巖土工程勘察中抽水試驗(yàn)中的幾個(gè)問題

霍玉兵

（華北地質(zhì)勘查局第四地質(zhì)大隊(duì)，河北 秦皇島 066012）

1 引言

為了最大限度地滿足深基坑工程的施工需求，推進(jìn)各項(xiàng)施工任務(wù)順利完成，應(yīng)高度重視和妥善處理地下水問題，選擇適宜的技術(shù)方式保證勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性，避免施工階段遇到突發(fā)性問題，影響施工進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)效益。

2 抽水試驗(yàn)的基本概述及意義

通過抽水試驗(yàn)可以幫助技術(shù)人員對(duì)含水層的水文地質(zhì)情況進(jìn)行進(jìn)一步的研究和了解，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水層的富水性，同時(shí)，檢驗(yàn)水層自身的供水能力，挖掘場(chǎng)地水源與周邊其他水源的聯(lián)系，最終確定地下水的補(bǔ)給來源以及位置[1]。抽水試驗(yàn)對(duì)深層次挖掘和研究地下水位的整體情況有很大的幫助，技術(shù)人員務(wù)必正確認(rèn)識(shí)抽水試驗(yàn)的應(yīng)用作用和價(jià)值，確保在巖土工程勘察中得到合理運(yùn)用，為項(xiàng)目后續(xù)活動(dòng)的順利實(shí)施夯實(shí)基礎(chǔ)。圖1為某巖土工程勘察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍圖。

圖1 某巖土工程勘察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍圖

3 抽水試驗(yàn)的基本流程

3.1 水試驗(yàn)方法的選擇

在選擇水試驗(yàn)方法時(shí)，應(yīng)綜合考慮工程特點(diǎn)，包括當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件等多個(gè)方面。例如，巖土工程勘察過程中，通常會(huì)選擇單孔抽水試驗(yàn)方法完成對(duì)地下水的抽取檢驗(yàn)，而多孔抽水試驗(yàn)經(jīng)常應(yīng)用在特殊的施工環(huán)境中，鉆孔直徑保大于0.01 m。抽水孔深度要綜合考慮地層條件以及試驗(yàn)?zāi)康模莆盏叵滤牧鲃?dòng)情況。抽水孔主要分為完整井和非完整井2種類型，對(duì)于可揭穿含水層的完整井，其鉆孔深度要控制在水層底面以下，一般情況為3~5 m。

3.2 抽水試驗(yàn)的基本原理和方法

3.2.1 確保設(shè)備儀器的可靠性

高精度的設(shè)備儀器是保證抽水試驗(yàn)成功的前提，實(shí)際試驗(yàn)過程中，溫度計(jì)、水位計(jì)等是常用的設(shè)備儀器，要確保所使用的設(shè)備質(zhì)量和性能符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，以獲得準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果。選擇流量劑時(shí)，要先保證全面了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)需求選用梯形堰或矩形堰等專業(yè)儀器設(shè)備，除了這2種測(cè)量?jī)x器以外，還會(huì)經(jīng)常使用抽水筒、水泵、空氣壓縮機(jī)等。在保證儀器設(shè)備選擇符合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，按照正確的操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽水試驗(yàn)，能夠使整個(gè)抽水試驗(yàn)順利完成[2]。

3.2.2 成孔基本步驟

在抽水孔施工環(huán)節(jié)，必須遵循抽水試驗(yàn)的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，并且依據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)情況對(duì)抽水孔進(jìn)行勘察鉆孔過程中，要注重鉆孔的垂直度和直徑，確保這些參數(shù)全部達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能保證成孔工作順利完成。整個(gè)施工過程需要注意的是，觀測(cè)孔與抽水孔應(yīng)留有一定的距離，防止施工過程影響操作進(jìn)度及其標(biāo)準(zhǔn)。在鉆孔過程中，選擇直徑為150 mm的鉆頭進(jìn)行鉆孔[3]，鉆孔深度要符合設(shè)計(jì)要求，而后進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，確保達(dá)到驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)后使用直徑為146 mm的套筒開展后續(xù)的試驗(yàn)工作，在清理抽水孔時(shí)，使用直徑小并且用鋼絲網(wǎng)包扎過的濾管，將其直徑控制在108 mm，所有鉆孔工作完成后，應(yīng)及時(shí)把套筒取下。以上這些步驟就是抽水試驗(yàn)中的成孔作業(yè)，也是非常重要的環(huán)節(jié)，屬于抽水試驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作中的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容。

