霍爾果斯鐵路口岸站生活集中區水害原因分析及降水整治措施

黃紅華

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北武漢 430072)

1 概況

霍爾果斯鐵路口岸站位于新疆伊犁哈薩克自治州伊寧市霍城縣境內，毗鄰哈薩克斯坦共和國，通過精伊霍鐵路與國內鐵路網連接，通過哈薩克斯坦“霍爾果斯(中國)—阿勒騰科里(哈薩克斯坦)”鐵路與哈國鐵路網連接。

圖1 生活集中區平面布置

霍爾果斯鐵路口岸站生活集中區總占地面積12.5萬m2，從北至南依次分布有7排房屋，總建筑面積2.5萬m2，房屋集中，溝槽管線眾多，平面布置如圖1所示。

生活集中區地處伊犁河階地，階面寬闊，地勢北高南低，地面標高自北向南從674.9 m變化至666.3 m，其東西兩側地面標高分別為673.0，672.1 m。

2 氣候、水文及地下水特征

區域內多年平均氣溫為9.5℃，年極端最低氣溫－37.4℃;多年平均降水量238.4 mm，年降水量最多493.9 mm，最少143.5 mm;年均蒸發量1 844.2 mm，年蒸發量最大1 994 mm，最小1 492 mm;平均積雪厚24.1 cm，最大積雪厚72 cm;季節性凍土區，冬季最大凍土深度100 cm。

生活集中區北東側約450 m為東湖水庫，水庫面積約 42萬 m2，水深 4～6 m，枯水期水面標高675.7 m，洪水期標高679.8 m，主要由大氣降水及莫合爾干渠將天山雪水及霍爾果斯河水引入補給，常年有水。

地下水發育，主要為松散層中孔隙潛水、承壓水，強至中等富水。地下水埋深1.4～2.0 m，其中北側地下水埋深1.4～1.6 m，南側1.8～2.0 m。含水層主要為粉、細砂及圓礫土層。粉、細砂層滲透系數15 m/d，圓礫石土層滲透系數224.64 m/d。基坑涌水量約1.2萬m3/d。

3 水害情況

2012年12月，集中區各類工程施工完成后，部分地段地下水病害嚴重。自北向南地下水病害區域主要分布在第1排至第3排建筑物的各種管道及管溝。其中部分管溝中地下水甚至直接溢出地面。

場區房屋及溝槽管線施工完成后，北側傳輸主動力站、10 kV配電所、調度指揮中心、聯檢大樓、行政中心周邊地面積水且管線槽道及檢查井內積水嚴重，光纖電纜均泡入水中(圖2)。

圖2 10 kV變電所北側積水情況

地下水嚴重影響了各類管道、電纜的正常使用，需通過降水措施將地下水降低至最低溝底標高以下1.0 m(標高667.1 m)。

4 水害原因分析

4.1 場區標高過低

生活集中區中自北向南第1排、第2排至第3排建筑物之間，地面標高670.6～670.9 m，場坪標高為669.5 m，地下水出露標高668.9～669.4 m，場坪開挖后北、西、東側具有承壓性的地下水向場坪內匯集。

4.2 東湖水庫的影響

東湖水庫附近分布砂質黃土及圓礫土層，水庫底部僅依靠黃土層阻隔水，未采取其他有效防滲措施，致使水庫水體大部分下滲。生活集中區位于其西側下游，大量水庫滲漏的水補給該區域。

4.3 積雪融化及大氣降水的影響

積雪融化的雪水以及大氣降水滲入下伏的粉、細砂及圓礫土層中。雖然年蒸發量較大，但生活集中區場區表層分布的黃土層為相對不透水層，阻止了大量地下水蒸發。

4.4 周邊灌渠的影響

該場區北側、南側均有兩個主要的干渠及其它灌溉水渠，常年流水灌溉，大量地表水補給地下含水層，致使生活集中區及周邊的粉、細砂層和圓礫土層飽水。由于水頭差，地下水具有承壓性。

