抽水试验在城市道路勘察工程中的运用

张青芳 於李军

武汉市政工程设计研究院有限责任公司， 430023

摘要：地下水在工程建设中起到重要的控制作用，能否准确掌握水文地质参数时工程设计合理与否的基础。本文以襄阳市内环线提速改造工程为例，选取襄阳大道路段下方地下通道进行抽水试验，通过设立一个抽水孔，二个观测孔进行了三次水位降深试验，较为准确的获得了试验点渗透系数及影响半径。

关键词：抽水试验；渗透系数；影响半径

0引言

伴随着城市发展的前进脚步和人民生活水平的不断提高，提升城市整体的人居环境和进一步丰富和彰显现代化的区域中心城市特征和内涵尤为重要。为了实现这一目标，城市中的工程建设也日益增多，例如，地铁建设工程，道路建设工程，线路改造工程等等。同时，道路塌陷，基坑渗水等问题也日益增多。因此，对工程建设场地的水文地质条件的准确掌握就显得十分重要，它是工程设计合理的基础^[1-2]。

近些年来，城区公路的提速改造工程越来越多，本文以襄阳市内环线提速改造工程为例，选取襄阳大道路段下方地下通道进行抽水试验。通过对试验数据的详细记录整理，求得抽水出水量、渗透系数K、影响半径R，为工程设计做好铺垫。

1 抽水试验设计

1.1工程概况

拟建场地位于富康大道及襄阳大道上，其中富康大道段工程范围由东至西为襄阳大道～奔驰大道；另外襄阳大道段工程范围由南至北为钻石大道～武汉路。本次抽水试验点位设置在地下通道范围内。地下通道沿襄阳大道布置，下穿内环北线，通道上部为设计高架互通，其余段为敞口段（约长435.69m）。通道为双向4 车道，采用闭合框架、U型槽、挡土墙结构，宽约20.50m，通道最大埋深约为场平标高以下12.00米。

1.2场地地质条件

在抽水孔所揭穿的深度范围内，场地地基土主要由人工填土、粉质黏土、黏土、含碎石黏土、粉细砂、圆砾、细砂、块石等构成。

地下水类型主要为上层滞水、孔隙承压水。上层滞水主要赋存于上部填土层中，补给来源为大气降水、生活用水，靠自然蒸发或向地势低洼处排泄，其水位变化较大，无统一自由水位，水位随大气降水及地表排水强度波动。上层滞水连通性差，水量有限，上层滞水对拟建工程影响较小，可截断和抽排处理。孔隙承压水赋存在粉细砂层中。场区承压水与汉江有水力联系，受区域地下水补给，向汉江排泄，地下水位年最大变化幅度约为1.0m，每年5至10月为丰水期。

本次抽水期间为枯水期，通过抽水井及水位观测井的水位观测，承压水静止水位埋深为15.00m，标高81.35m。该承压含水层地下水与汉江有一定水力联系，丰水期汉江水就补给地下水，枯水期地下水向汉江径流排泄。

1.3抽水试验布置

为获取场地岩土层水文地质参数，为后续设计提供依据，在现场进行了一组多孔抽水试验，抽水试验主孔孔号为C1，观测孔孔号分别为G1、G2，钻孔平面位置见图1，试验为多孔稳定流非完整井抽水试验，抽水试验采用三次降深。试验采用非完整井抽水试验，持续三个稳定降深。采用深井潜水泵进行抽水，电测液位计实时连续测量水位。

图1 抽水孔、观测孔平面位置示意图

2抽水试验管井施工及现场试验

2.1管井结构

本次抽水试验为一组多孔抽水试验，抽水试验主孔孔号为C1，每组抽水试

验布置2口观测井，编号分别为G1、G2，两口观测井号在抽水井的同侧，抽水井与第一口观测井距离2.4m，与第二口观测井距离8.4m。本次抽水试验采用多孔承压非完整井，孔深28.8m。抽水井（编号C1）钻孔孔径为200mm，滤管直径为110mm，孔中0～19.8m为长实壁管，其管壁与孔壁间封填粘土球止水；19.8～27.8m为过滤管，管壁与孔壁间填充滤料；27.8～28.8m为沉淀管，管壁与孔壁间封填粘土球止水。观测井孔径为200mm，滤管直径为110mm，滤管段长度、深度及管壁间充填物与主井一致，详细管井结构见附图。井身倾斜均不大于１度，井内沉淀物高度均不大于井深度的5‰，井水含砂量不大于1/200000（体积比）。

