)條件下，路基下無較大的上升泉的巖鹽鐵路路基工程施工?！稁r鹽鐵路路基施工工法》主要的工法特點是：路基本體填筑巖鹽；巖鹽路基本體利用復(fù)合土工膜包裹，外部結(jié)合路基排水溝、攔水壩、蒸發(fā)池的隔排水施工方法；采用路基本體以巖鹽填筑的工法施工。2009年10月19日，《巖鹽鐵路路基施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部評定為2007-2008年度國家一級工法。形成原因形成原因青藏鐵路西格二線應(yīng)急工程K720+500~K752+600段，全程約32千米，線路通過察爾汗鹽湖（海拔2675米），湖區(qū)絕大部分地區(qū)已經(jīng)干涸，干涸部分巖鹽露出地表。巖層內(nèi)蘊藏高濃度的晶間鹵水，晶間鹵水距地表深0.4~0.8米，礦化度一般為310~440克/升。鐵路線路經(jīng)過處巖鹽層最厚達(dá)23米，湖心北端較薄。巖層底部為砂黏土、黏砂土弱隔水層，隔水層下為粉細(xì)砂低礦化度承壓水（礦化度一般為50~180克/升），由于北端巖鹽層下隔水層較薄，隔水性能較差，低礦化度承壓水沿隔水層上冒，溶蝕巖鹽，在線路經(jīng)過處約3千米區(qū)段范圍內(nèi)形成溶塘、溶溝及溶洞等特殊的地質(zhì)現(xiàn)象。通過對既有青藏鐵路（西寧至格爾木段）察爾汗鹽湖地段巖鹽路基病害進(jìn)行觀察總結(jié)，主要病害特征表現(xiàn)為：巖鹽溶蝕導(dǎo)致的路基沉降、翻漿冒泥，“鹽脹”導(dǎo)致路基邊坡開裂等現(xiàn)象。如何解決在鹽層上修筑鐵路的復(fù)雜技術(shù)問題，才能解決此特殊地質(zhì)對路基的影響；如何控制巖鹽路基變形，保持其穩(wěn)定性，防止線路下沉、路基翻漿、邊坡開裂等病害的發(fā)生，也是需要解決的施工難題。針對鹽湖地段鐵路路基施工的技術(shù)難題分析研究，最終確定采用巖鹽作為路基本體填料，路基表層及邊坡采用復(fù)合土工膜與中粗砂保護(hù)層結(jié)合、排水溝與攔水壩和蒸發(fā)池結(jié)合的《巖鹽鐵路路基施工工法》，地解決了鹽湖地段鐵路路基填料取用困難的難題，保證了巖鹽鐵路路基的安全穩(wěn)定，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

工法特點工法特點《巖鹽鐵路路基施工工法》的工法特點是：一、路基本體填筑巖鹽，解決了普通路基填料的匱乏問題，節(jié)約了施工成本，降低了工程造價。二、巖鹽路基本體利用復(fù)合土工膜包裹，外部結(jié)合路基排水溝、攔水壩、蒸發(fā)池的隔排水施工方法，解決突發(fā)洪水和人為原因?qū)r鹽鐵路路基的危害，保證了路基的長期安全和穩(wěn)定。三、采用路基本體以巖鹽填筑的工法施工，減少了因大量土石方開采、運輸?shù)葞淼膶η嗖馗咴鷳B(tài)環(huán)境破壞，對高原的生態(tài)環(huán)境起到了一定的保護(hù)作用。四、采用巖鹽填筑路基，就地取材，避免了遠(yuǎn)距離運輸填料等環(huán)節(jié)，有利于縮短施工工期。

操作原理適用范圍施工工藝工藝原理操作原理適用范圍《巖鹽鐵路路基施工工法》適用于巖湖地區(qū)水文地質(zhì)條件下，路基下無較大的上升泉的巖鹽鐵路路基工程施工。

工藝原理《巖鹽鐵路路基施工工法》的工藝原理敘述如下：鹽湖湖區(qū)北端因低礦化度承壓水造成路基基底巖鹽溶蝕，形成巖鹽溶洞，針對不同發(fā)育程度，分別以溶洞填塞、挖除換填、碾壓擠密來保證路基基底有足夠的承載力，以路基基底表面鋪設(shè)復(fù)合土工膜隔斷承壓水、毛細(xì)上升泉對巖鹽路基本體的侵蝕，將巖鹽填筑的路基本體包裹起來，阻斷外部來水，消除淡水或非飽和鹵水對路基本體巖鹽的溶蝕危害，保持巖鹽路基的穩(wěn)定性。在非巖溶地段，上部巖鹽無溶蝕現(xiàn)象，具有良好的隔水性能，僅對巖鹽表層進(jìn)行破碎并分層碾壓至要求的密實度。針對巖鹽易溶于水的特性，在施工中采用灑飽和鹵水碾壓，在路基基床表層與兩側(cè)路基邊坡及坡腳以下1.0米范圍內(nèi)鋪設(shè)復(fù)合土工膜，將巖鹽填筑的路基本體包裹起來；將巖溶地段邊坡鋪設(shè)的復(fù)合土工膜與路基基底鋪設(shè)的復(fù)合土工膜搭接，將巖鹽路基本體全斷面包裹起來；在巖鹽路基外部采取攔水壩、排水溝、蒸發(fā)池結(jié)合排離地表水等技術(shù)，從而保證了路基的穩(wěn)定性。

