岩鹽鐵路路基施工工法

《岩鹽鐵路路基施工工法》是中鐵二十一局集團有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是趙平華、薛吉安、楊金衛、朱昌岳、姜保明；適用範圍是岩湖地區水文地質條件下，路基下無較大的上升泉的岩鹽鐵路路基工程施工。

《岩鹽鐵路路基施工工法》主要的工法特點是：路基本體填築岩鹽；岩鹽路基本體利用複合土工膜包裹，外部結合路基排水溝、攔水壩、蒸發池的隔排水施工方法；採用路基本體以岩鹽填築的工法施工。

2009年10月19日，《岩鹽鐵路路基施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：岩鹽鐵路路基施工工法
• 工法編號：GJYJGF049-2008
• 完成單位：中鐵二十一局集團有限公司
• 主要完成人：趙平華、薛吉安、楊金衛、朱昌岳、姜保明
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：國家一級工法（2007-2008年度）

形成原因

青藏鐵路西格二線應急工程K720+500~K752+600段，全程約32千米，線路通過察爾汗鹽湖（海拔2675米），湖區絕大部分地區已經乾涸，乾涸部分岩鹽露出地表。岩層內蘊藏高濃度的晶間滷水，晶間滷水距地表深0.4~0.8米，礦化度一般為310~440克/升。鐵路線路經過處岩鹽層最厚達23米，湖心北端較薄。岩層底部為砂黏土、黏砂土弱隔水層，隔水層下為粉細砂低礦化度承壓水（礦化度一般為50~180克/升），由於北端岩鹽層下隔水層較薄，隔水性能較差，低礦化度承壓水沿隔水層上冒，溶蝕岩鹽，線上路經過處約3千米區段範圍內形成溶塘、溶溝及溶洞等特殊的地質現象。通過對既有青藏鐵路（西寧至格爾木段）察爾汗鹽湖地段岩鹽路基病害進行觀察總結，主要病害特徵表現為：岩鹽溶蝕導致的路基沉降、翻漿冒泥，“鹽脹”導致路基邊坡開裂等現象。如何解決在鹽層上修築鐵路的複雜技術問題，才能解決此特殊地質對路基的影響；如何控制岩鹽路基變形，保持其穩定性，防止線路下沉、路基翻漿、邊坡開裂等病害的發生，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難題分析研究，最終確定採用岩鹽作為路基本體填料，路基表層及邊坡採用複合土工膜與中粗砂保護層結合、排水溝與攔水壩和蒸發池結合的《岩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，保證了岩鹽鐵路路基的安全穩定，取得了良好的經濟效益和社會效益。

工法特點

《岩鹽鐵路路基施工工法》的工法特點是：

一、路基本體填築岩鹽，解決了普通路基填料的匱乏問題，節約了施工成本，降低了工程造價。

二、岩鹽路基本體利用複合土工膜包裹，外部結合路基排水溝、攔水壩、蒸發池的隔排水施工方法，解決突發洪水和人為原因對岩鹽鐵路路基的危害，保證了路基的長期安全和穩定。

三、採用路基本體以岩鹽填築的工法施工，減少了因大量土石方開採、運輸等帶來的對青藏高原生態環境破壞，對高原的生態環境起到了一定的保護作用。

四、採用岩鹽填築路基，就地取材，避免了遠距離運輸填料等環節，有利於縮短施工工期。

操作原理

適用範圍

《岩鹽鐵路路基施工工法》適用於岩湖地區水文地質條件下，路基下無較大的上升泉的岩鹽鐵路路基工程施工。

工藝原理

《岩鹽鐵路路基施工工法》的工藝原理敘述如下：

鹽湖湖區北端因低礦化度承壓水造成路基基底岩鹽溶蝕，形成岩鹽溶洞，針對不同發育程度，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複合土工膜隔斷承壓水、毛細上升泉對岩鹽路基本體的侵蝕，將岩鹽填築的路基本體包裹起來，阻斷外部來水，消除淡水或非飽和滷水對路基本體岩鹽的溶蝕危害，保持岩鹽路基的穩定性。

