本发明涉及土木工程技术领域，具体地指一种基于深基坑降水对高铁路基安全性影响的预判方法。
背景技术：
随着铁路的运营，基坑开挖、降水已成为引起运营高铁产生附加变形的重要因素，在临近高铁的相关工程中，若基坑支护形式、降水措施选择不当势必会引起高铁桥基侧移、路基竖向及水平向位移等问题。目前深基坑开挖与降水引起运营高铁路基变形主要靠实际监测，且测得多为路基坡脚位置处的变形，其中测得的竖向变形值为开挖因素与降水因素两个叠加作用的结果，即基坑开挖造成的土体侧移引发的路堤变形，和基坑开挖造成的地下水降水引发的路基沉降变形。实际施工时，只能测量出路堤变形，但不能分辨出是哪种因素造成的变形，而不能分析出路堤变形的具体原因，就不能制定出切实可行的挽救措施，不能做到有的放矢。实际情况，大多是两种补救措施同时进行，这样的处理方式虽然能够避免路堤的进一步沉降，但是工程量太大，施工时间长，大幅度增加了工程成本。
技术实现要素：
本发明的目的就是要解决上述背景技术中提到的现有技术不能分析出造成高铁路基沉降的具体原因、导致补救措施需要耗费大量时间和成本的问题，提供一种基于深基坑降水对高铁路基安全性影响的预判方法。
本发明的技术方案为：一种基于深基坑降水对高铁路基安全性影响的预判方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)、在基坑开挖区域正对高铁路基之间的位置开挖一口主井，在主井顺路基方向的两侧开挖若干辅井；
2)、通过主井内水位下降高度h1，计算主井测点位置降水对高铁路基沉降影响值s1，通过辅井内水位下降高度h2，计算辅井测点位置降水对高铁路基沉降影响值s2；
3)、将主井影响值s1与辅井影响值s2之间的差值δs与《铁路维修规则》中的管理值h0进行对比，
当δs>0.2h0时，可判断为主井与该辅井之间的路基区段沉降主要受降水影响，控制降水避免路基继续变形；
当δs≤0.2h0时，可判断为主井与该辅井之间的路基区段沉降主要受基坑开挖影响，控制基坑开挖避免路基继续变形。
进一步的所述的步骤1)中，开挖主井的方法为：在基坑开挖区域正对高铁路基之间的部分的中心处开挖主井。
进一步的所述的步骤1)中，开挖辅井的方法为：划定基坑开挖区域的降水影响范围，在降水影响范围内顺高铁路基的方向在主井两侧开挖辅井，相邻主井与辅井或是相邻两个辅井之间间隔10～30m。
进一步的划定基坑开挖区域的降水影响范围的方法为：以基坑开挖区域顺路基两端靠路基一侧的端点为圆心，根据下列公式计算降水影响半径：
其中：sw——井水位降深(m)；
k——渗透系数(m/d)；
h——潜水含水层厚度(m)；
以r为半径画圆，圆内区域为降水基坑影响范围。
进一步的所述的步骤2)中，计算主井测点位置降水对高铁路基沉降影响值s1的方法为：根据下列公式计算高铁路基沉降影响值s1：
其中：s1——主井测点位置降水对高铁路基沉降影响值；
δpi——主井对应的高铁路基第i层土层复合土的附加应力；
ei——主井对应的高铁路基第i层土层的压缩模量；
hi——主井对应的高铁路基第i层土层的厚度；
ms——经验系数，取值范围为0.24～0.48。
进一步的所述的步骤2)中，计算辅井测点位置降水对高铁路基沉降影响值s2的方法为：根据下列公式计算高铁路基沉降影响值s2：
其中：s2——辅井测点位置降水对高铁路基沉降影响值；
δpj——辅井对应的高铁路基第j层土层复合土的附加应力；
ej——辅井对应的高铁路基第j层土层的压缩模量；
hj——辅井对应的高铁路基第j层土层的厚度；
ms——经验系数，取值范围为0.24～0.48。
进一步的当δs>0.2h0时，可判断为主井与该辅井之间的路基区段沉降主要受降水影响，控制降水避免路基继续变形的方法为：当0.2h0<δs＜0.5h0时，可判断为降水对高铁路基变形影响很大，需要禁止降水；当δs≥0.5h0时，可判断为降水引起的高铁路基变形超过警戒值，需要立即禁止降水，采取补救措施。
