某基坑承壓水地層滲透系數的分析與取值

代常友 范秦軍 黃偉

【摘 要】通過多孔抽水試驗，判斷基坑含水層的承壓性，從而確定各層的土體的滲透系數和影響半徑。對試驗取得的數值進行計算和分析，給出該基坑各地層的相關參數合理取值。

【關鍵詞】多孔抽水試驗;基坑;承壓性;滲透系數

中圖分類號： TU753文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）24-0186-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.089

1 工程概況

基坑位于濟南市濟濼路北端，是正在施工的國內盾構直徑最大的某公軌兩用隧道的接收井，長50米、寬30米，深度為35米，是目前濟南市內最深的基坑。

2 場地工程地質條件

根據本次試驗點水文地質試驗孔鉆探成果，試驗點地層結構大自上而下可分為（1）雜填土，埋深1.5m～3.0m;（2）粉土，3～10.0m，夾少量粉質黏土層;（3）粉質黏土，10.0m～47.0m，局部夾粉土層以及鈣質結核透鏡體;（4）輝長巖，47.0m，全—強風化巖體。

場地內地下水主要賦存于第四系孔隙和基巖裂隙中，第四系土層孔隙水主要受大氣降水補給、黃河水徑流補給和小清河徑流補給，基巖裂隙水主要來源于大氣降水入滲補給、河床滲漏集中補給、大氣降水通過第四系覆蓋層間接入滲補給巖溶水以及孔隙水補給。

3 抽水試驗

在該接收井位置布置1組（G）抽水試驗，包含3個水文地質試驗孔，每個試驗孔對應抽水試驗目的層分別為粉土層、粉質黏土層以及全風化～強風化輝長巖。

3.1 抽水試驗鉆孔結構設計

根據試驗目的和地層結構，以G01試驗孔為例，該孔深72m，試驗目的層為全風化～強風化輝長巖，該孔開孔直徑420mm，鉆探至6m，變徑為273mm繼續鉆探至47m基巖面處，變徑為159mm鉆探至72m，基巖面以下（47m-70m處）下127mm橋式過濾器，且在過濾器外部包3層80目的尼龍網。基巖面以上，下127mm鑄鐵管，在70m～72m（即過濾器底部）設置2m長沉淀管。可得到G01、G02、G03試驗孔結構分別見下圖1。

3.2 圍填濾料

級配濾料主要在粉土含水層與粉質黏土相對隔水層中填充，即在G02、G03號孔中下部填充。根據勘察報告中部分勘探土工試驗成果分析，根據計算結果并通過現場比選，濾料采用水洗含礫粗砂。

3.3 分層止水

以G01試驗孔為例，在孔深45m～47m處159mm鑄鐵管外側用直徑2cm～3cm的優質黏土球填充，在黏土球上部，孔深36m～45m處，用水泥漿加速凝劑填充鑄鐵管與孔壁之間空隙。確保輝長巖中基巖承壓水與上部孔隙潛水完全隔開。在孔深70m～72m處（過濾器下端）設置管底封閉的沉淀管，長度2m。

3.4 地下水位分層觀測

對試驗點3個水文地質孔各個地層地下水靜水位進行了3天的分層觀測，水位連續變化幅度均在0.005m之內。分層觀測結果表明，地下水位均呈現出潛水位略高于承壓水位的特征。

3.5 試抽

抽水連續時長540min，水位降深S1=17.17m;G02、G03水位基本無變化，說明試驗孔分層止水效果較好。

3.6 抽水試驗成果

抽水試驗共進行了3組，其中G01和G03試驗孔進行了兩個落程的抽水試驗和水位恢復試驗， G02試驗孔進行了一個落程的抽水試驗和水位恢復試驗。

以G01試驗孔為例，第一落程抽水試驗，初始水位埋深2.95m，抽水流量Q1=7.82m3/h，降深S1=19.64m。G01試驗孔第二落程抽水試驗，初始水位埋深2.95m，抽水流量Q1=13.04m3/h，降深S1=28.82m。在抽水完成后，立即進行恢復水位的觀測。結果見下圖2。

3.7 計算結果

計算公式分別采用《供水水文地質勘察規范》和《水利水電工程試驗孔抽水試驗規程》相關的計算公示。

G01試驗孔滲透系數結果，見表1和2。

利用停止抽水后的G01試驗孔水位恢復資料，求得恢復水位剩余降深s與lg（1+tk/tT）關系曲線，見圖3。

根據圖3可求得K=1.48m/d，R=380.97m。

根據上述計算結果，G01孔抽水試驗計算結果見表3。

同樣可以得到G02和G03試驗結果。

3.9 滲透系數建議值選取

G01利用第一落程和第二落程抽水時主孔水位降深資料，由于降深較大，水躍值較大，對滲透系數的計算結果會有一定的影響。而采用恢復水位資料計算滲透系數K值，由于水位沒有波動等干擾因素的影響，故取得的原始數據精度比抽水試驗時的高。因此，G01試驗孔滲透系數建議選取水位恢復階段的滲透系數，取值1.48m/d。

G02由于抽水流量較小，水位降深較小，水位恢復階段水位變幅小，因此選取抽水階段的滲透系數，取值1.25m/d。

G03由于該層粉質黏土中粉細砂、中粗砂、鈣質結核等透鏡體的存在，計算得到的粉質黏土的滲透系數為綜合滲透系數。計算時采用不同方法，求得滲透系數差異性不大，從排水角度考慮，G03試驗孔滲透系數建議取大值0.23m/d。

4 結論及建議

（1）根據試驗點分層地下水位觀測成果，G01全風化基巖承壓水頭44.31m;G02試驗孔潛水位埋深1.03m;G03試驗孔潛水埋深1.68m。地下水位均呈現出潛水位略高于承壓水位的特征。承壓水頭的差異主要取決于承壓頂板的分布。

（2）根據不同層位的抽水試驗顯示，下部基巖地下水與上部潛水含水層水力聯系較差，第四系孔隙含水層和基巖裂隙含水層為兩個相對獨立的含水層。

（3）鑒于目前工作井防滲帷幕設計方案及基本水文地質結構，建議增加管井排水降壓措施，有效降低承壓水水頭，滿足施工期間可能存在的突涌穩定要求。

【參考文獻】

[1]《供水水文地質勘察規范》（GB50027-2001）.

[2]《水利水電工程試驗孔抽水試驗規程》（SL320-2005）.

[3]《工程地質手冊》編委會，工程地質手冊，第4版，北京，中國建筑出版社，2006.