在非岩溶地段，上部岩鹽無溶蝕現象，具有良好的隔水性能，僅對岩鹽表層進行破碎並分層碾壓至要求的密實度。

針對岩鹽易溶於水的特性，在施工中採用灑飽和滷水碾壓，在路基基床表層與兩側路基邊坡及坡腳以下1.0米範圍內鋪設複合土工膜，將岩鹽填築的路基本體包裹起來；將岩溶地段邊坡鋪設的複合土工膜與路基基底鋪設的複合土工膜搭接，將岩鹽路基本體全斷面包裹起來；在岩鹽路基外部採取攔水壩、排水溝、蒸發池結合排離地表水等技術，從而保證了路基的穩定性。

施工工藝

• 工藝流程

《岩鹽鐵路路基施工工法》的工藝流程見圖1。

圖1 岩鹽鐵路路基施工工藝流程框圖

操作要點

《岩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

通過查閱相關資料，並對岩鹽進行化學分析和物理力學試驗、承載力試驗、降水試驗及平衡試驗（岩鹽溶解性試驗），以及岩鹽固結度對力學性質的影響、含泥量對岩鹽強度的影響、濕度對岩鹽抗壓強度的影響等試驗，得出察爾汗鹽湖岩鹽的特性：表層有0.3~0.5米的鹽殼，堅硬，含少量粉砂及豁性土，其下鹽質較純，有較好的結晶。其組成成分主要為易溶鹽，化學成分以NaCl為主，無色透明或白色，晶粒粒度上部為細粒，中部為中粗粒，局部含石膏、碳酸鹽及光鹵石。孔隙率在19.8%~47.8%。乾密度在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。經承載力試驗，確定岩鹽基本承載力σ₀=127~193千帕，岩鹽有足夠的物理力學強度，可以作為路基填料。在現場試驗段取地表0~6米鹽殼岩鹽做壓實試驗，最佳含水量7.8%，最大幹密度1.85克/立方米，可達到鐵路路基要求的最高壓實標準。因此，路基填築的岩鹽可取用地表0~米岩鹽或鹽湖開發廢棄岩鹽。

岩鹽絕大部分的組分是易溶鹽，因此，表現為溶解度大和溶解速度快的特點。通過查閱相關資料和試驗得出結論，察爾汗岩湖岩鹽的溶解度達301~344克/升，經檢測湖區內凡地表出露或地下潛水（晶間滷水）絕大部分都達到飽和狀態，均可以用作岩鹽路基施工用水，對不飽和滷水可以採用人工修築滷水池，利用純淨岩鹽調製飽和滷水供路基施工使用。根據施工現場條件可就近選用任意一種作為岩鹽路基施工用水。

二、路基基底處理

1.岩鹽溶洞區段

鹽溶是指由於低礦化度承壓水注入岩鹽地層產生溶蝕作用，從而形成各種形態洞穴的一種物理地質現象。察爾汗鹽湖北端，新建西格二線鐵路經過的K747~K750段，3千米範圍內，鹽溶廣泛分布。鹽溶發生後，根據不同地段岩鹽地層的表面形態和在岩鹽層中形成的各種不同形態的溶洞和溶蝕小孔，可把鹽溶分為：溶塘、溶溝，溶洞以及溶蝕小孔，其形成過程主要是岩鹽被潛水、承壓水侵蝕而形成的。鹽溶區段鐵路路基根據線路經過地段的岩鹽厚度、岩鹽結構的疏鬆或密實程度、以及岩鹽溶蝕程度分段採取了不同的基底處理措施。

第一區段：岩鹽厚度小於1.0米，結構疏鬆，溶塘、溶隙發育，岩鹽下部為流塑狀土層。挖除全部岩鹽，拋填1.0米片石進行重型碾壓密實，夯填卵石土至地面標高，鋪設15厘米厚中粗砂墊層、複合土工膜、30厘米厚中粗砂墊層碾壓密實。