3.2.3 洗井

在抽水試驗(yàn)前，保質(zhì)保量地完成洗井工作有利于試驗(yàn)效率的提升。洗井工作的開展需要根據(jù)不同情況選擇相匹配的方法，如果是特殊情況，采取活塞式的洗井方式具有更好的效果；如果是常規(guī)情況，則優(yōu)先選擇潛水泵間歇抽水洗井。選擇與施工實(shí)際情況相符的洗井方法，可以保證洗井效果，然后選擇專業(yè)的抽水設(shè)備，把孔內(nèi)殘留的物質(zhì)清理干凈，這一工作的主要目的是避免殘留物影響抽水試驗(yàn)成果。除此之外，要認(rèn)真清理觀測(cè)孔，確保觀測(cè)孔可以真實(shí)可靠地反映水位的變化情況，幫助技術(shù)人員獲取準(zhǔn)確的水位數(shù)據(jù)信息。

3.2.4 試驗(yàn)前抽水

在正式開展抽水試驗(yàn)前，先要進(jìn)行試抽作業(yè)，檢查抽水工作相關(guān)設(shè)備與孔位等是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免第一單位涌水量和第二次單位量偏差過大，通常將二者之間的波動(dòng)值控制在10%以內(nèi)，從而達(dá)到抽水試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)范圍。要求相關(guān)人員詳細(xì)記錄試抽數(shù)據(jù)，對(duì)水位變化問題進(jìn)行專業(yè)分析。

3.2.5 抽水試驗(yàn)及其要素

抽水試驗(yàn)中，要確定抽水降深以及適宜的降程次數(shù)，依據(jù)工程性質(zhì)的相關(guān)要求，獲得準(zhǔn)確的落程和水量關(guān)系。通常情況下，降程的次數(shù)以3次為宜，對(duì)降程的大小沒有明確要求，試驗(yàn)階段應(yīng)保證最大的降深程度與設(shè)計(jì)動(dòng)水位的變化相一致，但是動(dòng)水位的浮動(dòng)不能太大，應(yīng)保持在2~3 cm，從而達(dá)到理想的抽水效果。另外，在正式進(jìn)行抽水試驗(yàn)前，要對(duì)靜止水位進(jìn)行觀測(cè)，以2 min、5 min、10 min、15 min為間隔時(shí)長(zhǎng)，并且每間隔3 h要對(duì)氣溫、水溫進(jìn)行1次觀測(cè)，確保抽水試驗(yàn)取得成功[4]。

3.2.6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理

要掌握可靠的數(shù)據(jù)，要經(jīng)過多次的試驗(yàn)，并且對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行專業(yè)分析，經(jīng)由專業(yè)人員繪制專門的水文地質(zhì)圖表，確保圖表繪制的精準(zhǔn)性，更直觀地掌握水位變化規(guī)律，做好相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄和整理，為檢查人員或其他專業(yè)的工作人員提供參考依據(jù)。對(duì)此，需要規(guī)范抽水試驗(yàn)報(bào)告的編制工作，保證報(bào)告數(shù)據(jù)填寫的完整性和正確性，推動(dòng)后續(xù)勘察工作順利完成。表1為某巖土工程勘察抽水試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算表。

表1 某巖土工程勘察抽水試驗(yàn)參數(shù)計(jì)算表

4 抽水試驗(yàn)的基本要求

抽水試驗(yàn)的實(shí)踐應(yīng)用方法有很多，不同試驗(yàn)的劃分標(biāo)準(zhǔn)有所不同，比如，按照鉆孔數(shù)量劃分可分為單孔、多孔或群孔抽水試驗(yàn)；按照抽取地區(qū)水穩(wěn)定性來劃分，可分為非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)和穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)。在大量巖土工程勘察活動(dòng)中，單孔抽水試驗(yàn)的應(yīng)用最為常見，偶爾可能使用到穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)。抽水試驗(yàn)工作的順利實(shí)施需要嚴(yán)格遵守以下要求。

