吉林市城區第四系卵石層的賦水特征及降水工程存在的問題

史國強

(吉林市勘測設計院，吉林吉林 132011)

吉林市城區第四系卵石層的賦水特征及降水工程存在的問題

史國強?

(吉林市勘測設計院，吉林吉林 132011)

簡要說明吉林市城區第四系卵石層的賦水特征，概略介紹城市建設項目降水工程現狀，分析了降水工程效果的主要影響因素，分析論述了降水工程對城市地質環境的影響，提出相關建議。

卵石層賦水特征；降水工程；地質環境影響

1 前 言

吉林市城區位于第二松花江上游的河谷階地上，第二松花江呈反S形流經市區，市區建筑物多分布于第二松花江Ⅰ級階地之上，該階地屬基座階地，基底為黑吉地槽系吉林復向斜的二疊系凝灰質巖石及華力西期和燕山期花崗質巖石等，松散堆積物為第四系粘性土、砂、礫、卵石層。其中卵石層是本市大多數建設工程的主要地基持力層，特別是樁基礎良好的樁端持力層，同時卵石層也是主要含水層。因此重點探討和研究城區第四系卵石層的賦水特征、分析降水工程效果的主要影響因素、論述降水工程對城市地質環境的影響等內容對城市工程建設和地質環境保護有重要意義。下面就以下問題進行分析說明和探討。

2 卵石層的結構組成及賦水特征

通過參與吉林市眾多建設工程的巖土工程勘察以及水文地質勘察和降水工程工作，初步總結吉林市城區卵石層的結構組成及賦水特征為:松花江Ⅰ級階地卵石層埋深4 m～15 m左右，厚度 5 m～15 m左右；密實度多呈中密狀態，有些地段、有些層位呈稍密狀態或密實狀態；其作為含水層的賦存形式為潛水，局部為微承壓水；地下水主要由大氣降水補給，向松花江徑流排泄；地下水位深度1 m～10 m不等，靠近松花江地帶的Ⅰ級階地前緣水位深度多為6 m～8 m，靠近山前的Ⅰ級階地后緣地帶水位深度多為 1 m～3 m。其單井涌水量為 10 T/h～80 T/h；含水層滲透系數為 25 m/d～80 m/d；影響半徑R＝80 m～200 m；水位隨季節(枯水期，豐水期)有一定變化，變幅在 0.5 m～1.5 m。卵石層是本地區表層潛水的主要含水層和建設工程的主要地基持力層。可見吉林市城區地下水賦存與分布的基本特征與松花江河谷階地的形成與分布直接相關。

3 本市建設項目開展降水工程的現狀

吉林市的降水工程是始于1984年。筆者有幸參與吉林大街841地下商場降水工程的方案設計、降水施工的全過程。之后隨著高層建筑的興起，先后有降水工程的出現，由于當時多為一層地下室，故基坑底水位降低1 m～2 m左右，據現場做抽水試驗(單孔，或多孔)測定水文地質參數后設計井數和井深，當時井間距多在20 m～30 m左右。后來人工挖孔樁興起，幾乎所有人工挖孔樁均配合降水工程。加之近年來高層建筑地下室由1層增加到2層～3層，降水井間距漸加密至8 m～10 m左右。盡管這樣仍有降水不成功或效果較差的案例。

4 影響降水工程效果的主要因素分析

井點降水的原理是依據地下水動力學的穩定流理論，它的實施是在許多假設條件前提下，同時在運用時應充分考慮到邊界條件。地下水類型、含水層厚度、含水層滲透性、穩定水位、地下水降深等因素是地下水賦水性及降水工程的重要的直接影響因素，在降水工程的方案設計、降水施工過程中已受到重視，在此不多加分析。在降水工程的實際操作中還常遇到一些不確定或未被發現的影響因素，進而造成工程降水的不理想或不成功。通過近幾年的工程實踐對如下一些影響因素給以初步分析。

地表水體的影響:吉林市城區松花江水與地下水具有較好的水力聯系，在大江沿岸進行基坑降水工程設計時對水頭邊界的考慮應結合江水水位數據。如前幾年江邊某工地，其開挖時正值汛期，江水位大幅上漲3 m～4 m，由于地表水位大幅增高，而地表水與地下水之間密切的水力聯系，故而在降水過程中，隨降水井中地下水抽出，同時地表水在高水頭的作用下，源源不斷的補給，使之無法達到預期目的。

卵石層局部氧化殼的影響:吉林市城區圓礫卵石層中的地下水富含Fe離子成分，部分井中抽得水經5 min～10 min沉淀在10升塑料桶中，就有2 cm～3 cm絮狀褐色物產生，同理在季節變幅情況下附在卵石孔隙中的Fe離子沉淀物和粘性土、粉細砂混合對砂、礫卵石起膠結作用。使卵石層頂部形成一個氧化殼，使其呈密實狀態，透水性明顯降低。

