本發明涉及鐵路路基施工技術領域，特別是一種沙漠地區鐵路地下水路塹的施工方法。
背景技術：
我國是沙漠比較多的國家之一，沙漠的總面積約130萬平方千米，約占全國土地面積的13％左右。內蒙地區是我國沙漠最為集中的地區，該類地區雖然地表為沙漠所覆蓋，但是地下水系豐富，該類地區修建鐵路過程中，經常會遇到路塹中地下水位較鐵路設計路肩高程高的現實問題，針對此種現狀，形成地下水路塹。施工過程中面臨著降水困難，開挖路塹容易坍塌等相關問題。新建甘旗卡至庫倫鐵路工程，地處科爾沁沙地，地貌以平沙地為主，間夾沙丘，地下水水系豐富，沿線所處地下水屬于第四系孔隙水，主要靠大氣降水補給，含水層主要為細砂。穩定水位1.20m~8.80m，水位變幅2.0~3.0m，主要以蒸發形式排泄。本線地下水路塹，施工過程中出現滲水現象，滲溝施工自設計路肩向下需開挖2.4—3.0m，但路塹開挖至接近地下水位時，開始出現坍塌，三分鐘后出現滲水及流沙現象，隨著滲水量增大，溝槽兩側坍塌增大，邊坡出現失穩、滑落嚴重。采用常規地下水路塹施工方法，降水以及開挖坍塌問題不能解決。
技術實現要素：
本發明的目的是：提供一種解決沙漠地區地下水路塹施工過程中降水困難，開挖路基容易坍塌條件下如何合理的進行地下水路塹施工的技術問題，在路塹開挖過程中，采用橫向全寬挖掘法、逐層順坡自上而下開挖的辦法施工；接近地下水位時，采用跳槽開挖，井點降水與泄水溝降水相結合，鋼板樁防護，路塹基底換填等措施，確保地下水路塹施工質量，保證路基的穩定，確保不產生病害的沙漠地區鐵路地下水路塹的施工方法。
本發明是這樣實現的，其特征在于：
⑴、采用履帶式挖掘機開挖路塹至地下水位以上0.3m；
⑵、采用井點及兩側泄水溝結合方式降低地下水水位；
在路塹開挖同時，于路塹兩側布置降水井點；
降水井成孔采用沖孔機械成孔，管井成孔工藝：場地平整→井位放線→人工清理塊石障礙→復核樁位→開挖漿池、漿溝→護筒埋設→樁機就位、孔位校正→沖擊造孔、泥漿循環、清除廢漿、泥渣→終孔驗收→下濾水井管和填充砂礫；
路塹內兩側開挖泄水溝，溝底深度至設計路肩高程以下1.3m，降水至路塹換填深度及盲溝高程以下；
井點及泄水溝所排地下水排至低洼處；
⑶、利用拉森鋼板樁進行防護兩側粉細沙，防止粉細沙坍塌，開挖地下水盲溝坑槽，施工地下水盲溝等地下排水系統；
做好施工準備，施工前對施工用水、電進行落實，對機械設備進行檢查確保完好，施工前應清刷坡面浮土，填補坑凹并拍實使坡面平整。水泥要有產品質量合格證并按有關規定抽檢。嚴禁使用受潮、結塊或失效的水泥。相鄰砌石面平整，鑲面石要精心選擇石料，石料進場后首先進行修整、清洗，面石表面修鑿加工的紋理一致，無裂紋、斷層、水銹和強度不合格的石料；片石各邊尺寸必須均大于15cm；
地下盲溝施工：測量放樣：在施工現場附近引臨時水準點測標高，用附近導線控制網按設計測滲水盲溝走向、坡度；
盲管溝、檢查井槽開挖：溝槽施工采用人工配合機械開挖，為避免大面積開挖產生用水，溝槽坍塌及滑落，采用跳槽開挖，每段長度控制在40m左右，并采用拉森鋼板樁防護，并采用木支撐進行支護；滲溝內側鋼板樁長度按1.5倍滲溝深度設計；滲溝外側，邊坡高度小于等于3.0m，鋼板樁長度按1.75倍滲溝深度設計；邊坡高度大于3.0m，鋼板樁長度按2.0倍滲溝深度設計；每段鋼板樁插打完成后，立即采用機械開挖，基坑內積水通過已經修建成型的滲溝排出，開挖自下游向上游進行；開挖溝槽時，預留10-20cm采用人工開挖；