施工工藝《巖鹽鐵路路基施工工法》的工藝流程見圖1。

圖1巖鹽鐵路路基施工工藝流程框圖《巖鹽鐵路路基施工工法》的操作要點如下：一、路基填料和路基施工用水的選擇通過查閱相關(guān)資料，并對巖鹽進(jìn)行化學(xué)分析和物理力學(xué)試驗、承載力試驗、降水試驗及平衡試驗（巖鹽溶解性試驗），以及巖鹽固結(jié)度對力學(xué)性質(zhì)的影響、含泥量對巖鹽強度的影響、濕度對巖鹽抗壓強度的影響等試驗，得出察爾汗鹽湖巖鹽的特性：表層有0.3~0.5米的鹽殼，堅硬，含少量粉砂及豁性土，其下鹽質(zhì)較純，有較好的結(jié)晶。其組成成分主要為易溶鹽，化學(xué)成分以NaCl為主，無色透明或白色，晶粒粒度上部為細(xì)粒，中部為中粗粒，局部含石膏、碳酸鹽及光鹵石?？紫堵试?9.8%~47.8%。干密度在1.53克/立方厘米~1.74克/立方厘米。試件抗壓強度700~2000千帕，最高超過5000千帕，最低為400千帕。經(jīng)承載力試驗，確定巖鹽基本承載力σ0=127~193千帕，巖鹽有足夠的物理力學(xué)強度，可以作為路基填料。在現(xiàn)場試驗段取地表0~6米鹽殼巖鹽做壓實試驗，最佳含水量7.8%，最大干密度1.85克/立方米，可達(dá)到鐵路路基要求的最高壓實標(biāo)準(zhǔn)。因此，路基填筑的巖鹽可取用地表0~米巖鹽或鹽湖開發(fā)廢棄巖鹽。巖鹽絕大部分的組分是易溶鹽，因此，表現(xiàn)為溶解度大和溶解速度快的特點。材料設(shè)備材料設(shè)備《巖鹽鐵路路基施工工法》所用的材料及設(shè)備明細(xì)如下：一、主要材料（表2）二、該工法不需要采用特殊的機(jī)械設(shè)備，采用普通路基施工中常用的機(jī)械設(shè)備即可，詳見機(jī)具設(shè)備表（表3）。質(zhì)量控制質(zhì)量控制《巖鹽鐵路路基施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：一、施工過程嚴(yán)格按照《鐵路路基工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》TB一2003進(jìn)行質(zhì)量控制。施工前應(yīng)進(jìn)行巖鹽填筑路堤施工工藝試驗，確定攤鋪厚度、最佳含水量、灑鹵水量、碾壓遍數(shù)等施工參數(shù)，參照標(biāo)準(zhǔn)（表4）要求分壓實區(qū)段進(jìn)行試驗、檢測。二、路基填筑前，嚴(yán)格針對不同的地基地質(zhì)情況對基底進(jìn)行處理，報檢合格后方可進(jìn)行填筑施工。三、路基填筑應(yīng)采用分層填筑，填筑厚度經(jīng)現(xiàn)場試驗確定每層不大于30厘米。整平后灑鹵水碾壓密實，嚴(yán)格實行層層報檢制度，通過地基系數(shù)K30和孔隙率雙指標(biāo)控制路基壓實度。未經(jīng)檢測或檢測不合格者嚴(yán)禁進(jìn)入下一層施工。四、路基施工用水嚴(yán)格定期檢驗制度，確保施工用鹵水達(dá)到飽和狀態(tài)。五、填筑巖鹽時，采用灑鹵水施工，填筑表層中粗砂時采用灑淡水施工，并嚴(yán)格控制用水量，避免淡水通過其他途徑進(jìn)入巖鹽路基中，填筑巖鹽過程中嚴(yán)禁灑淡水。六、復(fù)合土工膜鋪設(shè)完成后，必須經(jīng)過詳細(xì)檢查其是否破損、搭接完整、錯固到位；如果復(fù)合土工膜破損，在破損處必須采用大于倍破損面積的復(fù)合土工膜進(jìn)行修補。安全措施安全措施采用《巖鹽鐵路路基施工工法》施工時，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項：一、認(rèn)真貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定、條例，結(jié)合施工單位實際情況和工程的具體特點，組成專職安全員和班組兼職安全員以及施工人員組成的安全生產(chǎn)管理絡(luò)，執(zhí)行安全生產(chǎn)責(zé)任制，明確各級人員的職責(zé)，抓好工程的安全生產(chǎn)。二、施工現(xiàn)場按符合防火、防風(fēng)、防雷、防機(jī)械事故、防洪、防觸電等安全規(guī)定及安全施工要求進(jìn)行布置，并完善布置各種安全標(biāo)示。三、各類房屋、庫房、料場等的消防安全距離應(yīng)做到符合公安部門的規(guī)定，室內(nèi)不堆放易燃品；嚴(yán)禁在材料場、庫房等處吸煙，隨時清除現(xiàn)場的易燃雜物；不在有火種的場所或其旁堆放油料等生產(chǎn)物資。四、施工現(xiàn)場的臨時用電嚴(yán)格按照《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術(shù)規(guī)范》JGJ46一2005的有關(guān)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。五、既有線旁邊施工，嚴(yán)格按照《鐵路既有線施工安全技術(shù)操作規(guī)程》執(zhí)行。并制定適合現(xiàn)場施工的具體安全措施和安全交底，確保既有線運營的安全和施工人員、機(jī)械設(shè)備的安全。六、建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業(yè)中的安全檢查，確保作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。環(huán)保措施環(huán)保措施《巖鹽鐵路路基施工工法》的環(huán)保措施如下：一、在距離鹽湖地區(qū)1千米以外設(shè)置施工駐地，施工駐地應(yīng)集中安置。二、成立對應(yīng)的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機(jī)構(gòu)，在施工過程中嚴(yán)格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法律、法規(guī)和規(guī)章制度，加強對施工燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，隨時接受相關(guān)單位的監(jiān)督檢查。三、將施工場地和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，合理布置，做到標(biāo)牌清楚、齊全，各種標(biāo)示醒目，施工場地整潔文明。四、對施工場地內(nèi)的填料運輸車輛采取有效遮蓋措施，防止塵土飛揚，污染周圍環(huán)境。五、施工便道合理規(guī)劃，盡量減少臨時用地面積，施工機(jī)械車輛嚴(yán)格控制在便道上行駛或按照規(guī)定路線行駛，不允許隨意碾壓植被。六、取棄土場必須到設(shè)計或當(dāng)?shù)卣h(huán)保部門和鹽湖開發(fā)管理機(jī)構(gòu)指定的位置取棄土，嚴(yán)禁亂挖亂倒。七、生活用水和施工用淡水（機(jī)械用水）做到統(tǒng)一規(guī)劃處理，嚴(yán)禁任意排放。效益分析效益分析《巖鹽鐵路路基施工工法》的效益分析如下：青藏線西格二線應(yīng)急工程XGTJ-05標(biāo)段，采用該工法就地取材利用巖鹽填筑路基，相對于利用普通填料填筑路基，可縮短土方運距30千米，按照0.8元/（立方米·千米）的運輸單價計算，扣除復(fù)合土工膜、中粗砂墊層工程費用，每立方米可降低成本6元，6×=元，根據(jù)計算結(jié)果，節(jié)約工程成本180多萬元；青海鹽湖集團(tuán)鉀肥項目鐵道專用線二期工程，減少資源消耗，節(jié)約施工成本200多萬元。該工法降低施工成本，縮短施工工期，減少大量的土方開采運輸，路基填筑的巖鹽可利用地表0~6米巖鹽或鹽湖開發(fā)廢棄巖鹽，避免破壞生態(tài)植被。

