浅析基坑内降水对高压铁塔沉降影响论文_马欢

摘要：本文主要阐述了艮山东路站2#基坑坑内降水，对附近220KV高压铁塔沉降影响。根据已有的岩土工程勘察报告、水文地质条件、钻孔资料，模拟平面范围以基坑为中心，边界布置在降水井影响半径以外。

本次实验结果可为坑内降水对坑外高压铁塔沉降提供参考。

关键词：坑内降水、施工、铁塔变形监测

引言：

结合国内地铁市场发展迅速，车站侧穿建构筑物较多，为加快地铁施工、监控量测、及坑内降水对铁塔影响提供依据。本文以艮山东路站2#基坑坑内降水为例，通过模拟试验的方式，分析坑内降水对高压铁塔沉降进行造成影响。为类似地铁工程提供参考

1 工程概况：

艮山东路站车站主体结构外包总长为493.1m，标准段宽度为22.9m，标准段结构高度为13.21m，站台宽度为12.6m，标准段开挖深度16.5m，共分3个基坑。车站2#基坑全长133.2m，围护结构采用桩长38.5m直径1.2m@0.95m的钻孔咬合桩，咬合桩西侧设置1排桩长24.5m，直径φ800@600隔离桩。车站在2#基坑标准段变窄为13.1m，西侧采用盾构法施工。隔离桩与咬合桩之间采用连梁进行连接。220KV高压铁塔位于车站2#基坑西侧，高压电缆走廊以53°斜穿，高压线最低处悬高约21.5m距离基坑较近，高压电塔基础形式均为扩大基础。车站靠高压电塔范围以盾构形式从下侧穿。南侧位置电塔基础尺寸为3.2×3.2m，深1.8m，距离车站盾构段4.7m，距离车站围护结构边12.36m；北侧位置电塔基础尺寸为4.6×4.6m，深2.0m，距离车站盾构段7.0m，距离车站围护结构边14.4m。

图1 高压铁塔平面布置图

2降水计算模拟分析：

2.1水文地质状况

（1）地下水

拟建场地承压水主要分布于深部的⑫1层粉砂、⑫2层中砂、⑫4层圆砾、⑫5层中砂、⑭1层细砂、⑭2层中砂、⑭3层圆砾层中，⑫大层以及⑭大层承压水联通，水量较丰富，隔水层为上部的淤泥质土和粘性土层。承压水主要接受古河槽侧向径流补给，侧向径流排泄，受大气降水垂直渗入等的影响较小。根据勘察期间测得承压水水位埋深在地表下6.00m，相应高程为1.10m；

（2）地质状况

根据上述对工程地质层的划分，从上自下进行分述如下：

①1层杂填土、①2层素填土、③2层砂质粉土、③3层砂质粉土夹粉砂、③5层砂质粉土、③6层粉砂、③7-1层淤泥质土夹砂质粉土、③7层砂质粉土夹淤泥质土、⑥1层淤泥质粉质粘土、⑥2层淤泥质粉质粘土、⑧1层淤泥质粉质粘土、⑧3层粉质粘土夹粉砂、⑨1层粉质粘土、⑨1夹层粉砂、⑨2层含砂粉质粘土、⑩1层粉质粘土夹粉砂、⑫1层粉砂、⑫2层中砂、⑫4层圆砾、⑫5层中砂、⑬层粉质粘土、⑭1层细砂、、⑭2层中砂、⑭3层圆砾、⑳a-1层全风化泥质粉砂岩、⑳a-2层强风化泥质粉砂岩、⑳a-3层中风化泥质粉砂岩

2.2确定止水帷幕止水效果

现场试验过程过，开启了坑内S27～S34，坑外井作为观测，另外观测坑内水位观测井GN5和GN6。

试验结果，坑内抽水井的水位大约在16～17m左右，坑内水位观测井GN5和GN6分别为10.3m和10.5m。坑外水位观测井的水位最大下降约0.5m。坑内抽水井的流量约为2.0～2.2m3/h。

根据上诉数据，在三维模型中设置好抽水流量和过滤器长度以及深度，反复对止水帷幕的渗透系数进行修改调试，得到与现场实际情况基本一致的水位降深等值线图，如图2所示。

图2 水位埋深等值线图

2.3坑内疏干井水位满足开挖要求后的环境影响评估

基坑开挖过程中需要将坑内水位控制在开挖面以下1m，同时坑外会产生一定的水位降，在满足基坑施工的情况下，结合前述反演的三维模型，在模型中模拟计算，得到坑内外的水位降深等值线图，如图3所示。

图3 满足基坑开挖要求工况下的水位降深等值线图

2.4地面沉降计算原理

抽取地下水时，由于地下水水位的下降，孔隙水压力消散，土颗粒承受的有效应力增加，使土产生固结，从而导致基坑周围地面产生沉降。

运用沉降计算理论进行分析，得到降水引起地面沉降的变化规律。

上式即为饱和土有效应力原理的表达式。抽取地下水引起的土层压缩变形反映在土层孔隙的变化，因而，根据土力学原理，由土层孔隙的变化，可以求得土层的压缩变形量。

依土的压缩系数定义

2.5降水引起的地面沉降有限元分析预测

在坑内降水满足基坑开挖要求后，坑外水位下降后引起周边环境沉降累积沉降等值线图见图4。

图4 坑外沉降预测等值线图

坑内降水井开启，由上图预测沉降等值线图分析得知：坑外沉降1.5mm～3.0mm，高压铁塔出沉降约2.0mm。

3 分析总结

通过坑内抽水试验模拟分析，坑内降水（在基坑未发生渗漏情况下）对高压铁塔沉降影响较小。后续基坑施工，可根据现场工况进行梯度降水，加快车站施工进度，减少施工风险。

4 参考文献：

[1]姚天强 石振华。基坑降水手册

论文作者:马欢

论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期

论文发表时间:2020/2/3

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