地下车站抽水试验成果分析

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地下车站抽水试验成果分析

作者：黄龙

来源：《城市建设理论研究》2012年第31期

摘要：以某地下车站为例，提出了抽水试验方法和技术要点，为后期疏干排水和降承压水的设计提供依据，以供类似从事地下工程施工的技术人员参考与讨论。

关键词：地下车站 富水地层渗透系数 稳定性验算

中图分类号： TV53+3 文献标识码： A 文章编号：

在城市地下工程施工中，针对地下承压水对基坑施工安全和周边环境的影响及危害，现以某地铁车站为例，通过抽水试验，提供各分层土体水平向及垂直向渗透系数，实测承压水头，绘制承压水水位变化与时间的关系曲线，为优化基坑围护设计及降水设计方案提供参考依据。

一、工程简况

本工点属于地下车站，场地位于某城市中心城区，车站全场210.7m。基坑深度为：标准段17.3m，端头井18.9m，附属11m；主体围护型式采用800mm地下连续墙，深度为：标准段34.0m，端头井38.7m，基础拟采用直径800mm钻孔灌注桩，有效桩长35m。

基坑具体性质见表1-1：

表1-1基坑工程性质表

工程部位 地面标高（m） 开挖深度(m) 开挖面标高(m) 围护方式 围护深度（m）

标准段 +2.70 17.39 -14.69 地下连续墙 34.0

端头井 18.71~19.16 -16.01~16.46 38.7

注：如无其它说明，本设计中均以+2.70m作为地面设计标高，若无其它说明，方案中提到深度均以此标高计。

二、水文地质条件

根据地下水含水空间介质和水理、水动力特征及赋存条件，拟建工点地下水主要为第四系松散浅层孔隙潜水类型和深部松散岩类孔隙承压水。

1）孔隙潜水 龙源期刊网

浅层松散岩类孔隙潜水主要赋存于场区浅部填土和粘土、淤泥质土层中。浅部填土富水性和透水性均较好，水量较大；浅层粘土和淤泥质土富水性、透水性一般，渗透系数为5.0×10-6～4.07×10-7cm/s 之间，单井出水量小于5m3/d。场地内孔隙潜水主要接受大气降水竖向入渗补给和地表水的侧向入渗补给，多以蒸发方式排泄。潜水埋深0.50～2.50m 之间，标高介于0.16～2.27m 之间，水位埋深及高程变化均较小。浅层孔隙潜水水位变化受季节及气候环境影响显著，经调查，水位季节性变化幅度为1.0m 左右。

2）孔隙承压水

孔隙承压水可分为浅层孔隙承压水及深部承压水，深部承压水可分为第I-1 层孔隙承压水 、第I-2 层孔隙承压水、第II 层孔隙承压水。

①浅层孔隙承压水浅层孔隙承压水主要赋存于③1层粉土夹粉砂层中，③1层含水层厚7.3～11.6m，含水层夹较多粘性土薄层，透水性一般，在砂质较纯、厚度较大的地段出水量相对较大，水位标高在1.46m左右，渗透系数4.75×10-4cm/s~1.07×10-4cm/s，地下水基本不流动。

②第I-1 层孔隙承压水

第I-1 层孔隙承压水主要赋存于⑤3 层粉土层中，夹有较多粘性土薄层（部分呈粉质粘土夹粉土薄层状），透水性一般，水量相对较小，砂质较纯，厚度较大的地段出水量相对较大，水位标高在0.25左右，层厚1.4～7.8m ，水位标高，渗透系数在1.62×10-4cm/s。

②第I-2 层孔隙承压水

第I-2 层孔隙承压水赋存于⑧1层粉砂，粉土，⑧3 层细砂层中，透水性好，平均渗透系数约2.89×10-3㎝/s，水量丰富，单井开采量500～1000m3/d，含水层顶板埋深48.1～51.5m，含水层厚度多大于10m，层位基本稳定，水位标高-0.02m 左右，动态变化不明显,基本不流动。透水性较好

