巖土勘探抽水方法應用

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近年來，隨著我國經濟的迅速發展和工程技術的日新月異，高樓大廈及地下工程越來越多。為適應地下停車場和地下設施的需要，深基坑及地下隧道在工程建設中越來越普遍。隨著深基坑的日益增多，地下水的評價和治理越來越重要。規范中明確規定：當場地水文地質條件復雜，在基坑開挖過程中需要對地下水進行治理(降水或隔滲)時，應進行專門的水文地質勘察。為了提供較準確的水文地質參數，往往需要進行抽水試驗等現場水文地質試驗。

1抽水試驗方法的選擇

抽水試驗的方法有多種，可結合工程特點、試驗目的、對水文地質參數的精度要求及工程地質和水文地質條件等因素合理選擇。巖土工程勘察中的抽水試驗多采用單孔或帶1～2個觀測孔的穩定流抽水試驗。抽水試驗的鉆孔直徑宜為D≥O．01M(M為含水層厚度)，或利用適宜半徑的工程地質鉆孔。抽水孔深度的確定與試驗目的和地層條件有關，對完整井，一般要求鉆孔深度達到試驗含水層底板以下3-5m以上。根據進水條件，抽水孔可分為完整井和非完整井。完整井揭穿整個含水層并在整個含水層厚度都能進水(一般情況下，揭穿含水層厚度達2／3以上，并在該厚度含水層上都能進水的井亦可視為完整井)：非完整井是未揭穿含水層，或雖揭穿含水層，但僅在部分厚度上能進水的井。抽水量和水位降深應根據工程性質、試驗目的和要求確定。

2抽水試驗的步驟及技術要求

2．1設備儀器的準備

抽水試驗的設備儀器包括抽水設備、水位計、流量計、溫度計等。抽水設備常用的為抽筒、水泵及空壓機等；水位計常為測鐘、電測水位計及浮子式自動水位儀；流量計可根據預計水量及現場條件選用，常用的為三角堰、矩形堰、梯形堰、量簡、流量箱、孔板流量計等；水溫計常用溫度表、帶溫度表的測鐘、水溫儀等。

2．2成孔

抽水試驗的抽水孔和觀測孔的成孔可與勘察鉆孔相結合，一般選擇最佳抽水試驗部位的勘察鉆孔作為抽水孔，施工時按抽水試驗要求的孔徑和孔深成孔，并嚴格控制成孔的垂直度。觀測孔一般布置在與地下水流向垂直的方向上，其與抽水孔的距離隨含水層厚度、影響半徑及降深而定，一般為1～2倍含水層厚度。在野外工作中，為方便施工，抽水孑L可采用巖土工程勘察中常用的d~150mm鉆頭成孔，鉆至設計深度后，下入~b146mm套管。清孔后下入用鋼絲網包扎的~bl08mm濾管(濾管可僅放置于含水層段，其余段可用普通套管代替)，然后拔出~b146mm套管即完成成孔。觀測孔的成孔方法與抽水孔的成孔方法相同，為減小施工難度，鉆孔及濾管直徑可適當減小。

2．3洗井

在進行抽水試驗前，應進行洗井，可采用活塞式洗井，也可采用潛水泵間歇抽水洗井。待水抽清后，將孔內沉渣打撈干凈，再放入抽水設備(抽簡、深井泵或空壓機等)進行抽水試驗。觀測孔也應進行洗孔，宜洗至水位變化反映靈敏。

3試抽水

進行正式的抽水試驗前，要進行試抽，試抽要穩定一定的時間。當前后兩次試抽單位涌水量相差不超過lO％時，方可進入正式的抽水試驗。(1)抽水降深、穩定持續時間和穩定標準為了解水量與落程之間的關系，除正確選擇計算公式和計算參數外，降深的確定也很重要。降深的次數和每次的降深大小應根據工程性質、試驗目的及精度要求等確定。

對于正規的抽水試驗應為三次降深，降深可由大到小，也可由小到大，最大的降深宜接近設計動水位。為了取得O—S曲線的正常變化軌跡，三次降深的間距宜盡量均勻分配：sl=s一，s=2／3S~，s，=1／3S~，其中s，、sz、s分別為第1、2、3次的降深。抽水試驗的穩定持續時間是指在某一個降深下，相應的流量和動水位趨于穩定的延續時間，巖土工程勘察中抽水試驗的穩定持續時間一般為8-24h。穩定是指抽水過程中，觀測的動水位和涌水量歷時曲線不能有逐漸增大和逐漸減小的趨勢。穩定標準為在穩定時間段內，涌水量波動值不超過正常流量的5％，抽水孔水位波動值不超過水位降低值的1％，觀測孔水位波動值不超過2-3cm。(2)抽水試驗的觀測抽水試驗的觀測除流量和水位觀測外，還包括水溫和氣溫觀測。正式抽水前，應進行靜止水位觀測；抽水試驗過程中必須進行動水位和出水量同時觀測，觀測時間可按2、5、1O、15、2O、3O(min)的間隔進行，以后按每隔30min觀測一次；抽水試驗結束后或因故中途停抽時，應立即觀測恢復水位，一般可按1、2、3…468、1O、15、20、25、30(min)的時間間隔進行觀測，以后每隔30min觀測一次。水溫、氣溫觀測一般每2～4h一次，水溫觀測時，溫度計浸入水中的時間不宜少于10～15min。