基礎澆注：將基底平整、夯實，檢查合格后進行滲水盲管基礎c25混凝土澆注，基礎厚度澆注10cm，盲溝兩側護臂高出基礎面10cm；
盲管安裝：鋪底混凝土強度達到70％后，鋪設透水無紡土工布，土工布鋪設后，兩側長出部分先用方木或者鋼筋固定在兩側，避免施工過程中滑落或被pvc管、碎石壓住。碎石填筑（要求粒徑不大于5cm）人工分層夯填，完成后，用鋪設好的透水無紡土工布將φ100mmpvc雙壁波紋管與碎石包裹完好，頂面搭接處重疊0.4m；并按設計及時回填，防止土工布長時間暴露；
外壁施工：滲水盲溝外采用砂礫石和中粗砂做反濾層外壁，外壁外側采用10cm厚中粗砂，外壁內側采用10cm砂礫石，隨排水層分層同步施工；分層填筑時，應保證土工布的設置位置，防止不同集料混填，內埋設滲水盲管；
當滲水盲管排水坡與線路坡度不一致時，應調整基礎側壁加深滲水盲管埋設深度；
檢查井施工：預留縱、橫向滲水盲溝與檢查井的連接孔洞，安裝時，模板預留孔洞與預留縱、橫向滲水盲溝位置相對應，長大盲溝地段盲溝側設置檢查井，檢查井每個30m或平面轉角處設置一處；
滲水盲溝頂側溝：滲水盲溝頂側溝采用漿砌片石護頂；漿砌片石采用擠漿法施工，鋪砌時自下而上進行，砌塊不得大面平鋪，石塊應彼此交錯搭接，錯縫一般為7～8cm，不得松動，嚴禁浮塞，砂漿在砌體內必須飽滿、密實，不得有懸漿；
勾縫：砌體砌筑時留出2cm深的空縫，宜用原漿砌體砂漿勾縫，勾縫可采用凹縫或平縫。勾縫所用砂漿強度不得小于砌體砂漿強度，修筑完本段后重復上述工藝繼續修筑下一段；
盲溝排水出口：出口選擇低洼地段，采用保溫出口，防止冬天凍脹，破壞；
養護及檢驗：砌筑完后及時覆蓋，經常灑水保持濕潤，常溫下養護期不得少于7d，在保證施工用料質量的前提下進行檢驗，每100m防護坡面抽樣檢驗3處，監理單位見證檢驗3處。
⑷、降水后進行開挖至路塹至設計路肩高程以下1m并進行夯實，路塹基底及基床換填，壓實；
開挖至設計路肩高程以下1m并進行壓實，壓實后，分層回填0.5m厚度水泥土墊層并壓實，壓實后填筑路塹基床，路塹基床自下而上填筑，首先是0.1m中粗沙墊層中間夾鋪一層兩布一膜復合土工膜（上下為無紡土工布，中間為土工膜），兩布一膜復合土工膜技術要求：土工膜厚度不小于0.4㎜無紡土工布質量不小于100g/㎡；縱橫向抗拉強度不小于20kn；最大延伸率不大于30％，中粗沙向上填筑0.5ma、b組土至路肩設計高程，壓實達到要求，
壓實標準：基床表層，地基系數k30≥1.5mpa；孔隙率n＜28％，基床底層，地基系數k30≥1.2mpa；孔隙率n＜31％；同步修筑路塹側溝，并于側溝與滲溝之間預留電纜槽；
⑸、路塹邊坡刷坡、防護；
采用人工按照設計的坡度對路塹邊坡進行修整，砌筑拱形骨架護坡，骨架內鋪0.2m厚客土并種沙柳防護。
本發明的有益效果是：本發明的沙漠地區鐵路地下水路塹的施工方法，主要解決沙漠地區修筑路塹，地下水豐富時，路塹開挖及地下排水設施修建時的降水技術問題。在降水過程中采用井點進行降水，并采用路塹內泄水溝同步泄水作為輔助手段，確保降水時間及效果，有效的解決了基坑開挖過程中避免粉細沙坍塌的技術問題。在基坑開挖過程中采用采用跳槽開挖，用拉森鋼板樁防護，并采用木支撐進行支護，有效保持基坑坑壁穩定。