2.2现场施工及试验

本次共完成一组抽水试验，每组试验布设1口抽水井及2口观测井。成井后，安装水泵进行抽水洗井，洗井先进行小泵量抽水，逐渐加大泵量，最后全泵量抽水，抽水洗井至水清砂净为止。成孔后，用清水向孔管内进行注水检验，注水至管内水位反应灵敏为止。洗孔结束后，待水位恢复达稳定状态后，再进行抽水试验。

抽水试验设备采用2m³/h深井潜水泵，采用单井双观测孔抽水，流量观测采用电磁流量计，水位观测采用自动记录液位计，在正式抽水试验前进行了不间断洗井，做到水清砂净、水位反应灵敏，并观测稳定水位。

正式抽水试验历时48h，分三次降深；每次降深的稳定时间不少于8小时，抽水试验三个降深结束后，恢复到稳定水位。

2.3技术要求

（1）水位下降（降深）：本次试验进行连续三个降深，最小降深应以最远或次远观测孔的降深不小于0.1m 或任一相邻观测孔的降深差值不小于0.2m 为准。

（2）稳定延续时间和稳定标准

稳定延续时间：动水位稳定时间须8小时以上。

稳定标准：采用潜水电泵抽水时，在稳定时间内，抽水孔的水位波动值不应大于3cm，观测孔的水位波动值不应大于1cm。

（3）静止水位观测

试验前对自然水位进行观测，每30min 测定一次，2小时内变幅不超过2cm，且无连续上升或下降趋势时，即可视为稳定。

（4）动水位和涌水量的观测

动水位和涌水量同时观测。开泵后5～10min 观测一次，然后视其稳定趋势改为15～30min 观测一次。

2测试原理及结果

2.1试验原理

利用多孔稳定流抽水试验，可求取水文地质参数。在钻孔成井后，利用主井抽水，稳定延续时间不少于8小时。根据试验资料采用稳定流法进行计算求参数。根据现场水文地质条件，本次试验针对承压含水层，试验段土层为12-3粉细砂层。根据附近钻孔资料，含水层厚度约为10m，过滤段长度为8m，过滤段未完全穿透承压含水层，因此为承压水非完整孔。依据《水利水电工程钻孔抽水试验规程》（SL320—2005）附录B 中稳定流抽水渗透系数计算公式表，选用多孔承压水非完整孔稳定流计算模型，计算公式如下^[3-4]。

其中：

—渗透系数（m/d）；

—1号观测孔水位降深（m）；

—2号观测孔水位降深（m）；

—抽水井稳定涌水量（m³/d）；

—抽水井滤管长度（m）；

—含水层厚度（m），本次抽水试验取10m；

—观测井1与抽水井距离（m）；

—观测井2与抽水井距离（m）；

承压水含水层影响半径计算公式如下：

。

其中

—影响半径（m）；

—主井水位降深值（m）

—渗透系数（m/d）；

2.2试验结果

本次抽水试验降水、流量与时间关系如图2所示，根据上述公式计算抽水试验渗透系数及影响半径如表2：

图2 抽水试验ST/QT曲线图

表2 试验点C1 渗透系数及影响半径统计表

3 结论及建议

（1）抽水试验过程严格按照《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）及《水利水电工程钻孔抽水试验规程》(SL320-2005)进行，该项目成井工艺及含砂量等指标均满足国家现行规范的要求。

（2）本次抽水试验段在12-3 粉细砂层中，所测渗透系数为下部含水层混合渗透系数，该层含水类型为孔隙承压水，抽水期间稳定水位高程为81.35m，本次抽水出水量为17.28～30.00m3/d，渗透系数为1.69～2.35m/d，影响半径为39.14～89.19m，经计算平均渗透系数为2.07m/d。

（3）本次抽水试验测得的地下水水位及计算获得的水文地质参数仅代表抽水期间的试验成果^[5]。

参考文献

[1]李建红.抽水试验在城市轨道交通工程勘察中的运用[J].地质找矿论丛,2022,37(01):125-128.

[2]游思琴,曾建纲,潘銮优.抽水试验在广州地铁岩土工程勘察中的应用[J].广东水利水电,2022(04):100-104.

[3]杨柳,杨正文.岩土工程勘察中抽水试验探讨[J].工程建设,2009,41(03):21-23+28.DOI:10.13402/j.gcjs.2009.03.002.

[4]郭秩映.利用现场抽水试验确定地铁工程水文地质参数[J].科技与企业,2013(12):161.DOI:10.13751/j.cnki.kjyqy.2013.12.135.

[5]任红蕊.浅谈岩土工程勘察中抽水试验[J].商业故事,2016(03):178.