淮安雨潤中央新天地國際購物廣場基坑工程抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與研究

劉 萃，沈國棟

(江蘇省水文地質(zhì)海洋地質(zhì)勘查院，江蘇 淮安 223005)

淮安雨潤中央新天地國際購物廣場基坑工程抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與研究

劉 萃，沈國棟

(江蘇省水文地質(zhì)海洋地質(zhì)勘查院，江蘇 淮安 223005)

對擬建雨潤中央新天地國際購物廣場工程現(xiàn)場實(shí)際水文地質(zhì)情況進(jìn)行抽水試驗(yàn)研究，取得準(zhǔn)確水文地質(zhì)參數(shù)，降低基坑工程設(shè)計(jì)和施工風(fēng)險(xiǎn)。該抽水試驗(yàn)對基坑基坑涌水量估算和降水井的布設(shè)研究，為降水運(yùn)行提供依據(jù)，對類似工程的設(shè)計(jì)、施工及風(fēng)險(xiǎn)控制具有十分重要參考價(jià)值。

基坑工程；抽水試驗(yàn)；數(shù)據(jù)分析

擬建雨潤中央新天地國際購物廣場工程位于江蘇省淮安市淮海東路南側(cè)，北鄰中央百貨新亞商城，場地地形平坦，總建筑面積約52萬m3，地下建筑面積約17萬m3，主樓地上高312 m，地下4層，基坑開挖深度約20 m。

1 水文地質(zhì)條件

根據(jù)本次工程地質(zhì)勘察資料，試驗(yàn)場地表層為人工填土，其下為黃淮沖積物，巖性為粘土、粉土、粉砂、細(xì)砂、中砂、粉質(zhì)粘土夾粉砂等。根據(jù)其含水介質(zhì)和水力條件，擬建工程場區(qū)地下水自上而下可分為潛水、微承壓水及承壓含水層，其特征分別描述如下[1-3]。

1)潛水：含水層巖性以粉土為主，頂板標(biāo)高約10.62～10.70 m，底板標(biāo)高約-7.20～-12.78 m，平均厚度約20 m左右，廣泛分布于場區(qū)。含水層頂板為粘土層，場地范圍內(nèi)厚度約為2.7～2.8 m。地下水位標(biāo)高平均11.00 m，地下水礦化度0.31 g/L，為淡水。以降水入滲和側(cè)向逕流補(bǔ)給為主。排泄主要為蒸發(fā)和側(cè)向逕流。根據(jù)地下水位觀測資料，該含水層與下伏微承壓水水力聯(lián)系較密切。

2)微承壓水：含水層巖性以粉砂、中細(xì)砂為主，頂板標(biāo)高約-7.20～-12.78 m，底板標(biāo)高約-23.38 m，平均厚度約16 m，廣泛分布于場區(qū)，近似水平狀。含水層頂板為以粉土為主的潛水含水層，底板為粉質(zhì)粘土層。地下水位標(biāo)高平均11.00 m，地下水礦化度0.446 g/L，為淡水。以降水入滲和側(cè)向逕流補(bǔ)給為主。排泄主要為側(cè)向逕流和人工開采。根據(jù)地下水位觀測資料，該含水層與上覆潛水水力聯(lián)系較密切，同深層承壓含水層水力聯(lián)系較弱。

3)承壓含水層：含水層巖性以中細(xì)砂為主，頂板標(biāo)高約-31.2～-31.8 m，底板標(biāo)高約-39.5 m，厚度約8 m，廣泛分布于場區(qū)，近似水平狀。含水層頂板巖性為粉質(zhì)粘土，底板為粘土層。地下水位標(biāo)高約-1.69 m。以側(cè)向逕流和越流補(bǔ)給為主。排泄主要為人工開采。根據(jù)地下水位觀測資料，當(dāng)微承壓含水層抽水(C1井)時(shí)，該含水層水位(G3號觀測井)變動極小，表明該含水層與上覆微承壓含水層水力聯(lián)系較弱。

2 抽水試驗(yàn)情況

本次抽水試驗(yàn)各降深穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間均在8 h以上。通過對觀測井水位情況表數(shù)據(jù)分析可知，C1井(微承壓水)各降深(小、中、大)抽水時(shí)，潛水觀測井(C2)水位變化都很顯著，且隨著C1井水位降深的增大而同步增大，而下層承壓水(G3)水位降幅則微小；當(dāng)C2井各降深抽水時(shí)，微承壓觀測井(C1、G1、G2)水位變化亦明顯，且隨著C2井水位降深的增大而同步增大，而下層承壓水(G3)水位降幅則微小。說明微承壓水與潛水水力聯(lián)系較密切(可視為一個(gè)含水層：潛水—微承壓水)，與下層承壓水水力聯(lián)系比較微弱[4-5]。

