管井抽水试验成果在降水工程中的成功应用

郑 建 殷鹏鹏 洪怡楠

(1.青岛深基加固工程有限公司，山东青岛 266555;2.中国建筑第八工程局有限公司青岛分公司，山东青岛 266555)

1 工程概况

潍坊万达广场项目位于潍坊市鸢飞路以东、福寿东街以南。拟建场区北侧距福寿东街8 m，西侧距鸢飞路8 m，东侧距虞河25 m，距沿河绿地5 m，南侧较空旷。拟建建筑物为9栋高层，带2层地下车库，基坑周长约1 300 m。基坑平均开挖深度为12 m。

2 工程地质和水文地质状况

2.1 地质状况

场地地层降水井施工深度范围内的土层情况如下:

层底深度12.2 m ～16.50 m，层底标高 8.90 m ～10.89 m，层厚5.90 m ～7.20 m。

2.2 水文地质状况

勘察深度范围内含水层主要为③粉土、④粉砂及以下各砂土层，地下水属第四系孔隙潜水，主要补给源为大气降水及附近河流侧向补给。静止水位埋深为7.50 m～9.50 m，水位年变化幅度约3.00 m。拟建场地历史最高水位埋深约2.00 m。

2.3 周边环境

基坑北侧为福寿东路，地下室轮廓线距北侧用地红线最近约20.00 m，距北侧道路边线最近约29.84 m;

基坑南侧为烈士陵园，地下室轮廓线距南侧用地红线(道路边线)最近约10.73 m;

基坑西侧为鸢飞路，地下室轮廓线距西侧用地红线最近约19.70 m，距西侧道路边线最近约30.38 m;

基坑东侧为虞河，地下室轮廓线距东侧用地红线最近约5.64 m;距虞河岸最近约40.09 m;虞河平均水位约－5.5 m(以自然平为基准)。

3 抽水试验

3.1 抽水试验的目的

1)通过抽水试验施工，选取合适的井型结构等有关抽水井的参数。

2)通过抽水试验了解含水层富水性、查明含水层的地层结构、复核含水层的渗透系数，获取本地段综合地层渗透系数K，影响半径R等。

3)确定单井出水量，预测基坑降水的实际涌水量，并根据涌水量和降深之间的关系选择合适的基坑降排水方案及降水深度及井间距。

3.2 抽水试验设计与施工

3.2.1 现场施工抽水井及观测井布置

根据工程要求及现场条件，在东侧靠虞河部位设置1口抽水井，并以抽水井为中心垂直于河道走向布置3口观测井，沿河道走向布置2口观测井，进行多孔抽水试验。在西侧设置1口抽水井与C1～G3形成一条直线，再布置3口观测井。井位平面布置图见图1，井位剖面图见图2。

图1 井位平面布置图

图2 井位剖面图

抽水井深20 m(以钻至第⑤层中砂层底标高并进入第⑥层粉质粘土为止)，井内径300 mm，外径400 mm，孔径550 mm;过滤器采用混凝土滤水管，为非淹没式设计;滤料采用2～3细石。

观测井井深17 m，井管采用直径150 mm的PVC管，过滤器长度为7 m，孔隙率不宜小于15%。

3.2.2 抽水试验过程

采用多孔稳定流抽水试验与非稳定抽水试验。

多孔稳定流抽水试验:在C1井内抽水，沿河道垂直方向及顺着河道方向设置两条观测线，设置5个观测孔观测地下水位;在C2井内抽水，沿G3～C1方向设置2口观测井观测地下水位。通过多孔抽水试验可以求得较为确切的水文地质参数和含水层不同方向的渗透性能及边界条件等。

非稳定抽水试验:选择C1井进行定流量抽水，2号、3号井作为观测孔，同时记录流量、降深与时间关系。流量的调节通过回水阀调节，流量调节部位做法如下(如图3所示)。

图3 流量调节阀

抽水设备采用电潜水泵，电源采用发电机组发电，出水量测量采用水表测量;水位观测采用水位尺。抽水主井和观测孔的水位使用电测水位计量测，在量测前分别对各个观测尺进行了校核，现场由一名指挥人员专门负责计时和发布观测指令，抽水主井和观测孔的各次观测同一时间进行，基本消除了时间差的误差。

