多孔抽水試驗在高層海景建筑勘察中的應用

2015-11-18 13:04:24劉海兵

山西建筑 2015年20期

劉海兵

(華北地質勘查局第四地質大隊，河北秦皇島 066000)

現在高層建筑越來越多，使得地下或深基坑工程施工越來越多，尤其在高層海景建筑基坑開挖時，由于地下水埋藏較淺，水量較大，為了防止地下水作用而引起的滲流、流砂、管涌、坑底隆起、邊坡滑塌以及坑外地層過度變形，保證施工過程中處于疏干和穩態的工作條件下進行開挖，必須做好對地下水的控制工作，因此在基坑設計前，應做好水文地質勘察工作，查明場地的水文地質條件，確定基坑設計所用到的水文地質參數，如:地下水位、含水層滲透系數及給水度，其中尤以滲透系數為基坑設計里最重要的設計參數，它關系到基坑降水能否滿足施工要求。

1 滲透系數的測定方法

在工業與民用建筑工程中，常用的測定滲透系數的方法有室內試驗和抽水試驗兩種，優缺點如下:

室內試驗具有設備簡單、費用低的特點，但由于取樣的擾動和土樣尺寸、方向及脫離天然環境的局限性，使得測得的滲透系數與土的實際滲透系數有所偏差，測出的滲透系數往往不能很好地反映土體的實際滲透性。

抽水試驗測得的結果為整個滲流區較大范圍內土體滲透系數的平均值，更能貼近實際情況。抽水試驗主要分單孔抽水試驗和多孔抽水試驗。

單孔抽水試驗由于無專門水位觀測孔，只能用經驗公式及試算法求影響半徑，使單孔抽水試驗資料所求得的水文地質參數精度較差，其使用價值亦因此受到局限。

多孔抽水試驗可以求得較為確切的水文地質參數和含水層不同方向的滲透性能及邊界條件，對于掌握地下水的分布規律具有良好的效果。

因滲透系數直接關系到制定有效排水方案，其精度顯得尤為重要，因此在工程勘察中，取得較準確的水文地質參數對于海景高層建筑基坑開挖參數的確定尤為重要，降水關系到基坑開挖安全和施工成本，多孔抽水試驗較室內滲透試驗、單孔抽水試驗具有精確地測定滲透系數、影響半徑和下降漏斗形狀，還能確定含水層間的水力聯系等優點，彌補了室內滲透試驗及單孔抽水試驗的局限性，在工程勘察中對確定降排水方案具有重要意義。

2 多孔抽水試驗工程應用實例

2.1 工程概況

金夢海灣X 號位于秦皇島市海港區，東南距渤海約300 m，東距湯河入海口1 200 m，由地上32 層地下2 層住宅樓及地下2 層地下車庫組成，地下室基礎埋深9.0 m。

2.2 工程地質與水文地質條件

場地為海岸帶，地貌單一，地勢平坦。據地質勘探揭露，巖土層名稱及厚度為:①雜填土():層厚0.30 m～2.60 m;②中砂(Qm4):層厚0.70 m～4.60 m;③強風化混合花崗巖(Ar):層厚12.90 m～32.30 m;④中等風化混合花崗巖(Ar):厚度未穿透。

地下水為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，第四系孔隙潛水含水層主要為砂性土，屬富水強透水層;基巖孔隙裂隙水含水層主要為強風化混合花崗巖，屬弱富水弱透水層，局部破碎帶或巖脈賦存構造裂隙脈狀水，含水層具統一的地下水位。地下水主要補給源為大氣降水的垂直補給及側向滲透越流補給，并以蒸發和側向滲透方式排泄，水位變化與潮汐影響關系密切。

場地緊鄰湯河入海口及渤海，湯河、渤海與地下水有明顯的潮汐水力聯系，水補給豐富。實測鉆孔內靜止水位埋深0.70 m～2.70 m，水位標高變化在1.27 m～1.36 m 之間。

2.3 野外工作方法

多孔抽水試驗即在一個主孔抽水，其周圍設置若干觀測孔觀測地下水位的抽水試驗。根據場地水文地質條件，為取得②和③含水層的綜合滲透系數，采用帶2 個觀測孔的潛水非完整井穩定流抽水試驗方法。在場地布置1 眼抽水井C1 和2 眼觀測井G1及G2，成孔直徑550 mm，孔中間安裝外徑380 mm 的無砂混凝土井管，內徑295 mm，濾料為粒徑2 mm～4 mm 礫石，抽水井C1 井深14.5 m，觀測井G1 和G2 井深10.0 m。抽水試驗自11月23日15 點35 分開始，11月27日18 點00 分結束。采用深井潛水泵抽水，第一次降深用1.5 kW 潛水泵抽水，第二次降深用0.75 kW 潛水泵抽水，待抽水井和觀測井動水位穩定時間滿足規范要求后，進行水位恢復至初始水位。多孔抽水試驗水文地質計算模型如圖1 所示。