极旱荒漠地区路基施工节水技术

　　【摘要】极旱荒漠地区，水资源极度匮乏，在铁路路基施工中，对现有水资源进行科学合理规划、使用，确保路基填料达到最佳含水率，满足路基施工规范要求，为极旱荒漠地区进行铁路路基施工提供可借鉴的施工经验。

　　【关键词】极旱荒漠地区；水资源；路基施工

　　1工程概况

　　中铁十七局集团承建的兰新铁路第二双线17标地处甘肃省酒泉市瓜州县柳园镇镇极旱荒漠地区，线路途经地区为戈壁、荒滩，气候干燥，降水少，蒸发量大，地下水资源匮乏。该地区年均气温8.8℃，平均日较差16.1℃，年较差35.3℃，极端最高气温42.8℃，极端最低气温-29.1℃；年均降水量45.7mm，年蒸发量3140.6mm，年相对湿度39-41％，无霜期138-146天；10m高度年平均风速6.2m/s，40m高度年平均风速7.57m/s。线路正线长104.679km。其中路基工程99.789km（含站场），地基处理设计86.32km，区间路基土石方1339.05万m3；站场路基土石方54.79万m3。

　　2施工过程中的节水方案

　　2.1施工情况调查本段地层主要为第四系全新统，上部覆土主要为砂类土、角砾土等，基岩为第三系泥岩、砂岩，二叠系玄武岩、凝灰岩、千枚岩，奥陶系混合岩，震旦系大理岩、板岩、片岩，华里西期花岗岩。全线可用作路基合格填料的取土场较少且地处安西极旱荒漠自然保护区，取土和取水受到当地自然保护区管理委员会限制。全线找的合格取土场共6处，平均运距7km以上，最远运距达15km，由于取土场较少且分布不均衡，运距较远增加了运输过程中路基填料含水率的蒸发损失。为保证填筑、养护、地基处理的施工质量，填料均按50公斤/方核算；养护用水；强夯、重夯地基处理初步估计用水量约220万方，为此，我们邀请酒泉市水文局的专家，到现场勘察，帮我们选井位，力求通过打井取水解决水源问题，但一口井打到138米仍不见水。只能通过远距离汽车运水和铺设水管线路解决施工用水。

　　2.2水路管线的单独设计本标段地处极旱荒漠地区，生态极度脆弱，水资源极端匮乏，全线共发现水源4处，DK1024+500，离线路直线距离6km，每日供水量约有2000方；DK1036+300地处柳园镇，可接自来水，铺设水管供应梁场制梁，部分可用于路基施工，日供水量约2000方；DK1046+700，离线路直线距离3km，日供水量约2000方；DK1097+300，离线路直线距离15km，日供水量约4000方。

　　考虑到DK1046+700至DK1097+300线路长度50km，全部用水车运水不仅造价太高而且时间较慢，所以该段分别从水源地DK1097+300和DK1046+700向DK1080+000沿线路便道并行铺设φ15cm水管两条，考虑到全线地面落差及距离较远，每隔5km设增压泵一台。沿便道右侧每2km设一个蓄水池，蓄水池为10m×5m×4m结构，侧壁用120mm砖墙砌筑到顶，内壁抹2cm厚砂浆封闭，再用塑料布对底面及侧壁进行全封闭，每池可储水200方，顶部用塑料布封盖，防止水分蒸发。路基施工时在2km范围内，用水车就近取水进行路基洒水碾压和涵洞养护施工，详见图1。

　　铺设水路的工区设置专门的水路管理工班，负责对本工区内的水路进行每日检查以及对抽水泵、发电机、增压泵等设备的检修维护。

　　2.3因地制宜，多渠道解决施工难题由于该地区日照温差大，降水量少，蒸发量大，气候干燥，所以路基填料天然含水率极低，一般在1%～2%之间，而根据击实试验，该地区的填料的最佳含水率应该在7%～9%之间，为了保证路基施工质量，填料必须进行补水。二、三工区根据现场情况，采用了铺设水管直接去取土场，在取土场设置4m间距，宽度1.25m，深度1.2m，长度与料场等宽度的渗水槽，进行提前闷料，见图2。