3 分析原理及計(jì)算過程

3.1穩(wěn)定流計(jì)算

3.1.1 潛水含水層

根據(jù)巖性和抽水試驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)分析，該含水層(C2井)同下伏微承壓含水層導(dǎo)水能力相差較大，故本潛水含水層可用完整井單井計(jì)算公式計(jì)算其水文地質(zhì)參數(shù)，通過計(jì)算得潛水含水層的滲透系數(shù)及影響半徑，結(jié)果見表1。

表1 潛水含水層參數(shù)計(jì)算結(jié)果

3.1.2 微承壓水含水層

由于微承壓水含水層與上覆含水層水力聯(lián)系密切，采用《供水水文地質(zhì)手冊》中的非均質(zhì)含水層計(jì)算公式計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 微承壓水含水層參數(shù)計(jì)算結(jié)果

3.2非穩(wěn)定流計(jì)算

微承壓水含水層，由于微承壓含水層巖性為細(xì)中砂，潛水含水層為粉土，故微承壓含水層滲透能力遠(yuǎn)強(qiáng)于潛水含水層。在此使用承壓含水層水位恢復(fù)法(兩點(diǎn)法)計(jì)算其水文地質(zhì)參數(shù)。利用觀測井G1、G2水位恢復(fù)資料繪制S=f(lgt)曲線。在直線段上取兩點(diǎn)，t1=100 min，t2=600 min時(shí)，將G1、G2的恢復(fù)水位數(shù)據(jù)代入公式，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 滲透系數(shù)計(jì)算數(shù)據(jù)及結(jié)果

3.3水文地質(zhì)參數(shù)取值

上述方法計(jì)算的潛水含水層(粉土)滲透系數(shù)為1.96 m/d。計(jì)算的微承壓水含水層(細(xì)中砂)的參數(shù)分別為26.80 m/d和24.67 m/d，其結(jié)果比較接近，取其平均值K=25.74 m/d作為其含水層的滲透系數(shù)。

3.4影響半徑的計(jì)算

4 基坑降水方案建議

淮安雨潤中央新天地國際購物廣場擬開挖深度最大約20 m，為了避免產(chǎn)生流砂、管涌等不良水文地質(zhì)現(xiàn)象，防止坑壁土體坍塌，保證施工安全，建議基坑施工時(shí)采取降水措施。由于擬建工程基坑開挖較深、平面尺寸較大，且場地含水層厚度大、滲透性能好，地下水較豐富，建議采用管井井點(diǎn)降水法。

4.1基坑涌水量的估算

根據(jù)水文地質(zhì)資料以及場區(qū)地層鉆孔資料，當(dāng)基坑開挖到20 m時(shí)，基坑內(nèi)水位應(yīng)至少降至20.5 m(即水位降深為17.4 m)。設(shè)計(jì)井深約39 m，其含水層地下水為潛水—微承壓水，因此可按完整井計(jì)算基坑涌水量。

含水層為非均質(zhì)(上部粉土、下部細(xì)中砂)，完整井涌水量按下式計(jì)算：

式中Q——基坑涌水量，m3/d；

K1、K2——分別為微承壓水含水層、潛水含水層滲透系數(shù)，m/d；

H2——靜止水位至潛水含水層底板的距離，取H2=18.2m；

h0——?jiǎng)铀坏綕撍畬拥装宓木嚯x，取h0=0.8 m；

M1——微承壓水含水層的厚度，取M1=16.18 m；

R——含水層綜合影響半徑，取R=740 m；

r0——基坑等效半徑，取r0=117.58 m。

計(jì)算結(jié)果為：Q=24 062 m3/d。

4.2降水井的布設(shè)

4.2.1 管井出水量

管井出水量根據(jù)本次抽水試驗(yàn)工作所取得的實(shí)際出水量為設(shè)計(jì)依據(jù)，采用管井經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測管井的出水量?；又行乃蛔畲蠼瞪钤O(shè)計(jì)為17.4 m。由于基坑實(shí)際降水時(shí)，其降水井進(jìn)水部分在微承壓水含水層(細(xì)中砂)內(nèi)，而根據(jù)勘察資料，微承壓水含水砂層在擬建工程場地內(nèi)分布不均，故此降水井過濾器有效長度以10 m計(jì)。根據(jù)公式(1)計(jì)算管井的出水量。