三、现场抽水试验概况

3.1抽水试验目的及工作量统计

场地微承压水含水层（位于③1、层土）埋深约在地表下13～21m，第一承压含水层（⑤3层）埋深约在地表下33～41m。本工程基坑大面积开挖深度为17～19m，.按上述条件，本工程基坑开挖面位于微承压含水层中下部，需要对微承压水减压疏干，对第一承压含水层进行减压降水。为确保后期基坑工程降水方案安全可靠，确保地铁工程安全顺利施工，需要在基坑开挖前精确探明承压水相关水文地质参数。鉴于此，车站工程开展专项现场抽水试验。试验目的： 龙源期刊网

1、实测⑤3承压水头，在试验期间，定期观测承压水水位变化，并收集区域内水位的年度、季度变化，绘制承压水水位变化与时间的关系曲线；

2、通过抽水试验，提供各分层土体水平向及垂直向渗透系数；

3、实测试验井相应井结构的单井出水量和工程降水效果及预估承压水抽水的影响范围；

4、通过抽水试验获得的相关数据，为今后本工程实际开挖过程中优化降水设计方案，为优化基坑围护设计提供参考依据。

序 号 项目名称 单位 井深 数量

1 抽水试验井 口 41m 3

表3-1 工作量统计表

3.2试验场布置

试验井平面布置图 图3-1

试验井结构图 图3-2

3.3抽水试验技术要求

1、稳定水位观测

抽水试验开始前，连续2小时观测抽水井及观测井内的地下水位。如果观测水位变化幅度不大于2.0cm，认为地下水位处于稳定状态。

2、抽水试验要求

正式开始抽水之前，要检查电源、水泵是否完好，校正测线，统一时间起点，人员及设备到位，排水途径贯通。通知甲方试验开始时间，并请甲方协调相关事宜，保证抽水试验的顺利进行。

抽水试验的出水量Q，应保持常量，如有变化，其允许波动率应小于3％。

每次抽水试验抽水时间暂定3-4天，一般延续时间按观测孔水位下降与时间关系曲线，即S～lgt曲线确定，若曲线出现拐点后平缓段，并能推出最大水位下降值时，即可结束；若曲线无拐点，竖直线延伸时，其直线段的水平投影在lgt轴的数值不少于两个对数周期。 龙源期刊网

动水位与出水量应统一指挥同时观测，观测时间按抽水开始后的第1、2、5、10、15、20、25、30、40、50、60、90、120min进行，以后每隔一小时观测一次，观测孔的水位应与抽水孔水位同时观测。

3、恢复水位的观测

停止抽水后，恢复水位观测频率与前述抽水时的观测频率一致，并持续观测到水位稳定为止。地下水位稳定标准为：连续2小时内的水位变幅不大于2.0cm。每次抽水试验结束，待水位恢复稳定后方可进行下一组抽水试验。

4、观测精度

抽水量观测：采用水表测量抽水量，测读精度为0.1m3。

地下水位观测：在同一组抽水试验中，采用同一种工具和方法测量地下水位变化。抽水井的水位测读精度为0.02m，观测井的水位测读精度为0.01m。停止抽水后水位自然恢复，此时水位观测尤为重要，观测频率按抽水时一样直到稳定为止。稳定标准为2小时内水位变幅不大于2cm。

3.4抽水试验工况

成孔、成井施工完成，实测承压水初始水位并进行试抽水完成后。根据抽水试验目的拟采用如下的抽水试验顺序：

1、抽S5（140h）

实测S5出水量、观测井S4及S6的水位降深，绘制水位降深时间曲线，绘制⑤3层降水引起的地面沉降变化曲线。同时根据S4的水位变化，计算⑤3层水文地质参数，为后期坑内降⑤3层承压水方案提供依据。

2、S5恢复试验（48h）

实测停抽后S6及相应观测井水位恢复速率，结合步骤1初步判断⑤3层的工程水文地质条件（赋水性、渗透性及微承压性）。

3、群抽S4、S6（48h）