沟海线K23+968下穿铁路人行通道施工降水设计

【摘要】结合沟海线K23+968下穿铁路人行通道施工降水方案的设计，根据施工现场的地质条件，讨论此种地质条件下施工时降水方案的选择。

【关键词】井点降水；轻型井点；涌水量计算；方案设计

引言

沟帮子至海城铁路为国铁Ⅰ级单线电气化铁路，沟海线K23+968位于辽宁省盘锦市境内。为解决行人穿越铁路的交通需求，需在K23+968处建一座专供人行的地下通道连接铁路两侧。施工方案采用顶进预制框架涵，两侧现浇台阶步道式出入口。根据地质及现场勘查资料，结构基底位于水位以下约3m，由于顶进施工过程及两侧出入口的浇筑均需在无水的环境下进行，所以整个工程中基坑降水问题是控制整个工期的关键环节。

1、降水方法选择

施工排降水要考虑地表汇水及基坑地下涌水。当基坑较浅且汇水量较小时可采用排水沟与集水井结合的方法。当基坑较深且涌水量较大时采用井点降水法。本文只考虑地下涌出水的降水设计。

由于本地区濒临海边，且海拔较低，导致地下水位较高。且持力层为较易被扰动，透水性差的砂土层，故考虑井点降水法。

井点降水法是在基坑开挖前，预先在基坑一侧、双侧或四周埋设一定数量的滤水管（井），利用抽水设备在开挖前和开挖过程中不断的抽水，使地下水位降低到坑底以下，直到基础工程施工完毕为止。这样，可使基坑挖土始终保持无水状态，从根本上消除了流砂现象。同时，由于土层水分排除后，还能使土密实，增加地基土的承载能力及基坑边坡的稳定性。

井点降水法分为：轻型井点、管井井点法、喷射井点法、电渗井点及深井井点等（表1）。根据场地土层的渗透系数、要求降低水位的深度、设备条件及经济性，选择合适的降水方法。根据地质条件，土层的渗透系数大约在0.5m/d，要求水位降至底板下1m，降低水位在4m以内。根据各井点降水法的适用条件决定本工程采用轻型井点降水方法。

轻型井点的计算主要包括：地下水涌水量计算、井点管数量与间距的确定、抽水设备选择等。

2、涌水量计算

井点系统的涌水量，按水井理论进行计算。根据地下水有无压力，水井为分有压井和无压井。根据井底是否达到不透水层，水井又分为完整井和非完整井。根据现场的实际情况，确定类型为无压非完整井（图2）。

根据经验公式，对于无压非完整井环状井点系统的涌水量计算公式为：

式中Q——地下水涌水量（m3/d）；

K——土的渗透系数（m/d）；

H0——计算有效带厚度（m），为系数，由（图3）查得，，其中s——地下水位降深（m），——滤管长度（m）；

D——要求基坑中心的降水值（m）；

B——井点群宽度（m）；

I——水力坡度。

；

R0——从基坑中心算起的抽水影响半径（m），，

R——影响半径（m），；

X0——环形井点系统的假想半径，（m）。

L——井点群长度（m），为系数，由图4查得。

根据实际情况，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，查图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、降水方案设计

井点数量与井点间距的确定。井点管的数量N，根据井点系统涌水量Q和单根井点管最大出水量q，按下式确定：

N=1.1Q/q，q=65πdl（m3/d）

d——滤管直径，取0.05m；

l——滤管长度，取1m；

1.1——井点管备用系数。

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

环形布置井点管间距D=2L/N=2*65/45=2.88m，取2m。

则实际井点管数量N’=2（L+B）/D=2*（65+14）/2≈80根。

抽水设备的选用：根据总管长度为158m，井点管数量为80根，选用两台W5干式真空泵可满足要求。

4、结语

根据经验，轻型井点方法适用渗水系数不大的区域。而根据本工程实际施工后反馈的效果来看，效果确实比较明显。

参考文献

[1]李春光.沈山线K217大凌河桥降水方案设计.中国新技术新产品，2008.第11期（上）：58.

[2]铁道部第四勘测设计院桥隧处编.桥涵顶进设计与施工，中国铁道出版社，1983.

作者简介

党明芳（1982-），锦州铁道勘察设计院有限公司桥梁所工程师，西南交通大学土木工程学院桥梁与隧道工程硕士研究生。