論高速鐵路擋風(fēng)墻的設(shè)計(jì)與施工

1、<p>　　論高速鐵路擋風(fēng)墻的設(shè)計(jì)與施工</p><p>　　【摘要】本文以具體事例的形式對(duì)高速鐵路擋風(fēng)墻的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行分析，對(duì)于高速鐵路擋風(fēng)墻的施工提供指導(dǎo)作用。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】高速鐵路；擋風(fēng)墻；設(shè)計(jì)；施工 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U238 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b&g

2、t;　　一、前言 </b></p><p>　　蘭新第二雙線高速鐵路工程十三間房至吐魯番鄯善段落，地處哈密、吐魯番盆地北緣山前沖、洪積平原，地勢(shì)平坦，屬于戈壁地區(qū)。受氣候條件及植被發(fā)育的影響，部分地表形成風(fēng)積沙地貌，部分地段表現(xiàn)為固定、半固定、流動(dòng)沙地、沙丘。沿線地層的分布主要受構(gòu)造控制，巖性復(fù)雜多變，主要為中、新生界碎沉積物，出露第三系、白堊系泥巖、砂巖及礫巖，表層分布第四系卵礫石土松散沉積物。本區(qū)

3、段內(nèi)風(fēng)速高，最大風(fēng)速達(dá)56.6 m/s;風(fēng)期長(zhǎng)，局部地段大于8級(jí)風(fēng)的天數(shù)已超過200天;季節(jié)性強(qiáng)，全年最大風(fēng)速主要發(fā)生在冬春交替的4～5月和秋冬交接的9～10月;風(fēng)向穩(wěn)定，主導(dǎo)風(fēng)向大約在N～ N20°W范圍內(nèi)。 </p><p><b>　　二、擋風(fēng)墻設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　1、 設(shè)計(jì)原則 </b></p>

4、;<p>　　效果好，就高不就低，堅(jiān)固耐用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，因地制宜，美觀大方。 </p><p>　　2、擋風(fēng)墻作用原理 </p><p>　　擋風(fēng)墻的作用就是干擾、阻礙風(fēng)場(chǎng)氣流，在擋風(fēng)墻與車體間形成明顯的渦流， 耗散了部分風(fēng)能，降低行車區(qū)域的風(fēng)速，減小了風(fēng)場(chǎng)對(duì)汽車行駛穩(wěn)定性的影響， 以達(dá)到外側(cè)強(qiáng)風(fēng)，內(nèi)側(cè)弱風(fēng)；外側(cè)小風(fēng)，內(nèi)側(cè)無風(fēng)的效果，提高行車安全。擋風(fēng)墻位置的不同，擋風(fēng)墻對(duì)風(fēng)場(chǎng)

5、的影響不盡相同。在背風(fēng)側(cè)形成渦流，隨著擋風(fēng)墻位置的改變，擋風(fēng)墻背風(fēng)側(cè)的渦流由一個(gè)變?yōu)閮蓚€(gè)，且渦流形狀越來越大， 表明渦流影響范圍越大，渦流形狀越大，其對(duì)風(fēng)能的耗散越強(qiáng)，從而降低風(fēng)對(duì)汽車的影響，增加行車安全性。在大風(fēng)過程中，所有車輛應(yīng)盡可能靠有擋風(fēng)墻一側(cè)的道路限速行使。 </p><p><b>　　3、風(fēng)力等級(jí) </b></p><p>　　風(fēng)力等級(jí)是擋風(fēng)墻設(shè)計(jì)考慮的

6、重要因素。 </p><p>　　三、擋風(fēng)墻結(jié)構(gòu)形式選擇 </p><p>　　如果從造價(jià)來看,透風(fēng)式擋墻最低。但透風(fēng)式擋風(fēng)墻的設(shè)計(jì)還處于探索階段, 尚無實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可借鑒。透風(fēng)方式也多種多樣, 有柵欄式、橫格式、豎格式、圓格 </p><p>　　式。另外,透風(fēng)孔的大小和透風(fēng)率的取值及其對(duì)列車運(yùn)行安全的影響, 這些問題目前還處于初步研究階段。 </p>

7、<p>　　對(duì)拉式擋風(fēng)墻結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,施工方便, 其構(gòu)件可拆除重新組合利用,便于維護(hù)。當(dāng)路堤高度>30m時(shí), 應(yīng)設(shè)置對(duì)拉式擋風(fēng)墻，L形擋風(fēng)墻露在地面以上的部分體積小,占用路肩少;其抗傾覆力臂長(zhǎng),結(jié)構(gòu)合理;整體施工質(zhì)量容易保證，其造價(jià)相對(duì)土堤式擋風(fēng)墻較低。 </p><p>　　上述土堤式和對(duì)拉式擋風(fēng)墻, 其結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱, 不論風(fēng)向如何變化, 其抗風(fēng)傾覆穩(wěn)定性都很好。透風(fēng)式擋風(fēng)墻和L形擋風(fēng)墻為不對(duì)稱

