天津某交通枢纽场地水文地质特征与工程降水建议

周正礼

(铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津 300142)

1 概述

1.1 工程概况

某交通枢纽位于天津市中心城区西北部,北临子牙河,南临西青道和南运河,东至西站前街,西至复兴路延长线。该交通枢纽工程地下主要分为3个区域,即南广场、北广场和南北广场之间的国铁部分(图1)。南广场下基坑深度一般为10.30 m,其中,地铁4号线西站站基坑深度为26.2 m,地铁6号线西站站基坑深度为17.3～23.2 m；北广场下基坑设计深度为9.50 m；主站房下基坑深度为12.90 m。故此,查清场地浅层地下水特征是非常必要的,是确保工程施工安全的关键因素。

1.2 场地工程地质特征

该交通枢纽场地埋深65.00 m范围内,地基土按成因年代可分为9层,按力学性质可进一步划分为14个亚层。具体地基土体特性及分布分别如表1和图2所示。

图1 天津某交通枢纽鸟瞰

2 水文地质试验及地下水化学成分

根据场地地层结构,可以初步确定场地可大致划分为4个含水段,分别是第1结构层1、2亚层；第4结构层；第6结构层1、3亚层和第7结构层第2亚层。工程钻孔仅可以确定地下水的混合水位,4个含水段是否有水力联系及各含水层的水头高度难以确定,为此,开展了专门的水文地质试验。水文地质试验孔的布置如图3所示,各井的结构参数如表2所示。

2.1 单井抽水试验

试验中分别利用K1和K4作为抽水井进行了抽水试验,其他井作为观测井,各井水位降深随时间变化曲线分别如图4、图5所示。

从图4、图5中可以清楚地看出,抽取第6结构层和第7结构层的地下水时,对潜水的影响非常小；抽取第6结构层中的地下水时,第7结构层地下水下降明显；抽取第7结构层地下水时,第6结构层地下水下降明显,反映出第6结构层中的地下水和第7结构层中的地下水水力联系密切。

表1 天津西站地层岩性特征

图2 场地工程地质断面

图3 试验井平面布置(单位：m)

表2 抽水井、观测井结构参数

图4 K1井作为抽水井水位降深随时间变化曲线

图5 K4井作为抽水井水位降深随时间变化曲线

2.2 群井抽水试验

对于第7结构层采用K4和K5两口井作为抽水井,对于第6结构层采用K1、K2和K3作为抽水井,各井抽水试验水位降深随时间变化曲线分别如图6、图7所示。根据试验可以得出以下结论：

图6 K4和K5同时抽水水位降深随时间变化曲线

(1)K1、K2、K3 群井抽水稳定后,同层观测井G1、G2水位降深大,说明水平向渗透系数较大；

图7 K1、K2和K3同时抽水水位降深观随时间变化曲线

(2)K1、K2、K3 群井抽水稳定后,浅层观测井G4、G5 水位均有一定变化,且越靠近抽水层(⑥层)其水位下降越大,说明在群井抽水条件下,浅层潜水与下部承压水有一定水力联系,但不是很密切；

(3)K1、K2、K3 群井抽水稳定后,⑦2粉砂层中观测井G3,K4 和K5 三井的水位降深值大,说明⑥层与⑦2层水力联系密切,⑦1粉质黏土层隔水效果很差,属于弱透水层。

2.3 地下水的化学成分

为了确定场址区地下水化学成分及其pH值、矿化度等参数,在场址区不同深度取地下水样进行相关测试,具体测试结果如表3所示,从中可得到如下规律：

(1)表层潜水的化学成分与下部地层中的地下水的化学成分差异明显,反映出二者之间的水力联系不明显；

(2)第6结构层上下两个含水亚层的地下水化学成分基本一致,反映出⑥2层的隔水性能比较差,上下两个含水亚层可以认为是一个统一的含水层；

(3)第6结构层的地下水和第7结构层的地下水化学成分有差异,但差异不是特别大,反映出第6结构层含水层和第7结构层含水层的水力联系十分密切,存在着相互补给的情况。

表3 地下水的化学成分统计

3 结论与工程降水建议

(1)场址区浅层地下水可以分为潜水和承压水2种类型的地下水,其中承压水又可以划分为2层,即⑥层和⑦2层承压含水层,各层地下水的静止水位埋深分别为：潜水含水层-1.20 m；⑥层承压含水层-2.56 m；⑦2层承压含水层-2.23 m。

(2)场址区水文地质参数建议值如表4所示。

(3)试验中,各观测井的水位变化及各层水化学特征表明：⑥、⑦2层承压含水层间水力联系密切,⑥2和 ⑦1粉质黏土层隔水效果差；潜水含水层与承压含水层间水力联系微弱。

(4)除地铁4号线西站站和地铁6号线西站站

外,场址区其他地段基坑开挖范围都位于潜水段内,因此,潜水是基坑开挖需要进行地下水控制的主要对象,考虑到整个场地人工填土(主要指杂填土)厚度及成分极不稳定,受人为影响因素较大。且在试验场区杂填土①1层的厚度较大,结构松散,富水性好,若施工现场出现大强度降雨,杂填土①1层将蓄存大量积水,此时对工程疏干排水极为不利；基坑支护宜采用地下连续墙,坑内降水为主,并布置适当数量的减压井对第6结构层的地下水进行观测,必要时抽水减压。

表4 水文地质参数

(5)地铁4号线西站站和地铁6号线西站站基坑开挖范围揭露⑥层承压水,降水以降低该层地下水为主,但由于该层地下水与⑦2层地下水联系密切,且两层水之间的相对隔水层厚度较薄,因此,地下连续墙宜穿透⑦2,这样就可以有效地控制地下水,防止基坑管涌、突涌等现象发生。

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