第二區段：岩鹽厚度1.0~3.5米，結構疏鬆，溶洞、溶孔發育，岩鹽下部為可塑狀土層，底層軟弱。挖除全部岩鹽，換填卵石土並進行重型碾壓至地面標高，鋪設15厘米厚中粗砂墊層、複合土工膜、30厘米厚中粗砂墊層碾壓密實。

第三區段：岩鹽厚度3.5~9.5米，溶洞、溶孔發育，但岩鹽結構緻密。採取挖除地表層1.0米岩鹽，查探溶洞及溶孔的位置，先用卵礫石填塞、搗實，再碾壓擠密，然後逐層回填卵礫石土至地面標高，鋪設15厘米厚中粗砂墊層、複合土工膜、30厘米厚中粗砂墊層碾壓密實。

對岩鹽厚度大於9.5米，由於岩鹽層下部隔水層逐漸增厚，岩鹽結構緻密且岩溶不甚發育的地段，剷除地表鹽殼0.5米，查探溶洞、溶孔位置，先用卵礫石填塞、下灌、搗實，碾壓擠密後，再逐層回填卵石土至地面標高，鋪設15厘米厚中粗砂墊層、複合土工膜、30厘米厚中粗砂墊層碾壓密實。

基底溶洞、溶孔的探查採用鋼釺插深、鑽孔或其他物探手段認真探查，確定其具體位置，必要時可進行明挖探查，確實查清其規模後再進行處理。

通過上述措施對岩溶地段鐵路路基基底進行處理保證路基基底有足夠的承載力，路基基底表面鋪設複合土工膜隔斷承壓水、毛細上升泉對岩鹽路基本體的侵蝕，保證了岩鹽路基的穩定性。

2.非岩鹽溶洞區段第一層岩鹽隔水頂板變厚和隔水性能較好，低礦化度承壓水埋藏深，含水層厚度減薄或尖滅，對上部岩鹽無溶蝕現象，其力學強度和密度等都能滿足路基穩定性要求，經試驗，鹽殼經壓實後，是很好的毛細隔斷層，因此，在這種特殊的荒漠性氣候條件下，對這段路基基底未作特別處理，僅對岩鹽表層進行破碎並分層碾壓至要求的密實度。

三、岩鹽路基的修築

在大規模施工前，先進行試驗路段的岩鹽填築試驗，取地表0~6米範圍內的岩鹽作為填料進行填築，在鋪設第一層岩鹽後用20噸振動壓路機靜壓一遍，按照最佳含水量控制勻酒滷水，待30分鐘左右滷水完全滲透入岩鹽後，再進行-一-遍強振一遍弱振兩遍靜壓，經檢測壓實效果良好，地基係數K3可達到≥190兆帕/米、孔隙率<18%的壓實指標要求。如果通過晾曬，岩鹽路基水分蒸發，岩鹽經脫水，其強度還會隨之提高。

路基本體用岩鹽填築，先用破碎機械將岩鹽塊破碎成粒徑小於15厘米的鹽塊，然後分層填築，每層松鋪厚度控制在30厘米範圍之內。

四、複合土工膜的鋪設施工工藝

1.複合土工膜材料質量檢測

複合土工膜材料質量必須符合《土工合成材料非織造複合土工膜》GB/T 17642一1998要求。其各項指標均要求符合標準規定和設計要求（質量不小於700克/平方米，頂破強度大於2.5千牛）。