8、結(jié)構(gòu), 其抵御反方向風(fēng)力的能力相對(duì)較弱。當(dāng)然,擋風(fēng)墻的結(jié)構(gòu)形式還會(huì)有很多,如柱板式、扶壁式等。如能結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)壓觀測(cè),進(jìn)行專項(xiàng)課題研究,還可優(yōu)化設(shè)計(jì)出其它安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的擋風(fēng)墻結(jié)構(gòu)形式。本標(biāo)段的擋風(fēng)墻結(jié)構(gòu)形式就是在路塹段采用L型扶壁式，路堤段采用柱板式，現(xiàn)場(chǎng)已施工完畢，防風(fēng)效果較好。 </p><p>　　四、擋風(fēng)墻高度確定 </p><p>　　根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)結(jié)果，載重6

9、0t列車的臨界翻車風(fēng)速為50 m/s，約等于22 kN·m的傾覆力矩。因此，擋風(fēng)墻只要將傾覆力矩減小至22 kN·m 以下，可保證列車不傾覆。 </p><p>　　根據(jù)不同高度擋風(fēng)墻后傾覆力矩的數(shù)值模擬結(jié)果，2.50m可使56m/s以下風(fēng)速的傾覆力矩減弱至22 kN·m以下，3m可使60m/s 以下風(fēng)速的傾覆力矩減弱至22 kN·m以下，3.25m擋風(fēng)墻可以使64m/s以

10、下風(fēng)速的傾覆力矩減弱至22 kN·m 以下，十三間房至吐魯番鄯善縣段落正處于著名的新疆百里風(fēng)區(qū)，最大瞬時(shí)風(fēng)速為60m/s，故采取3m墻高以上的擋風(fēng)墻。本段落均采取4m強(qiáng)高的擋風(fēng)墻。 </p><p>　　五、擋風(fēng)墻施工工藝 </p><p><b>　　1、柱板式 </b></p><p>　　樁基柱板式擋風(fēng)墻工藝流程:測(cè)量放線→精確

11、定位→鉆機(jī)鉆孔→樁基鋼筋籠制安→混凝土澆注→L型柱鋼筋制安→模型安裝→模型檢查→混凝土澆注→拆除立柱模板→吊裝擋風(fēng)板→勾縫→場(chǎng)地平整。 </p><p>　　樁基施工完畢，待混凝土經(jīng)實(shí)檢測(cè)基底承載力達(dá)設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)入下道工序的施工，確保樁基不下沉。施工每根樁基頂面必須保證在一個(gè)縱面上，基礎(chǔ)頂面標(biāo)高與線路縱坡一致，同一標(biāo)高的路基頂面標(biāo)高要保持一致，便于安裝擋風(fēng)板，樁基施工頂面必須收成有足夠長(zhǎng)寬度且大于立柱斷面積

12、的平臺(tái)，以保證在施工立柱時(shí)模板的垂直度和施工的規(guī)范化，以便提高施工效率，立柱澆筑完成后，回填平臺(tái)周圍并灑水夯實(shí),本段路堤里程范圍全是樁基柱板式擋風(fēng)墻，路塹里程范圍全是L型扶壁式。 </p><p><b>　　2、對(duì)拉式 </b></p><p>　　對(duì)拉式擋風(fēng)墻施工工藝復(fù)雜，精度要求高，其工藝流程: 測(cè)量定位→基槽開挖→精確定位→安砌底座→回填基坑→安裝銷子→安砌墻

13、面板→安裝拉桿、螺帽→填土夯實(shí)→安砌頂板→勾縫→平整場(chǎng)地。安裝基座和A，B，C 板是對(duì)拉式擋風(fēng)墻的重點(diǎn)。墻面板尺寸及預(yù)留孔的位置務(wù)必精確，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可搬運(yùn)。墻面板安裝用M10砂漿，掛線法控制底座、墻面板及頂板的位置，做到橫平豎直。底座與墻面板就位后安裝拉桿，人工配合機(jī)械吊裝預(yù)制塊和填料。上下層墻面板的插銷孔和前后的拉桿孔對(duì)齊，拉桿不得混用。墻面板的拼裝與墻內(nèi)填土同步進(jìn)行，墻面板拼裝砌筑一層，填料填筑一層，墻內(nèi)填料為普通礫砂。外露的

14、墊板、螺帽采用砂漿包裹。所有砌縫用砂漿勾縫，迎風(fēng)側(cè)涂刷瀝青。 </p><p><b>　　3、土堤式 </b></p><p>　　施工工藝流程為: 定位放線→擋風(fēng)墻本體填筑→修正邊坡→安砌防護(hù)板→安裝迎風(fēng)側(cè)混凝土軌枕→安裝頂面混凝土軌枕→軌枕間連接→填筑縫隙→平整場(chǎng)地。 </p><p>　　土堤式擋風(fēng)墻本體填筑是施工的重點(diǎn)，由于斷面較小，

