唐延貴，岳大昌，廖必成，胡江雷

(成都四海巖土工程有限公司，成都 610094)

隨著城市地下空間的不斷發(fā)展，基坑深度和規(guī)模越來越大，基坑降水的造價越來越高，降水對周邊地表環(huán)境和地下水資源的影響也越來越大。土層滲透系數(shù)是影響基坑降水設計的關鍵參數(shù)，因此，基坑工程勘察報告中的滲透系數(shù)的合理建議尤為重要。

成都河流階地廣泛分布第四系卵石地層，不同階地卵石層成因、粒徑、充填物類型、密實度以及風化程度不同，則卵石層滲透系數(shù)也不同?，F(xiàn)場抽水試驗是測定松散粗顆粒土層滲透系數(shù)的重要方法，王煒[1]、左輝[2]、陳海洋[3]、付博[4]、趙琳琳[5]等采用抽水試驗確定了各類粗顆粒強透水土層的滲透系數(shù)，為不同地區(qū)確定砂卵石地層水文地質參數(shù)積累了寶貴經(jīng)驗。

某工程勘察期間施工兩組抽水井和觀測井，采用潛水完整孔單井和雙井抽水試驗方法測定動態(tài)地下水位、抽水流量及降深，確定了卵石層滲透系數(shù)理論值和建議值，并進行了基坑降水方案的設計。

1 場地工程地質水文地質概況

擬建工程場地位于成都市二環(huán)路北四段，地貌單元屬岷江水系Ⅰ級階地，地形平坦，高程為505.0～506.5 m，勘探深度范圍地層從上至下依次為第四系全新統(tǒng)人工填土，全新統(tǒng)沖洪積粉質黏土、黏土、粉土、粉砂、細砂及卵石，上更新統(tǒng)冰水沉積層卵石及白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖。卵石頂板埋深5.2～6.3 m，泥巖頂板埋深32.4～35.8 m。

勘察區(qū)地表水主要為位于場地東北側的沙河河水，距場地最近約50 m，該段河床寬約25～30 m。勘察期間屬枯水期，河水深為0.3～0.5 m，河面水位高程為502.2～502.3 m，平均流速為0.5 m/s，平均流量約為8 m3/s。該場地地下水類型、埋藏條件、補給和排泄特征詳見表1所示。

2 試驗方案及過程

2.1 試驗方案

根據(jù)場地地下水類型、埋藏條件、補給關系和排泄特征，在場地北側和西側各布置1組抽水井和觀測孔，抽水井(A1、A2)間距為210 m，抽水井和觀測孔間距分別為22 m(A1、B1)、23 m(A2、B2)，抽水井和觀測孔平面位置如圖1所示。

圖1 抽水井、觀測孔平面布置圖

表1 地下水類型、埋藏條件、補給和排泄特征

2.2 抽水井結構參數(shù)及施工過程

抽水井采用CZ-22型沖擊鉆進泥漿護壁成孔，井徑600 mm，井深35.0 m。井壁管長度12.5 m，沉砂管長度2.5 m，其內(nèi)徑、外徑分別為300 mm、360 mm，纏絲過濾管長度20.0 m，過濾管外圍回填粒徑為6～12 mm礫石，填礫位置3.0～35.0 m處，距井口3.0 m以下范圍采用黏土回填。

安裝完井管后，采用空壓機、活塞聯(lián)合洗井，洗井時長為2個臺班，以確保洗井質量。觀測井采用SH-30型沖擊鉆機成孔，孔深18.0 m，孔徑50 mm，成孔后插入鍍鋅花管。抽水井和觀測孔現(xiàn)場施工情況如圖2～3所示。

圖2 抽水井施工

圖3 觀測孔施工

現(xiàn)場設置一個帶三角堰的水箱用于測定抽水流量，三角堰水箱如圖4所示。

圖4 三角堰水箱

2.3 抽水和記錄過程

先后在場地內(nèi)的A1、A2抽水井進行24 h連續(xù)抽水(A1井抽水試驗完成且場地水位基本恢復后再進行A2井抽水試驗)，采用的抽水泵流量為40 m3/h。本次試驗為單孔及雙孔潛水完整井穩(wěn)定流抽水試驗，即在一定持續(xù)的時間內(nèi)流量和水位同時相對穩(wěn)定。