注：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算應(yīng)用實例應(yīng)用實例《巖鹽鐵路路基施工工法》的應(yīng)用實例如下：一、改建鐵路青藏線西寧至格爾木段增建二線應(yīng)急工程XGTJ-05標(biāo)段，起訖里程為K697+000~K810+900，線路全長113.9千米，其中K720+500~K752+600段位于察爾汗鹽湖區(qū)，沿線巖鹽路基、風(fēng)沙、凍害、水害等不良地質(zhì)現(xiàn)象及自然災(zāi)害廣泛分布，施工難度大。中鐵二十一局集團(tuán)有限公司于2005年9月25日開工，于2006年6月26日完成工程的整體施工任務(wù)并通過鐵道部驗收。2006年7月1日通車運營后，通過對在路基兩側(cè)設(shè)置的路基基樁進(jìn)行觀測，路基工后沉降滿足《鐵路路基工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》TB一2003要求（圖4）。圖4巖鹽鐵路路基效果圖二、青海鹽湖集團(tuán)鉀肥項目鐵道專用線二期工程，位于察爾汗鉀肥廠湖區(qū)，從既有湖區(qū)Ⅰ場接軌，增建湖區(qū)Ⅱ場，中間連接線2.1千米路基及湖區(qū)站場路基工程共10.9萬立方米，全施工段在巖鹽