附圖說明
以下結合附圖對本發明做進一步的描述：
圖1是沙漠地區鐵路地下水路塹的施工方法的示意圖；
圖中標記：1-自然地面線、2-邊坡骨架護坡（骨架內鋪0.2m厚客土并種沙柳防護）、3-降水井點、4-鋼板樁及木支撐、5-檢查井、6-滲水盲管、7-水泥土、8-兩布一膜土工布、9-填筑中粗沙部分、10-基床表層、11-側溝、12-電纜槽。
具體實施方式
如圖1所示，該沙漠地區鐵路地下水路塹的施工方法是：
⑴、采用履帶式挖掘機開挖路塹至地下水位以上0.3m；
首先恢復中線，并進行現場調查，根據地形、路塹斷面及長度。然后結合現場實際與設計要求，修建臨時排水設施，并考慮與永久排水設施相結合。
工程開工前，根據現場調查資料對設計文件進行核對。內容主要包括：地形地貌、挖方數量、取棄土場位置、土方利用等。
根據復測的線路中線放出開挖邊線樁，放線時定位準確，做好塹頂排水系統如截水溝、天溝，待排水系統完善后采用履帶式挖掘機開挖路塹，根據土石方調配方案和施工順序，選擇最佳的挖方作業面，采用橫向全寬挖掘法、逐層順坡自上而下開挖的辦法施工，嚴禁下部掏挖施工。以機械施工為主，運土距離較近時采用推土機作業，運距較遠時，采用推土機配合挖掘機、裝載機挖土裝車，自卸汽車運至路基填方路段或棄土點，切勿堆至塹頂。當機械開挖至靠近邊坡0.2m～0.3m時，預留人工修坡條件。需設圬工防護工程的邊坡，在防護工程開工前留置保護層，待防護圬工施工時刷坡。不設圬工防護的邊坡，每10m邊坡范圍插桿掛線人工刷坡。當開挖接近路基施工標高時，采用人工配合推土機施工。路塹施工要做到路基表面平整、密實，曲線圓順、邊線順直，邊坡坡面平順穩定、無虧坡，邊溝整齊、溝底無積水或阻水現象。
⑵、采用井點及兩側泄水溝結合方式降低地下水水位；
在路塹開挖同時，于路塹兩側布置降水井點；井點布置數量及深度根據相關地下水資料進行布置。
降水井成孔采用沖孔機械成孔。管井成孔工藝：場地平整→井位放線→人工清理塊石障礙→復核樁位→開挖漿池、漿溝→護筒埋設→樁機就位、孔位校正→沖擊造孔、泥漿循環、清除廢漿、泥渣→終孔驗收→下濾水井管和填充砂礫。
管井成孔采用人工清障與沖擊機械配合，清孔后應立即將濾水管放入孔內，其四周填入砂礫，以防坍孔。將預先制作好的井管用汽車吊分段下放，分段焊接牢固，直下到井底。井管安放應力求垂直并位于井孔中間；管頂部比自然地面高出500mm左右。井管下入后，及時在井管與土壁間填充砂礫料，不得用裝載機直接填料，應用鐵鍬下料，以防分層不均勻和沖擊井管，填濾料要一次連續完成，從底填到井口下1m左右，上部采用不含砂石的粘土封口，高度不小于500mm。管周圍填砂礫料后，安設水泵前應按規定先清洗濾井，沖除沉渣。采用壓縮空氣洗井法，當壓縮空氣通到井管下部時，井管中為氣水混合物，密度小于1，而井管外為泥水混合物，密度大于1，這樣管內外產生壓力差作用下流進管內，于是井管內就變成氣、水、土三相混合物，其密度隨摻氣量的增加而降低，三相混合物不斷被帶出井外，濾料中的泥土越來越少，直至清洗干凈。洗井應在下完井管，填好濾料，在封口內8h內進行，以免時間過長，護壁泥皮逐漸老化，難以破壞，影響滲水效果。