抽水试验分三个阶段进行。第一阶段采用C1进行抽水，G6，G7作为观测孔，分两个落程进行相对稳定流抽水试验，第二次降深抽水稳定后，进行恢复水位观测;第二阶段使用C1进行非稳定抽水，G6，G7，G8作为观测孔，计算单井最大涌水量。抽水过程中对所有井进行观测，同时记录时间水位降深和出水量。

1)静水位观测。C1，C2井施工完成24 h后进行水位观测作为静止水位值。2)动水位、出水量观测。对抽水井、观测井水位的观测在正式抽水试验开始后第 1 min，3 min，5 min，10 min，20 min，30 min，40 min，50 min，60 min 各观测一次，以后每隔30 min观测一次，直到水位相对稳定。抽水孔动水位稳定标准以水位波动值不大于3 cm，观测孔的水位波动值不大于1 cm为水位稳定标准。3)恢复水位观测。抽水试验结束或中途因故停泵，需进行恢复水位观测。观测时间间距为:1 min，3 min，5 min，10 min，20 min，30 min，以后每隔 30 min 观测一次，直至完全恢复，观测精度要求同稳定水位的观测一致。4)稳定水位观测。要求每30 min测定一次，4 h内水位相差不超过2 cm，即为稳定水位。

3.2.3 抽水试验现场资料整理和数据分析

抽水过程中，及时进行了资料整理(抽水主井和观测井地下水历时曲线，Q—S曲线，S—t曲线和S—lg r曲线等)，以便发现问题，及时解决。C2孔第一降深，第二降深Q—t曲线，S—t曲线见图4～图7。

4 抽水试验结论

根据多孔稳定流抽水试验资料，绘制了稳定流抽水试验C2孔Q—S曲线(见图8)，其变化规律符合潜水变化规律，根据SL 320-2005水利水电工程钻孔抽水试验规程中的规定，采用规范中提供公式计算渗透系数。

图4 C2孔第一降深Q—t曲线

图5 C2孔第二降深Q—t曲线

图6 C2孔第一降深S—t曲线

图7 C2孔第二降深S—t曲线

4.1 渗透系数计算

可采用SL 320-2005公式法计算求得:

其中，K为渗透系数，m·d－1;S1为观测孔一降深，m;S2为观测孔二降深，m;r1为观测孔一距抽水孔距离，m;r2为观测孔二距抽水孔距离，m;Q为单井涌水量，m3·d－1;H为含水层厚度，m。

4.2 其他试验数据成果

C2抽水孔潜水渗透系数见表1。

5 抽水试验结论指导基坑降水设计

图8 稳定流抽水试验Q—S曲线

表1 C2抽水孔潜水渗透系数

根据基坑总平面图知基坑南北长约250 m，东西长约430 m，基坑开挖12 m，取静止水位9.4 m，设计降深S=3.6 m(基坑深度按12 m算，水位降至基坑开挖深度范围下1 m)，根据抽水试验已知渗透系数 K=8.21 m/d，H=5.6 m，q=44.54 m3/d，ro=185.03 m，则:

6 通过抽水试验指导基坑降水成果

1)通过抽水试验优化降水设计，以最优的降水方式达到良好的降水效果。潍坊万达广场从降水施工开始至土方开挖至设计标高累计时间约1个月，对基坑边坡施工安全而言基坑边坡主动侧静水压力提前降低，减轻了基坑边坡侧向压力负担。

2)通过抽水试验为基坑降水设计提供了更为真实的地层参数，保证了降水设计的科学性，保证了基坑降水的质量。

3)通过抽水试验指导降水设计，合理设计降水井参数和水泵参数，既保证了降水效果满足土建施工要求，又避免水位降深过大造成不必要的经济损失。

7 结语

通过管井试验取得的数据有效的指导了降水和降水施工，在施工安全、质量、经济各方面都取得了很好的效益，值得推广运用。

［1］姚天强，石振华.基坑降水手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2006.

［2］SL 320-2005，水利水电工程钻孔抽水试验规程［S］.

［3］刘国彬，王卫东.基坑工程手册［M］.第2版.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［4］中国地质调查局.水文地质手册［M］.第2版.北京:地质出版社，2012.

［5］JGJ 120-2012，建筑基坑支护技术规程［S］.