2.路基工作面的清理

平整場地，清除一切尖角雜物，鋪設中粗砂墊層，中粗砂墊層要求級配良好，含泥量不得大於5%，並不得有垃圾、雜物；路基邊坡欠坡應回填夯實、富坡削坡後經監理檢查驗收。

3.鋪設複合土工膜

岩鹽路基填築完成後，全斷面以複合土工膜進行隔水處理，路基每側加寬1.5米，邊坡自外向里分別設0.5米岩鹽、0.5米中粗砂保護層、複合土工膜、0.5米中粗砂保護層；路基面從上至下依次設0.30米厚中粗砂、複合土工膜、0.15米中粗砂；岩溶區段在路基基底換填頂面亦從上至下依次設0.30米厚中粗砂、複合土工膜、0.15米中粗砂，將基底鋪設的土工膜與邊坡鋪設的土工膜搭接並錨固（圖2路基橫斷面示意圖）。路基邊坡部分的岩鹽、中粗砂採用人工夯實處理，路基邊坡夯填岩鹽粒徑應小於5厘米。在新建路基與既有線並行地段，須在既有線路基旁邊做幫寬施工時，填築過程中既有線路基邊坡應挖台階，複合土工膜應鋪至既有線路基內不小於0.5米。鋪設應在乾燥和暖天氣進行，為了便於拼接，防止應力集中，複合土工膜鋪設採用波浪形鬆弛方式，富餘度約為1.5%，攤開後及時拉平，拉開，要求複合土工膜與路基面吻合平整，無突起褶皺，施工人員應穿平底布鞋或軟膠鞋，嚴禁穿釘鞋，以免踩壞複合土工膜。施工時如發現複合土工膜損壞，必須及時修補。複合土工膜的拼接採用搭接的方式，按照橫向排水坡或路基縱向坡度將高處一幅搭接於低處一幅之上，橫向搭接寬度不小於30厘米、縱向搭接長度不小於2米。

圖2 路基橫斷面示意圖

4.複合土工膜的錨固

複合土工膜兩端錯固於地表以下大於1.0米深度土層內，在既有線並行地段，靠近二線一側錯固於二線路基台階垂直面，錨固高度30厘米。

5.複合土工膜施工工藝流程

在複合土工膜鋪設前，既有路基開挖面修整完畢，平整度、壓實度均達到設計要求並經監理工程師驗收合格後方可進行複合土工膜的鋪設，複合土工膜鋪設的工藝流程見圖3。

圖3 複合土工膜鋪設的工藝流程圖

五、岩鹽路基設定永久排水設施

在岩鹽路基地段做好施工期間的臨時排水、水久排水設施。在岩鹽路基施工前，結合永久排水設施先布置開挖臨時排水溝，將地表水排離路基施工範圍；路基填築期間，每層路基面按照設計要求做好路拱、橫坡，保證施工期間的路基面排水；永久排水設施根據地形、地勢情況設定縱、橫排水溝將地表水排至遠離路基的橋涵或低洼地帶，無處排水時在適當位置設定蒸發池，將水排入蒸發池，利用當地蒸發量遠遠大於降水量的氣候特點進行蒸發處理；在路基地勢比較低洼地帶，利用排水溝結合擋水捻排出、攔截地表水。

施工注意事項

《岩鹽鐵路路基施工工法》的施工注意事項如下：

一、岩鹽填料應破碎後攤鋪，必須灑飽和滷水碾壓，嚴禁灑淡水。

二、必須確保複合土工膜的鋪設質量，全面、嚴密地包裹岩鹽路基，路基面與邊坡鋪設複合土工膜須連線嚴密，順坡面鋪設土工膜，上下搭接，邊坡鋪設複合土工膜下端埋入地面下不小於1.0米，防止淡水進入岩鹽路基；鋪設複合土工膜的土層表面必須平整，在複合土工膜上層填土（30厘米）採用輕型機械碾壓或人工夯實。複合土工膜鋪設後及時填築填料，嚴禁長時間暴曬。

三、岩鹽路基適合在乾旱、蒸發量大的地區施工，施工時氣溫較高時（25~30℃）有利於岩鹽填料中的水分蒸發而快速提高其強度，有利於縮短施工周期。

勞動力組織

《岩鹽鐵路路基施工工法》的勞動力組織見表1。

表1 勞動力組織情況表

序號	單項工程	所需人數	工作內容
1	管理人員	5	施工組織
2	技術人員	5	測量、技術管理
3	試驗工	4	壓實試驗
4	岩鹽及中粗砂填築施工	45	材料運輸、路基碾壓
5	複合土工膜鋪設	15	鋪設土工膜、鋪設中粗砂墊層
6	普工	10	整平路基面、整修邊坡