潛水泵在安裝前，應以水泵和控制系統做一次全面細致的檢查。安裝時，用繩索吊入濾水層部位，上部與井管口固定。設置電動機座位應平穩，向嚴禁逆轉，防止轉動軸解體。
潛水電動機、電纜及接頭應有可靠的絕緣，每臺泵配置一個控制開關箱，主電源線路沿深井排水管路設置。安裝完畢后進行試抽水，滿足要求后轉入正常工作。
路塹內兩側開挖泄水溝，溝底深度至設計路肩高程以下1.3m，降水至路塹換填深度及盲溝高程以下。
井點及泄水溝所排地下水排至低洼處。
降水過程中實施監測，觀測井中水位達到一定深度以后方可進行土方開挖，在土方開挖的同時，繼續進行降水，保證水位始終開挖土層以下。降水井抽水時，潛水泵的抽水間隔時間自短至長，降水井的每次抽水后，應立即停泵，對于出水量較大的井每天開泵抽水的次數相應要增多。降水運行過程中，現場實行24小時值班制，值班人員做好各井的水位觀測工作，認真做好各項質量記錄，做到準確齊全。對降水運行的記錄，及時分析整理，以合理指導降水工作，提高降水運行的效果，對停抽的井及時測量水位，每天1～2次。降水運行階段要經常檢查泵的工作狀態，一旦發現不正常時及時調泵并修復。保證電源供給，如遇電網停電，須提前兩個小時通知降水施工人員，以便及時采取措施，保證降水效果。
⑶、利用拉森鋼板樁進行防護兩側粉細沙，防止粉細沙坍塌，開挖地下水盲溝坑槽，施工地下水盲溝等地下排水系統；
做好施工準備，施工前對施工用水、電進行落實，對機械設備進行檢查確保完好，施工前應清刷坡面浮土，填補坑凹并拍實使坡面平整；水泥要有產品質量合格證并按有關規定抽檢；嚴禁使用受潮、結塊或失效的水泥；相鄰砌石面平整，鑲面石要精心選擇石料，石料進場后首先進行修整、清洗，面石表面修鑿加工的紋理一致，無裂紋、斷層、水銹和強度不合格的石料；片石各邊尺寸必須均大于15cm；
地下盲溝施工：測量放樣：在施工現場附近引臨時水準點測標高，用附近導線控制網按設計測滲水盲溝走向、坡度；
盲管溝、檢查井槽開挖：溝槽施工采用人工配合機械開挖，未避免大面積開挖產生用水，溝槽坍塌及滑落，采用跳槽開挖，每段長度控制在40m左右，并采用拉森鋼板樁防護，并采用木支撐進行支護。滲溝內側鋼板樁長度按1.5倍滲溝深度設計；滲溝外側，邊坡高度小于等于3.0m，鋼板樁長度按1.75倍滲溝深度設計；邊坡高度大于3.0m，鋼板樁長度按2.0倍滲溝深度設計。每段鋼板樁插打完成后，立即采用機械開挖，基坑內積水通過已經修建成型的滲溝排出，開挖自下游向上游進行；開挖溝槽時，預留10-20cm采用人工開挖；
基礎澆注：將基底平整、夯實，檢查合格后進行滲水盲管基礎c25混凝土澆注，基礎厚度澆注10cm，盲溝兩側護臂高出基礎面10cm；
盲管安裝：鋪底混凝土強度達到70％后，鋪設透水無紡土工布，土工布鋪設后，兩側長出部分先用方木或者鋼筋固定在兩側，避免施工過程中滑落或被pvc管、碎石壓住。碎石填筑（要求粒徑不大于5cm）人工分層夯填，完成后，用鋪設好的透水無紡土工布將φ100mmpvc雙壁波紋管與碎石包裹完好，頂面搭接處重疊0.4m；并按設計及時回填，防止土工布長時間暴露；
外壁施工：滲水盲溝外采用砂礫石和中粗砂做反濾層外壁，外壁外側采用10cm厚中粗砂，外壁內側采用10cm砂礫石，隨排水層分層同步施工；分層填筑時，應保證土工布的設置位置，防止不同集料混填，內埋設滲水盲管；
