溝海線K23+968下穿鐵路人行通道施工降水設(shè)計(jì)

【摘要】結(jié)合溝海線K23+968下穿鐵路人行通道施工降水方案的設(shè)計(jì)，根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，討論此種地質(zhì)條件下施工時(shí)降水方案的選擇。

【關(guān)鍵詞】井點(diǎn)降水；輕型井點(diǎn)；涌水量計(jì)算；方案設(shè)計(jì)

引言

溝幫子至海城鐵路為國鐵Ⅰ級單線電氣化鐵路，溝海線K23+968位于遼寧省盤錦市境內(nèi)。為解決行人穿越鐵路的交通需求，需在K23+968處建一座專供人行的地下通道連接鐵路兩側(cè)。施工方案采用頂進(jìn)預(yù)制框架涵，兩側(cè)現(xiàn)澆臺(tái)階步道式出入口。根據(jù)地質(zhì)及現(xiàn)場勘查資料，結(jié)構(gòu)基底位于水位以下約3m，由于頂進(jìn)施工過程及兩側(cè)出入口的澆筑均需在無水的環(huán)境下進(jìn)行，所以整個(gè)工程中基坑降水問題是控制整個(gè)工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1、降水方法選擇

施工排降水要考慮地表匯水及基坑地下涌水。當(dāng)基坑較淺且匯水量較小時(shí)可采用排水溝與集水井結(jié)合的方法。當(dāng)基坑較深且涌水量較大時(shí)采用井點(diǎn)降水法。本文只考慮地下涌出水的降水設(shè)計(jì)。

由于本地區(qū)瀕臨海邊，且海拔較低，導(dǎo)致地下水位較高。且持力層為較易被擾動(dòng)，透水性差的砂土層，故考慮井點(diǎn)降水法。

井點(diǎn)降水法是在基坑開挖前，預(yù)先在基坑一側(cè)、雙側(cè)或四周埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），利用抽水設(shè)備在開挖前和開挖過程中不斷的抽水，使地下水位降低到坑底以下，直到基礎(chǔ)工程施工完畢為止。這樣，可使基坑挖土始終保持無水狀態(tài)，從根本上消除了流砂現(xiàn)象。同時(shí)，由于土層水分排除后，還能使土密實(shí)，增加地基土的承載能力及基坑邊坡的穩(wěn)定性。

井點(diǎn)降水法分為：輕型井點(diǎn)、管井井點(diǎn)法、噴射井點(diǎn)法、電滲井點(diǎn)及深井井點(diǎn)等（表1）。根據(jù)場地土層的滲透系數(shù)、要求降低水位的深度、設(shè)備條件及經(jīng)濟(jì)性，選擇合適的降水方法。根據(jù)地質(zhì)條件，土層的滲透系數(shù)大約在0.5m/d，要求水位降至底板下1m，降低水位在4m以內(nèi)。根據(jù)各井點(diǎn)降水法的適用條件決定本工程采用輕型井點(diǎn)降水方法。

輕型井點(diǎn)的計(jì)算主要包括：地下水涌水量計(jì)算、井點(diǎn)管數(shù)量與間距的確定、抽水設(shè)備選擇等。

2、涌水量計(jì)算

井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量，按水井理論進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)地下水有無壓力，水井為分有壓井和無壓井。根據(jù)井底是否達(dá)到不透水層，水井又分為完整井和非完整井。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，確定類型為無壓非完整井（圖2）。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，對于無壓非完整井環(huán)狀井點(diǎn)系統(tǒng)的涌水量計(jì)算公式為：

式中Q——地下水涌水量（m3/d）；

K——土的滲透系數(shù)（m/d）；

H0——計(jì)算有效帶厚度（m），為系數(shù)，由（圖3）查得，，其中s——地下水位降深（m），——濾管長度（m）；

D——要求基坑中心的降水值（m）；

B——井點(diǎn)群寬度（m）；

I——水力坡度。

；

R0——從基坑中心算起的抽水影響半徑（m），，

R——影響半徑（m），；

X0——環(huán)形井點(diǎn)系統(tǒng)的假想半徑，（m）。

L——井點(diǎn)群長度（m），為系數(shù)，由圖4查得。

根據(jù)實(shí)際情況，取K=0.5；I=0.05。D=3+1=4m；B=14m；L=65m；S=4+0.05*=4.35m；l=1m；n==0.813，查圖3得n’=1.87；

H0=1.87*（4.35+1）=10m；h0=10-6=4m；X0=22.12；R0=53，

Q=1.366*0.5*=328.52（m3/d）。

3、降水方案設(shè)計(jì)

井點(diǎn)數(shù)量與井點(diǎn)間距的確定。井點(diǎn)管的數(shù)量N，根據(jù)井點(diǎn)系統(tǒng)涌水量Q和單根井點(diǎn)管最大出水量q，按下式確定：

N=1.1Q/q，q=65πdl（m3/d）

d——濾管直徑，取0.05m；

l——濾管長度，取1m；

1.1——井點(diǎn)管備用系數(shù)。

q=65×π×0.05×1.0×=8.1（m3/d），N=1.1×328.52/8.1=45根。

環(huán)形布置井點(diǎn)管間距D=2L/N=2*65/45=2.88m，取2m。

則實(shí)際井點(diǎn)管數(shù)量N’=2（L+B）/D=2*（65+14）/2≈80根。

抽水設(shè)備的選用：根據(jù)總管長度為158m，井點(diǎn)管數(shù)量為80根，選用兩臺(tái)W5干式真空泵可滿足要求。

4、結(jié)語

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，輕型井點(diǎn)方法適用滲水系數(shù)不大的區(qū)域。而根據(jù)本工程實(shí)際施工后反饋的效果來看，效果確實(shí)比較明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]李春光.沈山線K217大凌河橋降水方案設(shè)計(jì).中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2008.第11期（上）：58.

[2]鐵道部第四勘測設(shè)計(jì)院橋隧處編.橋涵頂進(jìn)設(shè)計(jì)與施工，中國鐵道出版社，1983.

作者簡介

黨明芳（1982-），錦州鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司橋梁所工程師，西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院橋梁與隧道工程碩士研究生。