在抽水期間和停止抽水后水位恢復期間，對抽水井和觀測孔水位動態(tài)變化進行了觀測記錄。A1、A2抽水井中水位降深分別為4.8 m、4.0 m。圖5～6顯示了24 h內(nèi)抽水井和觀測孔內(nèi)水位變化情況。

圖5 A1抽水井、B1觀測孔水位變化圖

圖6 A2抽水井、B2觀測孔水位變化圖

3 試驗成果及分析

勘察期間屬于枯水季節(jié)，附近沙河水位低、流量小，雖然河水位高于場地內(nèi)地下水位，但由于距離較遠以及黏性土層的隔離作用，河水對試驗場地內(nèi)地下水的補給作用微弱，可以不考慮對抽水試驗的影響。根據(jù)本次勘察抽水試驗結果，按SL320—2005《水利水電工程鉆孔抽水試驗規(guī)程》附錄D中公式計算卵石層滲透系數(shù)。

帶1個觀測孔的單井抽水滲透系數(shù)計算公式為：

(1)

式中：Q為抽水井涌水量；rw為抽水井半徑；H為潛水含水層厚度；sw為抽水井水位降深；r1為抽水井至觀測井距離。

表2為抽水試驗計算成果表，由表中可知卵石層滲透系數(shù)理論值為(11～13)m/d，在進行降水設計時應適當考慮一定的安全儲備，因此建議滲透系數(shù)取15 m/d。

表2 抽水試驗計算結果

4 基坑降水設計

擬建工程基坑周長約900 m，基坑深度14.5～15.5 m，根據(jù)地質、水文條件及地方經(jīng)驗，基坑降水擬采用管井降水方式，降水井成孔直徑600 mm，井管內(nèi)壁直徑為300 mm，降水井設計采用的參數(shù)如下：

基坑等效半徑r0=136.7 m，考慮基坑開挖、地基基礎施工及抗浮錨桿施工需具備的條件，地下水位設計降深sd=17 m，潛水含水層厚度H=27～30 m，卵石層滲透系數(shù)k=15 m/d，過濾器半徑rs=0.3 m，井水位降深取設計降深sw=17 m，單井過濾器進水長度l=1.685 m。

降水影響半徑計算：

基坑涌水量計算：

單井出水量計算：

降水井數(shù)量計算：

n=1.1Q/q=41(口)。

因此，應沿基坑周邊布置降水井41口(可利用原抽水井2口)，井深為32～35 m(以鉆至基巖頂面深度為止)，降水井間距為20～25 m，井上部15 m采用井壁管，下部20 m采用濾管。根據(jù)單井出水量，選擇流量為40 m3/h的潛水泵抽水，抽水采用每井一管，在坑頂匯至總管，并集中抽到沉砂池，抽出的水經(jīng)過沉砂池沉淀過濾后再集中排入市政排水管道中。

圖7 降水井豎向布置圖

5 結語

1)為了使設計的降水方案更加經(jīng)濟合理，宜在勘察期間布置抽水試驗工作，這時的抽水試驗成果，能夠提供相對準確的卵石層滲透系數(shù)。

2)根據(jù)抽水試驗成果資料，可由流量、降深及井徑之間的關系，計算出卵石層滲透系數(shù)，結合工程經(jīng)驗考慮一定的安全儲備，確定該場地卵石層滲透系數(shù)取15 m/d。

3)根據(jù)實測參數(shù)設計降水方案，降水井數(shù)量、深度設計布置合理，經(jīng)后期對降水全過程的跟蹤情況看，降水方案保證了基坑開挖及地基基礎的正常施工。

4)勘察期間綜合考慮地層特征、基坑平面位置和基坑開挖深度等條件后設計抽水井位置和深度，則抽水井可在基坑工程降水時得到二次利用。