當滲水盲管排水坡與線路坡度不一致時，應調整基礎側壁加深滲水盲管埋設深度；
檢查井施工：預留縱、橫向滲水盲溝與檢查井的連接孔洞，安裝時，模板預留孔洞與預留縱、橫向滲水盲溝位置相對應，長大盲溝地段盲溝側設置檢查井，檢查井每個30m或平面轉角處設置一處；
滲水盲溝頂側溝：滲水盲溝頂側溝采用漿砌片石護頂。漿砌片石采用擠漿法施工，鋪砌時自下而上進行，砌塊不得大面平鋪，石塊應彼此交錯搭接，錯縫一般為7～8cm，不得松動，嚴禁浮塞，砂漿在砌體內必須飽滿、密實，不得有懸漿；
勾縫：砌體砌筑時留出2cm深的空縫，宜用原漿砌體砂漿勾縫，勾縫可采用凹縫或平縫。勾縫所用砂漿強度不得小于砌體砂漿強度，修筑完本段后重復上述工藝繼續修筑下一段；
盲溝排水出口：出口選擇低洼地段，采用保溫出口，防止冬天凍脹，破壞；
養護及檢驗：砌筑完后及時覆蓋，經常灑水保持濕潤，常溫下養護期不得少于7d，在保證施工用料質量的前提下進行檢驗，每100m防護坡面抽樣檢驗3處，監理單位見證檢驗3處。
⑷、降水后進行跳槽開挖至路塹至設計路肩高程以下1m并進行夯實，路塹基底及基床換填，壓實；
基床表層采用鋪設土工膜換填加固的地段，路塹開挖時不宜一次開挖到基床底層頂面，基床底層頂要預留20㎝，待換填加固段全部開挖完后在統一挖除預留的土體。防止一次開挖至標高后基床底層頂的土體出現泥化等現象。
開挖至設計路肩高程以下1m并進行壓實，壓實后，分層回填0.5m厚度水泥土墊層并壓實，壓實后填筑路塹基床，路塹基床自下而上填筑，首先是0.1m中粗沙墊層中間夾鋪一層兩布一膜復合土工膜（上下為無紡土工布，中間為土工膜），砂墊層施工時必須采用經檢驗合格的中粗砂，鋪設底層5cm砂墊層時可采用人工或機械攤鋪施工，頂層的砂必須采用人工攤鋪施工。砂墊層鋪設的厚度及寬度必須符合設計的厚度及寬度要求，砂層鋪設完好可采用輕型碾壓機械靜壓一遍，砂層頂面要平整.砂墊層中不得有尖銳雜物及碎石。復合土工膜時應平整無褶皺，拉直整平。接頭應使高端壓在底端上，搭接寬度不小于50cm，鋪設寬度符合設計寬度，土工膜鋪設后要及時鋪砂覆蓋。復合土工膜進場后要妥善保管,防止損壞，嚴禁在陽光下暴曬。復合土工膜鋪設后，嚴禁直接碾壓，嚴禁運輸、碾壓機械直接在復合土工膜上行走。
表層填料施工：砂墊層頂上50cm厚的a、b組料必須由項目部實驗室檢測合格的填料，分層施工時每層的寬度，壓實標準及平整度，標高、橫坡等要嚴格控制，必須達到設計的各項指標要求。
對于換填加固后的路塹地段，兩側排水溝未能及時施工時，保證施工完的路床表層不被水浸泡，可先在路塹兩側挖排水土溝，及時將雨水排除。
兩布一膜復合土工膜技術要求：土工膜厚度不小于0.4㎜無紡土工布質量不小于100g/㎡；縱橫向抗拉強度不小于20kn；最大延伸率不大于30％，中粗沙向上填筑0.5ma、b組土至路肩設計高程，壓實達到要求，
壓實標準：基床表層，地基系數k30≥1.5mpa；孔隙率n＜28％，基床底層，地基系數k30≥1.2mpa；孔隙率n＜31％；同步修筑路塹側溝，并于側溝與滲溝之間預留電纜槽。
⑸、路塹邊坡刷坡、防護；
采用人工按照設計的坡度對路塹邊坡進行修整，砌筑拱形骨架護坡，骨架內鋪0.2m厚客土并種沙柳防護。