　　一工区和三工区DK1097+300向大里程方向，大部分处于丘陵地段，地形变化较大且路基填方量现对较少，采用汽车从水源地运水直接在路基上补水的施工方案。根据施工机械数量及路基施工段落，形成流水工作面，自卸汽车从取土场拉料在路基上进行上料，推土机、平地机即时对填料进行摊铺，摊铺过程中，路基两侧填料形成一个深度15～20cm深的挡水堰，然后机械到下一工作面进行施工，该工作面进行注水闷料。洒水车放水到经过计算的方量后，洒水车到下一工作面进行注水。该段路基让水自然渗透，由于该地区大部分填料为砂类土或细角砾土，约等4个小时后，即可让工作人员在现场挖一小探坑进行检查，如果已经渗透到填料底部，就可以组织机械进行下一道工序施工。从而通过有序流水的工作面，充分利用机械的施工效率，不让机械闲置。

　　2.4优化施工工艺衔接，细节中寻找突破通过优化施工工艺，细节中进行控制，确保了施工质量，同时又可以节约施工用水。在地基处理施工工艺中，原设计的施工方案是地基处理全断面进行洒水，等地基含水量达到设计要求最佳含水量后进行强夯、重锤施工。该地区不仅气温高，气候干燥，而且风砂较大，频次较高。全断面进行洒水不仅施工用水损失量大，而且由于该地区大部分为砂类土和砾石类土洒水车第一次洒完水后，后续洒水车很难再进入施工现场作业，所以原地面含水率含水量极不均匀，且工序要求作业周期长。我们根据现场情况迅速对该工艺进行优化改进，采用强夯、重锤第一次夯击后，强夯、重锤机械设备先转入下一工作面施工，对形成的击坑进行注水渗透，等渗透完毕后，强夯、重锤机械再转入该工作面施工。以次来减小施工用水的蒸发面积，同时确保地基的均匀含水率。该工艺不仅节约了施工用水量，同时保证了施工机械的有效使用率。详见图3。

　　为了保证路基填筑的施工质量，减少填料在高温下的日照直射时间，必须缩短路基各工序及工序之间的施工时间，我们采取了增加取土场至施工工点自卸车的数量，一个取土场高峰时可以达到70多台自卸车，详见图4。

　　同时在施工工点150m范围配置4台26t压路机，一台平地机，一台推土机，两台洒水车，每一层路基在施工前进行精确计算每一车填料的摊铺厚度，用白灰洒出方格网进行控制，填料运到现场后，推土机和平地机迅速进行摊铺，达到试验确定的摊铺厚度后，洒水车根据现场试验确定的含水率进行补水，然后四台压路机并行进行碾压工作，通过各道施工工艺间的有序衔接以及通过设备数量的增加，减少各工序的施工时间来控制填料含水率的蒸发。碾压完毕检查合格后，立即再在上方覆盖一层土，对本层填料进行封闭保湿。通过优化施工工艺和合理组织施工作业，是达到节水保湿和确保路基施工质量的有效措施。

　　在路基工程涵洞等结构施工中采用喷涂养护液和刷涂节水保湿膜，在混凝土表面形成一层隔水薄膜，刷涂完节水保湿膜后，再在结构物外表面用塑料布进行绑扎包裹。防止混凝土内部水分由于风砂、太阳直射形成蒸发。该种工艺是极旱荒漠地区进行节水和保证施工质量的重要措施。

　　2.5环保兼顾，废水利用地处安西极旱荒漠自然保护区，当地生态极端脆弱，为了保证施工对当地生态达到最小的影响，确保施工产生的污水、废弃物等不对环境造成污染。在每个工区修建了一座三级沉淀池和废弃物处理场。

　　沉淀池进行污水回收，把平时预制场养护用水、生活废水进行二次回收利用，经过回收的废水可用于便道降尘，临时工程施工场地的夯实硬化洒水等。

　　3结束语

　　极旱荒漠风砂地区进行铁路工程施工，极度匮乏的水资源和铁路施工大量的施工用水是制约施工质量的一个矛盾，如何进行有效的节水施工和对现有水资源的科学合理利用以及降低生产成本，是摆在施工筑路人面前的一道课题，中铁十七局集团根据安西极旱荒漠地区的实际情况，结合自身多年的施工经验，通过优化施工工艺，科学、合理组织施工生产实践，希望为今后类似条件下进行的铁路施工提供一条可借鉴的经验。