5 降水措施

5.1 降水方案比選

結合場地工程地質及水文地質條件以及外部環境特點和景觀要求，對灰土(水泥土)帷幕墻、石籠墻排水溝、排水盲溝、無砂混凝土暗溝方案進行比選，各方案比較見表1。

經綜合技術經濟比較，采用無砂混凝土暗溝方案。

5.2 無砂混凝土暗溝方案

無砂混凝土是采用10～20 mm卵石骨料、強度等級42.5普通硅酸鹽水泥，在不摻外加劑的情況下，用水泥裹石法配制而成。其32 d齡期平均抗壓強度應＞9 MPa，透水系數≥224 m/d。水、灰、石配合比0.38∶1∶6。

生活集中區的北側、東側、西側設置無砂混凝土暗溝，溝長589 m。并于調度中心北側設置南北向的支溝，長48 m，行政中心的南側設置支溝，長90 m，支溝總長138 m，暗溝總長727 m。暗溝設置完畢后覆蓋鋼筋混凝土蓋板。暗溝溝底采用3‰～6‰的排水縱坡排水。

表1 方案比選

暗溝排水匯集至東側后，其終端連接鋼筋混凝土暗管，管徑1 m，鋼筋混凝土暗管總長549 m，采用3‰的縱坡將地下水引至生活集中區南側灌溉干渠。

暗溝底部混凝土及無砂混凝土溝壁采用預制。混凝土溝底底部寬2.2 m，厚0.5 m。

兩側無砂混凝土溝壁高2.0 m，厚0.5 m，并用密度≥450 g/m2無紡土工布對暗溝外側進行全包裹。暗溝外測各設置一條采用無紡土工布包裹的PE雙壁打孔透水盲管(圖3)。

圖3 斷面暗溝布置(圖1中Ⅰ-Ⅰ斷面，單位:m)

暗溝每30 m左右設一座檢查井，且在起終點、平面轉角處必須設置1座。鋼筋混凝土暗管每80 m左右設置1座檢查井。

6 施工中應注意的問題

1)施工前必須對無砂混凝土進行配合比試驗，確保透水無砂混凝土的強度和透水性。無砂混凝土采用預制施工，預制每次立模澆筑混凝土高度以不超過1 m為宜。搗固方法只能采用在扒平后輕輕插實。養護溫度宜保持在10℃ ～20℃左右。

2)暗溝兩側蓋板底下采用滲水土回填(黏粒含量必須＜3%)，蓋板以上采用回填土夯填。

3)施工前應加強周邊環境調查，核實既有建筑物、構筑物、各種管線位置。施工過程中應采取必要防護措施，確保其安全。

4)場地周圍設置必要的截水溝，施工過程中準備好編織砂袋、草袋等材料，以便及時用于邊坡臨時防護。

5)施工過程中暗溝兩側不得任意堆放材料，同時應注意監測，如出現邊坡涌砂、滑塌，應立即停止開挖，分析原因，采取有效防護措施后再行施工。

7 結語

本文對霍爾果斯鐵路口岸站生活區水害原因予以系統分析，經方案比選，采用無砂混凝土暗溝方案進行治理。工程實施后，效果明顯。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB 10001—2005 鐵路路基設計規范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.

［2］中華人民共和國建設部.GB 50010—2010 混凝土結構設計規范［S］.北京:中國鐵道出版社，2010.

［3］鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程設計技術手冊——路基［M］.北京:中國鐵道出版社，1995.

［4］鐵道部第一勘測設計院.鐵路工程地質手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，1999.

［5］中華人民共和國建筑部，國家質量監督檢驗檢疫總局.GB 50332—2002 給水排水工程管道結構設計規范［S］.北京:建筑工業出版社，2002.

［6］徐飛，肖黨旗.無砂多孔混凝土配合比的研究［J］.水利與建筑工程學報，2005，3(4):24-26，38.