材料設備

《岩鹽鐵路路基施工工法》所用的材料及設備明細如下：

一、主要材料（表2）

表2 主要材料表

序號	材料名稱	材料規格	用途
1	複合土工膜	700克/平方米	隔水防護
2	中粗砂	0.35~5毫米	複合土工膜墊層
3	飽和滷水	╱	岩鹽路基施工用水
4	岩鹽	粒徑小於15厘米	岩鹽路基填築施工

二、該工法不需要採用特殊的機械設備，採用普通路基施工中常用的機械設備即可，詳見機具設備表（表3）。

表3 主要設備表

序號	設備名稱	設備型號	單位	數量	用途
1	挖掘機	小松PC220	台	2	挖裝填料
2	挖掘機	大宇DL220	台	2	挖裝填料
3	裝載機	ZL50噸	台	2	裝填料
4	壓路機	柳工YZ20	台	4	碾壓路基
5	灑水車	東風15噸	台	2	路基灑水
6	自卸汽車	康明斯15噸	台	30	拉運填料
7	推土機	柳工300	台	4	整平路基
8	平地機	柳工250	台	2	整平路基
9	衝擊夯	HCD70B電動	台	10	邊坡夯實
10	破碎錘	KH150S	台	2	破碎岩鹽

質量控制

《岩鹽鐵路路基施工工法》的質量控制要求如下：

一、施工過程嚴格按照《鐵路路基工程質量驗收標準》TB 10414一2003進行質量控制。施工前應進行岩鹽填築路堤施工工藝試驗，確定攤鋪厚度、最佳含水量、灑滷水量、碾壓遍數等施工參數，參照標準（表4）要求分壓實區段進行試驗、檢測。

表4 岩鹽路基壓實標準表

部位	地基係數K30（兆帕/厘米）	空隙率n（%）	填料種類
基床表層	1.9	<18	中粗砂、A組填料
基床底層	1.9	<18	岩鹽
基床以下路堤	1.9	<18	岩鹽

二、路基填筑前，嚴格針對不同的地基地質情況對基底進行處理，報檢合格後方可進行填築施工。

三、路基填築應採用分層填築，填築厚度經現場試驗確定每層不大於30厘米。整平後灑滷水碾壓密實，嚴格實行層層報檢制度，通過地基係數K30和孔隙率雙指標控制路基壓實度。未經檢測或檢測不合格者嚴禁進入下一層施工。

四、路基施工用水嚴格定期檢驗制度，確保施工用滷水達到飽和狀態。

五、填築岩鹽時，採用灑滷水施工，填築表層中粗砂時採用灑淡水施工，並嚴格控制用水量，避免淡水通過其他途徑進入岩鹽路基中，填築岩鹽過程中嚴禁灑淡水。

六、複合土工膜鋪設完成後，必須經過詳細檢查其是否破損、搭接完整、錯固到位；如果複合土工膜破損，在破損處必須採用大於倍破損面積的複合土工膜進行修補。

七、施工過程中嚴格遵守岩鹽路基施工工藝施工。

安全措施

採用《岩鹽鐵路路基施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

一、認真貫徹“安全第一，預防為主”的方針，根據國家有關規定、條例，結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管理網路，執行安全生產責任制，明確各級人員的職責，抓好工程的安全生產。

二、施工現場按符合防火、防風、防雷、防機械事故、防洪、防觸電等安全規定及安全施工要求進行布置，並完善布置各種安全標示。

三、各類房屋、庫房、料場等的消防安全距離應做到符合公安部門的規定，室內不堆放易燃品；嚴禁在材料場、庫房等處吸菸，隨時清除現場的易燃雜物；不在有火種的場所或其旁堆放油料等生產物資。