15、頂寬僅1.0 m，采用人工配合機(jī)型施工，修整邊坡。內(nèi)側(cè)掛線安砌C15 混凝土防護(hù)板，上下錯(cuò)縫，每隔20 m 設(shè)沉降縫一道。頂面采用四根混凝土軌枕反鋪，迎風(fēng)側(cè)采用混凝土軌枕正鋪，用&Oslash;6鋼筋螺栓焊接為整體，軌枕間的空隙用小于10cm的道碴填充。 </p><p><b>　　4、效果 </b></p><p>　　設(shè)置擋風(fēng)墻后，經(jīng)過多年的運(yùn)營(yíng)檢驗(yàn)，列

16、車再也沒有因風(fēng)害而被迫停運(yùn)，風(fēng)力達(dá)到12 級(jí)以上時(shí)列車只要減速至80 km/h，就能安全通過新疆“百里風(fēng)區(qū)”。說明擋風(fēng)墻形成了整體的防風(fēng)能力，達(dá)到了設(shè)計(jì)的防風(fēng)和提速的效果。 </p><p>　　六、擋風(fēng)墻改進(jìn)方向 </p><p>　　1、拐角，減少道床污染。擋風(fēng)墻與路塹連接形成連續(xù)封閉，養(yǎng)護(hù)不便，長(zhǎng)時(shí)間高頻率的大風(fēng)，將路基外的塵土、雜物等刮到風(fēng)洞處，甚至覆蓋道碴，污染道床，給維修養(yǎng)護(hù)帶

17、來很大的難度，同時(shí)增加了養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。今后設(shè)計(jì)應(yīng)考慮在通道外側(cè)設(shè)置長(zhǎng)度6.0米的擋風(fēng)墻拐角，避免風(fēng)直接作用于通道處，才能有效解決養(yǎng)護(hù)人員的安全、道床污染等問題。 </p><p>　　2、式擋風(fēng)墻施工時(shí)，大量的擋風(fēng)板預(yù)制塊現(xiàn)場(chǎng)吊裝繁多，且整體性不好，還會(huì)留下嚴(yán)重安全質(zhì)量隱患。今后設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將預(yù)制吊裝變更為現(xiàn)澆，既保證了墻體整體穩(wěn)定性，又降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。 </p><p>　　3、在路堤和路塹交接

18、處形成了樁基柱板式和L型扶壁式的連接，即兩種形式的連接。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況來看，在連接處直接采用L型扶壁式不定位卡槽式施工較為安全可行，不定位卡槽即是在立柱上路基橫向方向也施工擋風(fēng)板卡槽，使之便于橫向連接擋風(fēng)立柱，起到封閉擋風(fēng)的作用，在今后的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮在此處進(jìn)行現(xiàn)澆擋風(fēng)板，降低施工難度。 </p><p>　　七、關(guān)于擋風(fēng)墻設(shè)計(jì)施工的幾點(diǎn)體會(huì) </p><p>　　1、許可時(shí)盡可能在現(xiàn)

19、場(chǎng)就地預(yù)制構(gòu)件,可以減少吊裝和倒運(yùn)費(fèi)用,柱板式擋風(fēng)墻的擋風(fēng)板盡可能現(xiàn)場(chǎng)澆注。 </p><p>　　2、吊車在邊坡腳或坡頂作業(yè)時(shí),吊車的鋼絲繩長(zhǎng)達(dá)幾十米,刮風(fēng)時(shí)擺動(dòng)較大,操作司機(jī)看不到施工人員,故必須設(shè)置專職防護(hù)員和指揮員。 </p><p>　　3、擋風(fēng)墻的路堤和路塹連接形成鐵路一側(cè)全封閉，在連接處沒有考慮路基排水問題, 建議在每個(gè)連接處設(shè)置預(yù)留排水孔。 </p><

20、p>　　4、由于擋風(fēng)墻是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和地理位置以及風(fēng)力大小來設(shè)置，主要起擋風(fēng)作用，但在實(shí)際的施工中還應(yīng)該考慮環(huán)保、土質(zhì)再利用、地質(zhì)情況，以便更好的優(yōu)化擋風(fēng)墻的結(jié)構(gòu)形式，使以后的防風(fēng)工程施工在安全、環(huán)保、質(zhì)量、合理用途上都得以提高。 </p><p><b>　　八、結(jié)束語 </b></p><p>　　隨著高速鐵路建設(shè)步伐的加快，給人們的出行帶來了非常便利的

21、條件。在高速鐵路的建設(shè)中，要對(duì)擋風(fēng)墻進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和施工，對(duì)于降低風(fēng)沙天氣造成的列車行駛事故具有十分積極重要的作用。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]李明熙，高速鐵路擋風(fēng)墻設(shè)計(jì)與施工概述[J]鐵路施工與管理，2012（05）：31 </p><p>　　[2]萬文彬，淺析高速鐵路擋風(fēng)墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J