中铁第五勘察设计院集团有限公司东北分院 黑龙江 哈尔滨 150006
摘要：本文对采用常水头法室内试验测定粗颗粒土的渗透系数，在某铁路框构桥基坑降水方案设计的应用，并通过施工降水过程中得以验证，取得了降深近10m基坑降水的成功且降水效果良好。所以，室内试验所取得的渗透系数用于降水设计是可靠的。由于其具有所需试验时间较短的特点，对于那些铁路线往往都是线长点多，不具备抽水试验能力试验的现场也比较多，有的场地条件又比较复杂，在工期又十分紧张的情况下，特别是对框构桥涵洞等开挖性需降水的工程来说，采用室内试验来测定各类土的渗透系数，用于降水设计和基坑降水是可行的。对工程顺利施工和缩短工期等都有积极的现实意义，同时还能为其它类似降水工程提供参考。
关键词：常水头渗透试验；渗透系数；潜水非完整井；基坑涌水量；基坑降水
1、引言
该框构桥是通往某滑雪场的二级铁路线上的一座较大框构桥，其位于进出某镇的主要道路上下穿铁路，其跨度为12m，埋深为-9.5m，且地下水埋藏较浅，基础底面和桥身已处于地下水位以下。由于工期紧，施工单位在施工过程中只采用了集水坑降水方法进行边挖边降水，在基坑深度还没有挖到一半时水位就已经降不下去了，之后施工单位采用增加泵量仍然没有将水位降下去，基坑无法继续开挖最后被迫停工。在这种情况下施工单位找到驻地设计单位进行研究。根据现场的实地调查，设计方认为这种降水方法是行不通的，设计方提出采用管井法进行降水，但对含水层渗透系数取值发生较大的分歧，考虑到工期非常紧张，又是人与车辆进出主要道路的原因，设计方人员提出先用室内试验常水头的方法进行试验确定，之后待降水时再做抽水试验加以验证，如果出入较大根据抽水试验结果再重新调整降水方案，并得到业主等多部门的认同。
2、工程概况
本框构桥下穿铁路，框构桥的结构形式为1-12m，其净高为7.0m，其两侧的引道由于地下水较高，在地下水段落位置采作U槽结构设计，这样导致降水基坑在长度方向上加长，受线位纵断面较低的控制，主框构桥的开挖在现有地面以下深度-9.5m。框构桥和需降水两侧U型基坑根现场的实际情况确定开挖总尺寸：14×50m。
3、工程地质和水文地质特征
3.1地层岩性
本场地的地形较平坦，地层岩性较为简单，地层顺序自上而下分为1.8-2.2m厚杂填土、0.5-0.8ｍ厚的粉质黏土、18m厚砾砂：含有2-5mm圆砾、级配较好、下部为花岗岩。
3.2水文地质
本场地的地下水类型为第四系孔隙潜水，主要含水层为砾砂层，勘察时揭露其初见水位埋深3.2-3.5ｍ，稳定水位246.75-246.45m，略具有承压性，但仍属于潜水类型。主要由大汽降水补给，地下水水位随季节变化而变化，地下水位年变幅在2.0-3.0m。
4、常水头渗透室内试验
常水头渗透试验适用于粗颗粒土，由于本场地主要含水层的砾砂为粗颗粒土，所以本次选用常水头渗透试验方法是合理的，其原理是运用常水头渗透装置在不同水头高度下测出渗出的水量，从而计算出渗透系数ＫＴ。
kＴ＝/
试中 kＴ—水温为T℃时试样的渗透系数（cm/s）
—时间t秒内的渗出水量（cm3）
—两个测压管中心间的距离（cm）
—试样的断面积（cm2）
—平均水位差（cm）
—时间（s）
本次试验采用常水头渗透仪（TST-70型）进行渗透试验，其试验测试结果见下表1。
表1 常水头试验成果表
上述成果经与室内试验数据对比分析相差不大，可以说基本上大体一致，其差值对整体降水方案影响微小可以忽略，所以，对根据常水头法室内试验所测定的渗透系数进行降水方案设计是可行的。
7、施工降水
全部降水井按设计成井完工和调试后，先进行试降水工作，当试降水效果良好且没有出现其它问题之后，再进行正式降水。在整个施工期间降水稳定水位控制在设计降深水位以下，确保了整个框构桥和两侧U型槽的顺利完工。
8、结论与建议
渗透系数是降水设计中一项非常重要的参数，其测定方法也较多，传统方法一般用查表和抽水试验等方法来确定，但用常水头法室内试验测定的还不多见。由于本工程时间紧迫及存在施工能力等方面实际情况的限制，所以，先选用常水头法试验确定的渗透系数，用于本工程降水设计并取得了基坑降水的成功并得出以下结论与建议。
（1）在不具备抽水试验的条件下，先用常水头方法室内试验所测得粗颗粒的渗透系数，用于铁路框构桥和其它类似工程的降水设计是可行的，因此所选试验方法、计算公式、各种计算参数与结果等具有科学合理性。
（２）建议在前期勘察过程中如有粗颗粒土需要进行降水的工程，应取样用常水头法进行室内试验测定渗透系数，其结果比查表方法更比较接近实际，由于这方面见报的成功案例相对较少，所以，应加强这种方法经验和教训的积累，对提高勘察质量和降水方案的设计是必更加科学合理，同时对降低施工风险也将起到积极作用。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部.铁路工程土工试验规程[S]. B10102-2004中国铁道出版社，2004.4.
[2]中华人民共和国建设部.建筑基坑支护技术规程[S].GJ120-99中国建筑工业出版社，1999.
[3]中华人民共和国铁道部.铁路工程水文地质勘察规程[S].TB10049-2004中国铁道出版社，2004.4.
[4]]铁道第一勘察设计院.铁路工程地质手册（修订版）[Ｍ].北京.中国建铁道出版社，1999.
[5]中铁第五勘察设计院集团有公司，某铁路框构桥地质勘察报告.2007.5.
论文作者:孙向明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/20
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