卵石層中局部薄層粉質粘土夾層或透鏡體的影響:在巖土工程勘察和降水工程實踐中發現，吉林市城區圓礫卵石土雖廣泛分布，但其不均勻性不但反映在顆粒組成特征及密實度特征的變化上，還反映出局部有薄層粉質粘土夾層或透鏡體分布。如翠江錦苑項目降水時，由于卵石層中粉質粘土夾層的存在，使得粉質粘土其上的卵石層的水，下滲遇到阻礙。由于降深過大，隔水層(粘性土)其上含水層處于疏干狀態。雖然井多，使井壁之水位和井內之水位有很大差距(井損過大)，水泵上方壓力水柱小，故使井中只有少量水可抽，基坑水位卻難以下降，另外從財富廣場項目等降水工程來看，降水地段中心開挖超過含水層1/2～2/3厚度，效果均不佳，含水層不是水位降低而是處于疏干狀態。這種情況在江南商廈改造工程人工挖孔樁(1991年)、新東商場工程人工挖孔樁(1998年)、吉林世貿中心廣場基坑開挖(2008年)、中冶江山如畫小區基坑開挖(2010年)等項目中均有出現，其粘性土夾層(透鏡體)厚度0.2 m～1.0 m不等，其重型重力觸探N63.5＝(4擊－8擊)10 cm。可見分布在圓礫卵石層中的粘性土夾層或透鏡體給基礎工程帶來不小的麻煩。一是其成為主要持力層的卵石層中軟弱夾層。二是在井點降水時，導致降水效果不佳，影響工程的如期完成。

綜合可知，吉林市城區Ⅰ級階地圓礫卵石層雖然在宏觀上有其分布范圍大，強度高，適宜作為基礎持力層，尤其適宜作為樁基礎的樁基持力層，但由于其在沉積時亦有相變，或由于沉積環境的局部改變，其間或夾粘性土透鏡體或相變為級配差、強度低的粗礫砂土或圓礫層。

5 降水工程對地質環境的影響

目前高層建筑的開發建設大都需配合降水工程，多用多孔布井，大降深，持續時間一般在6個月～10個月，且高層建筑現多為高層建筑群。同時有十幾棟樓同時開工，這樣就造成該地圓礫卵石層以 1萬噸/h～2萬噸/h的開采量抽取地下水，使局部卵石層處于疏干狀態，形成較大的降落漏斗。對含水層造成破壞。這樣每建設一部分高層樓群，就將形成一個較大的降落漏斗，其對地質環境將產生如下影響。

(1)大量抽取地下水，導致形成區域降落漏斗，使區域地下水位持續下降，繼而導致地面沉降。

(2)降落漏斗擴展，導致地下水污染區擴散加劇，如在化工廠區內和排污管線附近已形成污染，大量抽水使降落漏斗擴展，而使各種污染向外擴散，如在1990年某化工廠其通向污水處理廠的管線改造時，為其施工服務的降水井抽取地下水其具有強腐蝕性，(經半個月的抽水井中水泵保護罩被腐蝕掉)，而吉林市大部分地下水在這類指標上多呈弱腐蝕，然而隨著污染源對地下水污染加之降落漏斗擴散的推波助瀾，將導致更大面積的地下水污染。

6 結 論

由于城市土地資源寶貴，大中城市住宅高層化是大勢所趨，隨之而來的是地下室越來越多而且層數增多，因此需要降水工程開展得更加普遍；由于卵石層本身結構不同及降低水位的要求差異，降水工程的難度將日益增加，且因降水破壞含水層而引起次生地質災害都是應引起有關方面的高度重視，真正做到防患于未然。

建議在建設項目的巖土工程勘察工作中，加強對地下水特征有關參數的觀測評價，加強對主要含水層——圓礫卵石層均勻性的測試與分析評價，尤其注意檢驗圓礫卵石層重型動力觸探連續測試所反映出的小錘擊數(如N63.5＝3擊－8擊)層位的土性特征，使降水工程設計依據的相關參數和考慮的影響因素更符合實際，達到比較理想的降水效果。建議對降深較大的大型降水工程采取地面沉降變形觀測手段及地下水污染監測措施，及時發現問題，及時采取適宜的防治措施，避免地質環境遭受破壞。

The Water Enrichment Characteristics of Quaternary Gravel Layer and the Problems of Precipitation Projects in City Proper of Jilin City

Shi GuoQiang
(Jilin City Survey and Design Institute，Jilin 132011，China)

This paper briefly firstly indicated the water enrichment characteristics of quaternary gravel in city proper of Jilin City，and summarized current situation of the precipitation projects in city construction projects.Furthermore，analyzed the main influence factors of the precipitation projects，and discussed the effect which the precipitation projects had on the geological environment of the city.Finally，the author proposed related suggestion according to the results.

water enrichment characteristics of gravel layer；precipitation projects；geological environment impact

1672－8262(2010)05－167－02

P641.6

B

2010—06—07

史國強(1956—)，男，高級工程師，注冊土木工程師(巖土)，從事巖土工程勘察技術管理工作。