下穿铁路地道基坑降水分析

1基坑降水相关分析模型

1.1降水影响半径的计算模型

从抽水井起至实际上已观察不到水位降深的总的水平距离为基坑降水的降水影响半径。在实际工程中降水井影响半径宜通过抽水试验确定或采用《建筑基坑支护技术规程》中给定的经验（库萨金公式）进行计算。

1.2基坑降水水位的计算模型

基坑工程的降水过程，是地下水运动由非稳定状态发展到稳定状态的过程。其引起的降落曲线方程，可通过解析法或数值法加以分析。现有的基坑降水设计实际做法基本也是解析模型。其模型一般是应用地下水动力学中的稳定流完整井干扰群公式：

1.3计算点处因降水而附加的总沉降量计算模型

天然饱和土体具有固、液两相特征，土颗粒本身的压缩变形很小，通常忽略不计。由固结机理可知，土体的固结变形主要是孔隙水的渗出，孔隙水压力逐渐消散，有效应力逐渐增加，因而其压缩变形将逐步增加。因此，降水曲线计算点上部因降水而增加的竖向附加应力：

基坑的降水引起土体中水的流动，由渗流理论可知，土中水的流动会给土体施加一个动水压力即渗透力D=yj（其中y为水的密度，j为水力坡降），使土体应力增加，其压缩变形也随之增加。因此，降水计算曲线下部因水的渗流而增加的平均竖向附加应力：

以上计算模型为传统模型，运用该模型解决具体问题时，其中计算点处的水位下降值的计算对地面沉降量的影响较大，应根据不同的水文隋况选用不同公式进行计算。

2项目概况

2.1工程概况

本文以津榆公路下穿津山铁路地道工程为分析模型，地道中线与津山铁路中线的交角约为450，而将下穿铁路地道桥桥体按锐角550设计（见图1）。道路横断面布置为：1.5m（人行道）+2.5m（硬路肩）+2×3.75m（行车道）+0.5m（路缘带）+2m（中分带）+0.5m（路缘带）+2×3.75m（行车道）+2.5m（硬路肩）+1.5m（人行道），道路断面全宽26.0m。采用双向1.5%的横坡。

地道桥设计净高为6.8m，该设计净高包含竣工后的使用净高5.1m，以及道路横坡影响、道路纵坡影响、顶进误差和加腋设置等方面的影响，总高8.9m。垂直宽28.2m，顶板厚1.0m，底板厚1.1m，中墙厚1.0m.边墙厚1.1m，长35.889m。

在不中断铁路线行车的条件下，下穿铁路地道桥采用顶进法施工，在铁路东侧开挖基坑，在基坑内施工顶箱，然后顶入铁路路基下。顶进时铁路限速不大于45km/h行驶。由于顶进法施工及地道桥两侧引道的施工及运营需降地下水，故要求无论是在施工还是运营阶段降地下水均不能对铁路路基产生不利影响。

2.2地质水文概况

在深度25m范围内，地基土为第四系人工填土层、全新统陆相冲积层和海相冲击层（Q4）、上更新统陆相冲积层及海相冲积层（Q3）。上部土层为素填土，其中下部土层为淤泥质粘土和粉质粘土层。

该场地浅层地下水主要属第四系孔隙性潜水，局部有少量上层滞水，含水层组位于埋深1.5m—19.8m段。潜水主要受大气降水及地表水体侧渗补给，以蒸发和向地势低洼处排泄方式为主，潜水水位的动态变化受大气降水季节分配的影响较明显，一般年变幅0.5m～1.0m左右。勘察期间实测地下水位埋深1.5m～3.2m，水位表高为0.4m～0.57m。

3降水设计方案比选

3.1四种降水工况

工况一：桥体两侧无U型槽，引道运营期间降地下水：

工况二：桥体两侧各设置80mU型槽，U型槽施工阶段降水（坑外降水），U型槽段运营阶段不降地下水：

工况三：桥体两侧各设置80m长的U型槽加止水帷幕，该U型槽区域施工及运营阶段均不采用坑外降水，而其余引道段运营期间降地下水；

工况四：桥体两侧各设置80m长的U型槽加130m长的止水帷幕，该U型槽区域施工及运营阶段均不采用坑外降水，而其余引道段运营期间降地下水。3.2地道降水沉降分析3.2.1对工况三进行计算分析

3.2.1.1降水设计参数

（1）真空管井降水设计主要技术参数见表1所列。

（2）喷射井点主要技术参数：

成孔：孔径为400mm，孔深20m，长螺旋成孔或正反循环泥浆护壁方式成孔。

井管：双壁钢管，外管76/3，内管47/3，环状间隙11.5mm，丝扣连接。

滤料：水洗粗砂或2～4mm砾石。

连接管：集水管159/4.5，供水管108/4。

多级离心泵：扬程144m，流量54立方米/h，电机功率37kW，转速2900r/min。

安装：井间距3m，25~30眼为一组，每组控制长度75~90m。