四、施工現場的臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ 46一2005的有關規範規定執行。

五、既有線旁邊施工，嚴格按照《鐵路既有線施工安全技術操作規程》執行。並制定適合現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、機械設備的安全。

六、建立完善的施工安全保證體系，加強施工作業中的安全檢查，確保作業標準化、規範化。

環保措施

《岩鹽鐵路路基施工工法》的環保措施如下：

一、在距離鹽湖地區1千米以外設定施工駐地，施工駐地應集中安置。

二、成立對應的施工環境衛生管理機構，在施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發的有關環境保護的法律、法規和規章制度，加強對施工燃油、工程材料、設備、廢水、生產生活垃圾的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規章制度，隨時接受相關單位的監督檢查。

三、將施工場地和作業限制在工程建設允許的範圍內，合理布置，做到標牌清楚、齊全，各種標示醒目，施工場地整潔文明。

四、對施工場地內的填料運輸車輛採取有效遮蓋措施，防止塵土飛揚，污染周圍環境。

五、施工便道合理規劃，儘量減少臨時用地面積，施工機械車輛嚴格控制在便道上行駛或按照規定路線行駛，不允許隨意碾壓植被。

六、取棄土場必須到設計或當地政府環保部門和鹽湖開發管理機構指定的位置取棄土，嚴禁亂挖亂倒。

七、生活用水和施工用淡水（機械用水）做到統一規劃處理，嚴禁任意排放。

效益分析

《岩鹽鐵路路基施工工法》的效益分析如下：

青藏線西格二線應急工程XGTJ-05標段，採用該工法就地取材利用岩鹽填築路基，相對於利用普通填料填築路基，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，扣除複合土工膜、中粗砂墊層工程費用，每立方米可降低成本6元，6×300000=1800000元，根據計算結果，節約工程成本180多萬元；青海鹽湖集團鉀肥項目鐵道專用線二期工程，減少資源消耗，節約施工成本200多萬元。

該工法降低施工成本，縮短施工工期，減少大量的土方開採運輸，路基填築的岩鹽可利用地表0~6米岩鹽或鹽湖開發廢棄岩鹽，避免破壞生態植被。

註：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算

套用實例

《岩鹽鐵路路基施工工法》的套用實例如下：

一、改建鐵路青藏線西寧至格爾木段增建二線應急工程XGTJ-05標段，起訖里程為K697+000~K810+900，線路全長113.9千米，其中K720+500~K752+600段位於察爾汗鹽湖區，沿線岩鹽路基、風沙、凍害、水害等不良地質現象及自然災害廣泛分布，施工難度大。中鐵二十一局集團有限公司於2005年9月25日開工，於2006年6月26日完成工程的整體施工任務並通過鐵道部驗收。2006年7月1日通車運營後，通過對在路基兩側設定的路基基樁進行觀測，路基工後沉降滿足《鐵路路基工程施工質量驗收標準》TB 10414一2003要求（圖4）。

圖4 岩鹽鐵路路基效果圖

二、青海鹽湖集團鉀肥項目鐵道專用線二期工程，位於察爾汗鉀肥廠湖區，從既有湖區Ⅰ場接軌，增建湖區Ⅱ場，中間連線線2.1千米路基及湖區站場路基工程共10.9萬立方米，全施工段在岩鹽地區施工，地表飽和滷水豐富。此工程於2006年4月開工建設，於同年10月10日竣工，採用該工法施工，完成施工任務。

三、套用說明

若在類似地質環境參考該工法施工時，務必注意以下幾點，才能確保路基的長期穩定。

1.路基下無較大的上升泉。

2.路基使用的土工膜應具有良好的不透水性和良好的透氣性；複合土工膜鋪設後及時填築填料，嚴禁長時間暴曬。

3.填築路基邊坡部分的岩鹽大小宜小於5厘米，有利於夯實。

4.岩鹽填料應破碎後（粒徑小於15厘米的鹽塊）攤鋪，必須灑飽和滷水碾壓，嚴禁灑淡水。

榮譽表彰

2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《岩鹽鐵路路基施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。