式中q——管井出水量，m3/d；

L——管井進(jìn)水部分過濾器長度，m；

K——水層滲透系數(shù)，由于進(jìn)水部分均在微承壓水含水層(細(xì)中砂)內(nèi)，故K取25.74 m/d；

r——管井半徑，m。

計(jì)算的管井出水量q為1 668 m3/d。

4.2.2 降水井?dāng)?shù)量

降水井的數(shù)量n可按下式計(jì)算。

式中Q——基坑總涌水量，m3/d；

q——管井單井涌水量，m3/d。

計(jì)算得降水井?dāng)?shù)量n=16?？紤]到基坑范圍較大，含水層滲透性較強(qiáng)，地下水補(bǔ)給較充足，富水性較好，為工程安全起見，增加3口降水井，即增至19口，同時(shí)在基坑中間增加1口觀測井作為備用，即擬建基坑降水需布置20口降水井(井深39 m、井徑300 mm)。

4.2.3 基坑中心點(diǎn)水位降深計(jì)算

擬建基坑為塊狀基坑，該場區(qū)含水層厚度大、滲透性較好，水量較豐富。建議降水井主要布置在基坑外圍1～2 m處，少量布置基坑內(nèi)。

塊狀基坑降水深度計(jì)算公式如下。

式中S——在基坑中心處或各井點(diǎn)中心處地下水位降深，m；

Q——基坑總涌水量，24 062 m3/d；

M——微承壓含水層的厚度，16.18 m；

K——微承壓含水層的滲透系數(shù)，25.74 m/d；

R0——基坑等效半徑與降水井影響半徑之和，857.58 m；

n——降水井個(gè)數(shù)，19口；

ri-n——井至基坑中心點(diǎn)的距離，m。

計(jì)算得S=18.8 m；可見，降水井運(yùn)行后基坑中心水位降深為17.4 m，超過設(shè)計(jì)水位降深1.4 m，可滿足設(shè)計(jì)降水要求。

5 結(jié) 論

1)通過本次抽水試驗(yàn)，結(jié)合場地水文地質(zhì)條件分析、計(jì)算，推薦潛水含水層(粉土)滲透系數(shù)為1.96 m/d，影響半徑為76.34 m；微承壓水含水層(細(xì)中砂)滲透系數(shù)為25.74 m/d影響半徑為915 m。

2)由于擬建工程基坑開挖較深、平面尺寸較大，場地含水層厚度大、滲透性能較好，地下水位高，水量較豐富，建議采用管井井點(diǎn)降水法。經(jīng)估算，該工程基坑總涌水量約為24 062 m3/d。建議于基坑四周及中間布設(shè)19口抽水井對基坑降水，并于中心布設(shè)1個(gè)觀測兼降水井觀測降水效果。

3)因基坑周邊分布城市主干道及其他建筑物，故擬建工程基坑開挖、降水(地下水)施工時(shí)，應(yīng)注意降水可能引起的基坑周圍地面不均勻沉降對其道路、建筑及地下洞室等產(chǎn)生的不利影響，必要時(shí)采取專門措施，以防出現(xiàn)道路、建筑受損?；咏邓畱?yīng)盡量安排在枯水季節(jié)，以降低基坑降水和施工開挖難度。

[1] 江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 江蘇省及上海市區(qū)地質(zhì)志[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1982.

[2] 鄒正盛，趙智榮. 淺析抽水水文地質(zhì)參數(shù)確定中的問題[J]. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2001, 28(3)：68-69.

[3] 趙貴中，張全義. 工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)測試與研究[J]. 中華建設(shè)，2010 (3): 58-59.

[4] 周小松，張建山. 加勒比海海邊某基坑工程抽水試驗(yàn)實(shí)施與分析[J]. 水利學(xué)報(bào), 2015(s1)：209-213.

[5] 王明龍. 基于上海地區(qū)某深大基坑工程抽水試驗(yàn)分析[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì), 2017(7)：52-53.

AnAnalysisonPumpingTestDataofShoppingSquareFoundationPitofXintiandiinHuai'an

LIU Cui, SHEN Guodong

(JiangsuHydrogeologyandGeologicalExplorationInstitute,Huai'an,Jiangsu223005,China)

This paper proposed the central Xintiandi international shopping plaza of project actual hydrogeological situation. It obtains accurate hydrogeological parameters to reduce the risk of foundation pit engineering design and construction. The pumping test of the foundation pit water is in inflow of estimation with its precipitation well layout. It provides the basis for precipitation run for the design and construction of similar projects. The risk control is of very important reference value.

Foundation pit engineering; Pumping test; Data analysis

2017-08-16

劉萃(1969-)，江蘇淮安人，高級工程師，研究方向：水工環(huán)專業(yè)，手機(jī)：13861570949，E-mail：172932056@qq.com.

TU753

B

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.05.044