进一步的所述的主井和辅井是孔径为600～800mm、井底穿过透水层的观察井。
本发明能够有效的区分高铁路基沉降成因，通过得出降水影响或是基坑开挖影响，为后续补救措施提供良好的指导作用，提高了路基修补的施工效率，降低了路基变形修补的成本，具有极大的推广价值。
附图说明
图1：本发明的主井辅井布置示意图；
其中：1—基坑开挖区域；2—高铁路基；3—主井；4—辅井；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1，在基坑开挖区域1和高铁路基2之间开挖观察井，本实施例的观察井包括一口主井3和若干口辅井4，其中，主井3位于基坑开挖区域1正对高铁路基2之间的部分的中心处，如图1所示。主井3和辅井4是孔径为600～800mm、井底穿过透水层的观察井。
辅井4沿顺高铁路基2的方向(本实施例的顺高铁路基2的方向为图1中的上下方向)间隔布置，其中通过划定基坑开挖1区域降水影响范围确定辅井4布置范围。
降水影响范围的划分为，以基坑开挖区域1顺路基方向靠高铁路基2的端点为圆心，以影响半径r画圆，处于圆内区域的即为基坑开挖区域1的降水影响范围内。
确定影响半径r有两种方式，一种是以基坑开挖区域1中心为圆心，沿圆心的径向方向开挖观察井，观察降水情况，在距离圆心最近，但是降水没有明显变化的区域认为是基坑开挖区域1最大影响半径r。二是通过计算得到影响半径r，根据下列公式计算降水影响半径：
其中：sw——井水位降深(m)；
k——渗透系数(m/d)；
h——潜水含水层厚度(m)。
根据区域土层确定影响半径r的大小，以r为半径画圆，圆内区域为降水基坑影响范围。然后沿顺高铁路基2的方向在主井3两侧开挖若干口辅井4，相邻辅井4之间的间隔为10～30m，主井3与主井3相邻的辅井4之间的距离为10～30m。
通过观察主井3和辅井4内降水情况，通过主井内水位下降高度h1，计算主井测点位置降水对高铁路基沉降影响值s1，根据下列公式计算s1：
其中：s1——主井测点位置降水对高铁路基沉降影响值；
δpi——主井对应的高铁路基第i层土层复合土的附加应力；
ei——主井对应的高铁路基第i层土层的压缩模量；
hi——主井对应的高铁路基第i层土层的厚度；
ms——经验系数，取值范围为0.24～0.48，ms＝m1m2，其中一般粘性土m1可取0.4，粉土、粉砂取0.6，淤泥及淤泥质土取0.8。降水时间3个月内m2取0.6，降水时间超3个月m2取0.8。
通过辅井内水位下降高度h2，计算辅井测点位置降水对高铁路基沉降影响值s2：
其中：s2——辅井测点位置降水对高铁路基沉降影响值；
δpj——辅井对应的高铁路基第j层土层复合土的附加应力；
ej——辅井对应的高铁路基第j层土层的压缩模量；
hj——辅井对应的高铁路基第j层土层的厚度；
ms——经验系数，取值范围为0.24～0.48。
通过将s1与s2的差值δs与《铁路维修规则》中的管理值h0进行对比，当δs≤0.2h0时，可判断为主井与该辅井之间的路基区段沉降主要受基坑开挖影响，此时需要通过对基坑开挖区域1进行相关支护加强措施，避免基坑开挖区域1与高铁路基2之间的土层产生较大位移，从而控制高铁路基2的进一步变形；当δs>0.2h0时，可判断为主井与该辅井之间的路基区段沉降主要受降水影响，控制降水避免路基继续变形的方法为：当0.2h0<δs＜0.5h0时，可判断为降水对高铁路基变形影响很大，需要禁止降水；当δs≥0.5h0时，可判断为降水引起的高铁路基变形超过警戒值，需要立即禁止降水，必要时，需要向基坑所在区域进行地下水回灌处理，避免降水加剧地层沉降。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。