1）制訂詳細(xì)的抽水試驗(yàn)計(jì)劃，結(jié)合抽水試驗(yàn)的實(shí)際需求精心做好前期準(zhǔn)備工作，其中，鉆孔、洗井等都是準(zhǔn)備工作中不可或缺的，同時(shí)，要全面掌握試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等，保證抽水試驗(yàn)前期準(zhǔn)備工作落實(shí)到，減少試驗(yàn)過程中突發(fā)問題的產(chǎn)生。此外，要精準(zhǔn)估算抽水試驗(yàn)整個(gè)項(xiàng)目的成本投入，保證抽水試驗(yàn)順利完成的同時(shí)，盡量減少不必要的試驗(yàn)費(fèi)用，提升整個(gè)試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)性。

2）抽水試驗(yàn)的開展要保持在單一含水層中，以防止其他防水層對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，同時(shí)，選擇適宜的試驗(yàn)點(diǎn)，以獲得準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為工程項(xiàng)目的順利實(shí)施提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。抽水孔的布設(shè)決定著抽水試驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行，并且關(guān)系著試驗(yàn)結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，可以說，對(duì)整個(gè)抽水試驗(yàn)的影響非常大。比如，抽水試驗(yàn)的目的是獲得準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)，在設(shè)置抽水孔時(shí)，應(yīng)盡可能地遠(yuǎn)離隔水層、透水邊界，而且設(shè)置在具有較好的導(dǎo)水性和補(bǔ)給條件的地方。

3）務(wù)必嚴(yán)格控制抽水試驗(yàn)的所有步驟及流程，避免人為因素或準(zhǔn)備工作不足而影響試驗(yàn)進(jìn)度。開始抽水試驗(yàn)前，要先完成洗井的相關(guān)工作，將試驗(yàn)過程涉及的抽水孔和觀測(cè)孔及時(shí)清理干凈，避免在孔內(nèi)存有影響觀測(cè)或試驗(yàn)的泥漿、沉淀物等，保證穩(wěn)定出水。洗井的實(shí)質(zhì)目標(biāo)是獲得最為準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。另外，抽水前的試抽也是不能少的，需進(jìn)行多次試抽，檢測(cè)各種試驗(yàn)設(shè)備是否處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，保證抽水孔和觀測(cè)孔可以正常使用，只有對(duì)設(shè)備以及孔位等進(jìn)行全面檢查，確定其符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，才能保證試驗(yàn)順利開展，獲得精確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4）保證成孔、洗井及試抽工序按照標(biāo)準(zhǔn)流程實(shí)施，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。同時(shí)，在準(zhǔn)備工作階段，要針對(duì)試驗(yàn)過程的潛在隱患或問題制定防干預(yù)措施，做好地面排水工作，排出的水不能回流到試驗(yàn)場(chǎng)地，避免影響試驗(yàn)結(jié)果。

5 結(jié)語

綜上所述，巖土工程勘察是為了獲取準(zhǔn)確的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)，是建筑工程實(shí)施階段需要首先完成的工作，后續(xù)的建筑方案設(shè)計(jì)等都是以巖土工程勘察結(jié)果為依據(jù)，所以，務(wù)必嚴(yán)格、準(zhǔn)確地開展巖土工程勘察工作，為項(xiàng)目建設(shè)活動(dòng)的實(shí)施提供可靠依據(jù)。通過大量應(yīng)用實(shí)踐可以看出，抽水試驗(yàn)的技術(shù)性較強(qiáng)，要求技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到巖土工程抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性，實(shí)際作業(yè)階段必須嚴(yán)格控制每個(gè)流程，推進(jìn)抽水試驗(yàn)順利完成，為整個(gè)項(xiàng)目的順利開展打下基礎(chǔ)。