某基坑承压水地层渗透系数的分析与取值

代常友 范秦军 黄伟

【摘 要】通过多孔抽水试验，判断基坑含水层的承压性，从而确定各层的土体的渗透系数和影响半径。对试验取得的数值进行计算和分析，给出该基坑各地层的相关参数合理取值。

【关键词】多孔抽水试验;基坑;承压性;渗透系数

中图分类号： TU753文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）24-0186-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.24.089

1 工程概况

基坑位于济南市济泺路北端，是正在施工的国内盾构直径最大的某公轨两用隧道的接收井，长50米、宽30米，深度为35米，是目前济南市内最深的基坑。

2 场地工程地质条件

根据本次试验点水文地质试验孔钻探成果，试验点地层结构大自上而下可分为（1）杂填土，埋深1.5m～3.0m;（2）粉土，3～10.0m，夹少量粉质黏土层;（3）粉质黏土，10.0m～47.0m，局部夹粉土层以及钙质结核透镜体;（4）辉长岩，47.0m，全—强风化岩体。

场地内地下水主要赋存于第四系孔隙和基岩裂隙中，第四系土层孔隙水主要受大气降水补给、黄河水径流补给和小清河径流补给，基岩裂隙水主要来源于大气降水入渗补给、河床渗漏集中补给、大气降水通过第四系覆盖层间接入渗补给岩溶水以及孔隙水补给。

3 抽水试验

在该接收井位置布置1组（G）抽水试验，包含3个水文地质试验孔，每个试验孔对应抽水试验目的层分别为粉土层、粉质黏土层以及全风化～强风化辉长岩。

3.1 抽水试验钻孔结构设计

根据试验目的和地层结构，以G01试验孔为例，该孔深72m，试验目的层为全风化～强风化辉长岩，该孔开孔直径420mm，钻探至6m，变径为273mm继续钻探至47m基岩面处，变径为159mm钻探至72m，基岩面以下（47m-70m处）下127mm桥式过滤器，且在过滤器外部包3层80目的尼龙网。基岩面以上，下127mm铸铁管，在70m～72m（即过滤器底部）设置2m长沉淀管。可得到G01、G02、G03试验孔结构分别见下图1。

3.2 围填滤料

级配滤料主要在粉土含水层与粉质黏土相对隔水层中填充，即在G02、G03号孔中下部填充。根据勘察报告中部分勘探土工试验成果分析，根据计算结果并通过现场比选，滤料采用水洗含砾粗砂。

3.3 分层止水

以G01试验孔为例，在孔深45m～47m处159mm铸铁管外侧用直径2cm～3cm的优质黏土球填充，在黏土球上部，孔深36m～45m处，用水泥浆加速凝剂填充铸铁管与孔壁之间空隙。确保辉长岩中基岩承压水与上部孔隙潜水完全隔开。在孔深70m～72m处（过滤器下端）设置管底封闭的沉淀管，长度2m。

3.4 地下水位分层观测

对试验点3个水文地质孔各个地层地下水静水位进行了3天的分层观测，水位连续变化幅度均在0.005m之内。分层观测结果表明，地下水位均呈现出潜水位略高于承压水位的特征。

3.5 试抽

抽水连续时长540min，水位降深S1=17.17m;G02、G03水位基本无变化，说明试验孔分层止水效果较好。

3.6 抽水试验成果

抽水试验共进行了3组，其中G01和G03试验孔进行了两个落程的抽水试验和水位恢复试验， G02试验孔进行了一个落程的抽水试验和水位恢复试验。

以G01试验孔为例，第一落程抽水试验，初始水位埋深2.95m，抽水流量Q1=7.82m3/h，降深S1=19.64m。G01试验孔第二落程抽水试验，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，立即进行恢复水位的观测。结果见下图2。

3.7 计算结果

计算公式分别采用《供水水文地质勘察规范》和《水利水电工程试验孔抽水试验规程》相关的计算公示。

G01试验孔渗透系数结果，见表1和2。

利用停止抽水后的G01試验孔水位恢复资料，求得恢复水位剩余降深s与lg（1+tk/tT）关系曲线，见图3。

根据图3可求得K=1.48m/d，R=380.97m。

根据上述计算结果，G01孔抽水试验计算结果见表3。

同样可以得到G02和G03试验结果。

3.9 渗透系数建议值选取

G01利用第一落程和第二落程抽水时主孔水位降深资料，由于降深较大，水跃值较大，对渗透系数的计算结果会有一定的影响。而采用恢复水位资料计算渗透系数K值，由于水位没有波动等干扰因素的影响，故取得的原始数据精度比抽水试验时的高。因此，G01试验孔渗透系数建议选取水位恢复阶段的渗透系数，取值1.48m/d。

G02由于抽水流量较小，水位降深较小，水位恢复阶段水位变幅小，因此选取抽水阶段的渗透系数，取值1.25m/d。

G03由于该层粉质黏土中粉细砂、中粗砂、钙质结核等透镜体的存在，计算得到的粉质黏土的渗透系数为综合渗透系数。计算时采用不同方法，求得渗透系数差异性不大，从排水角度考虑，G03试验孔渗透系数建议取大值0.23m/d。

4 结论及建议

（1）根据试验点分层地下水位观测成果，G01全风化基岩承压水头44.31m;G02试验孔潜水位埋深1.03m;G03试验孔潜水埋深1.68m。地下水位均呈现出潜水位略高于承压水位的特征。承压水头的差异主要取决于承压顶板的分布。

（2）根据不同层位的抽水试验显示，下部基岩地下水与上部潜水含水层水力联系较差，第四系孔隙含水层和基岩裂隙含水层为两个相对独立的含水层。

（3）鉴于目前工作井防渗帷幕设计方案及基本水文地质结构，建议增加管井排水降压措施，有效降低承压水水头，满足施工期间可能存在的突涌稳定要求。

【参考文献】

[1]《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）.

[2]《水利水电工程试验孔抽水试验规程》（SL320-2005）.

[3]《工程地质手册》编委会，工程地质手册，第4版，北京，中国建筑出版社，2006.