4編寫與整理數據

4．1試驗數據分析

試驗數據分析主要是繪制水文地質綜合圖表并判斷試驗數據的準確性。水文地質綜合圖表一般包括：①試驗地段平面圖；②水位、流量與時間過程曲線圖；③Q=f(s)、q=f(s)曲線圖；④水位恢復曲線(過程)圖：⑤抽水孔、觀測孔結構圖(包括工藝、技術措施說明)。

4．2水文地質參數計算

巖土工程勘察所需的水文地質參數主要為滲透系數K及影響半徑R。在選用計算公式時，應充分考慮適用條件，如：地下水水力性質、井孔結構等。

4．3編寫抽水試驗報告

抽水試驗報告一般應包括抽水試驗目的、方法和要求；試驗的成果和結論等內容。可單獨成冊，也可將有關內容納入巖土工程勘察報告中。

4．4工程實例介紹

某建筑物所在地屬河流沖積階，擬采用人工挖孔灌注樁。選用圓礫作為樁端持力層時按樁端進入圓礫(含水層)5m考慮，選用中風化泥質砂巖作為樁端持力層時按樁端穿過含水層進入中風化泥質砂巖2m考慮。以勘察鉆孔作為抽水孔和觀測孔。孔隙水主要含水層為圓礫。K47、K146含水層頂板埋深11．50m、10．30m；含水層底板埋深21．20m、20．10m；含水層厚度9．70m、9．80m；靜水位埋深6．73m、6．87m。試驗位置確定：第一組：K47(抽水孔)一K46(觀測孔)。第二組：K146(抽水孔)一K147(觀測孔)計算公式：(1)小落程：0．16Qlln+0．5l—R=10S、，，(2)大落程：0．16QIn一13t+0．5‘olK：———_二—————[(2H—M)M—h】R=2S何計算結果：(1)滲透系數：K=4．19～19．29m／d；(2)影響半徑：R=92～242m；(3)單位出水量：Ⅱ=0．457～1．048L／(s•m)；(4)給水度：Ix=0．154～0．166(5)大口徑井(d=112m)涌水量：①降至含水層頂板以下5m涌水量：Q~．=540~1016m3／dQ_豐=657～1086m3／d⑦降至含水層底板疏干涌水量：Q**=1016-2517m3／dQ：16O0～393Omd水文地質資料驗證：(1)滲透系數：K=4．663～31．969m／d、(2)單位出水量：q=0．359～1．71311(s•m)實際開挖驗證：設計采用圓礫作為樁端持力層，降至含水層頂板以下2～5m。平水期施工，據施工服務了解，涌水量：Q=480～960m3／d。經驗開挖驗證：

(1)滲透系數：K=5～50m／d：

(2)影響半徑：R=25～400m：

(3)單位出水量：Ⅱ=0．20～2L／(s•m)；

(4)給水度：Ix=0．15～0．35。

5結束語

抽水試驗需要一定的時問周期，對勘察工作的安排有一定影響，尤其是利用勘察鉆孔成孔的情況。此外，在抽水試驗時機的選擇上，以對擬建場地的水文地質條件(包括含水層頂底、板埋深，含水層厚度，水位，補給、逕流及排泄條件等)有全面了解時為宜。最好將巖土工程勘察的施工組織設計和抽水試驗旌工組織設計相結合，做到合理安排，以達到節約費用、縮短工期的目的。抽水試驗應在單一含水層中進行，并采取措施避免其他含水層的干擾，試驗地點和層位要有代表性，地質條件應與計算分析方法一致。抽水試驗中，要嚴格按各工序進行，即準備一成孔一洗井一試抽一正式抽水，只有獲取準確野外測試數據，才能取得較準確的水文地質參數。根據水文地質條件、地下水水力性質、井孔結構等，選擇相適應的計算公式非常重要。而充分搜集區域水文地質資料、地區經驗和長期觀測資料，選擇合適的經驗參數和經驗公式參與計算同樣很重要。采取上述步驟，結合多種計算模式進行計算并對計算結果進行比較，往往能獲取較準確的水文地質參數。