芻議抽水試驗在巖土工程勘察中的應(yīng)用

李永祥

摘要：隨著城市化進(jìn)程腳步的加快，城市基礎(chǔ)設(shè)施和地下工程都越來越多，為了滿足地下設(shè)施與地下停產(chǎn)場要求，必須建設(shè)地下隧道和深基坑。伴隨深基坑的不斷增多，地下水評價與治理工作變得更加重要。

關(guān)鍵詞：抽水試驗 巖土工程勘察 應(yīng)用

1 概述

巖土工程勘察工作中非常重要的程序是評價地下水，特別是深基工程非常關(guān)鍵，通過深基坑工程來治理地下水。因為巖土工程的地質(zhì)水文條件十分復(fù)雜，所以，必須設(shè)立專門地質(zhì)勘察部門治理地下水隔滲降水問題，要得到準(zhǔn)確的地質(zhì)參數(shù)，應(yīng)進(jìn)行專門的水文地質(zhì)勘察。為了提供較準(zhǔn)確的水文地質(zhì)參數(shù)，往往需要進(jìn)行抽水試驗等現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗。在巖土工程勘察過程中，利用勘察鉆孔作為抽水孔及觀測孔，有利于實現(xiàn)鉆探和試驗的有機(jī)結(jié)合，節(jié)約時間和成本，提高競爭力。

2 抽水試驗方法選擇

抽水試驗有很多種方法，具體要根據(jù)試驗?zāi)康?、工程特征、水文參?shù)精度要求、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等進(jìn)行科學(xué)選擇。抽水水位的降深及抽水量需要結(jié)合試驗?zāi)康摹⒐こ痰刭|(zhì)來確定。按照進(jìn)水條件，可以把抽水孔分為非完整井與完整井。非完整井沒有將含水層揭穿，或者僅揭穿部分含水層，只是局部厚度上可以進(jìn)水的井。完整井則可以揭穿全部含水層，且含水層厚度均可以進(jìn)水。

3 抽水試驗流程和相關(guān)技術(shù)要求

3.1 準(zhǔn)備相關(guān)儀器設(shè)備。抽水試驗需要很多儀器設(shè)備。常用的水位計有浮子式的自動水位儀、電測水位計及測鐘等；普遍使用的抽水設(shè)備是水泵、空壓機(jī)和抽筒；水溫計較常見的有配有溫度表測鐘、溫度表和水溫儀；流量計需要結(jié)合現(xiàn)場條件和預(yù)計水量來選擇，常見的流量計有矩形堰、量筒、三角堰、梯形堰、孔板流量計及流量箱等。

3.2 鉆孔。試驗中的觀測孔與抽水孔可以和勘察鉆孔充分結(jié)合起來，通常選用最適宜試驗位置的勘察鉆孔為抽水孔，施工過程中需要根據(jù)試驗需要的孔深和孔徑鉆孔，同時，時刻控制好孔垂直度。通常情況下，觀測孔一般布置在與地下水流向垂直的方向上，其與抽水孔的距離隨含水層厚度、影響半徑及降深而定，它們之間距離通常為含水層厚度的兩倍。進(jìn)行野外施工過程中，抽水孔經(jīng)常運(yùn)用直徑為150mm的鉆頭制孔，當(dāng)鉆孔深度接近理想深度時，向孔內(nèi)下套管，然后清理鉆孔，進(jìn)而再下濾管，濾管有很多好處，它可以放到含水層階段，且超出含水層階段可以利用普通套管作為替代。套管拔出后便可以得到完整孔。觀測孔制孔方法和抽水孔制孔方法幾乎相同，只是如果要降低成控施工難度，可以適當(dāng)減小濾管直徑和鉆孔直徑。

3.3 清洗井和試抽水。抽水試驗開始前，還需要洗井。洗井方法也有很多，常見的是利用潛水泵抽水洗井法和活塞式洗井法。運(yùn)用潛水泵洗井時，抽完水后要打撈孔內(nèi)的砂漿，再把深井泵、抽筒等抽水設(shè)備放入井內(nèi)進(jìn)行抽水。如果條件允許，也要清洗觀測孔，直至觀測孔能夠快速感應(yīng)水位變化為止。抽水試驗正式啟動前，需要試探性的抽水。當(dāng)相同時間內(nèi)，連續(xù)幾次抽水量差距在10%以內(nèi)后，才能正式進(jìn)行抽水試驗。

3.4 進(jìn)行抽水試驗。抽水試驗的穩(wěn)定持續(xù)時間是指在某一個降深下，相應(yīng)的流量和動水位趨于穩(wěn)定的延續(xù)時間，通常情況下，巖土工程抽水試驗的持續(xù)時間在10個小時左右。抽水時，觀測的動態(tài)水位與涌水量曲線不會有漸漸減小或漸漸增大趨勢，穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)是在穩(wěn)定時間期間，抽水孔的水位浮動低于水位降低值1%，涌水量浮動值低于正常水流量5%，觀測孔水浮動值在3cm以內(nèi)。要掌握水落程和水量之間的關(guān)系，不僅要正確選擇計算參數(shù)，還要準(zhǔn)確測定降深。每次降深大小與降深次數(shù)需要結(jié)合試驗?zāi)康?、工程性質(zhì)等來確定。一般情況下的抽水試驗需要三次降深，降深大小次數(shù)可以自由安排，可從小到大，也可以從大到小。進(jìn)行抽水試驗時，不僅要觀測水位與水流量，還需要觀測氣溫與水溫。開始抽水前就要觀測水靜止時的水位，抽水時觀測出水量與動水位，具體可以每隔幾分鐘進(jìn)行觀測，當(dāng)結(jié)束抽水試驗時，要及時觀測水的恢復(fù)水位，恢復(fù)水位觀測間隔時間不能太長。至于氣溫、水溫等觀測可以每隔2個小時觀測一下，進(jìn)行水溫觀測過程中，溫度計需要先浸入到水中一段時間，一般不要低于10分鐘。

3.5 分析數(shù)據(jù)、計算參數(shù)及編寫試驗報告。分析試驗數(shù)據(jù)就是繪制各種水文地質(zhì)圖表，進(jìn)而驗證試驗數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。常見的水文地質(zhì)圖表有：流量、水位和時間的變化曲線圖；試驗場地的平面圖；抽水孔結(jié)構(gòu)圖；水位恢復(fù)圖?？辈鞄r土工程需要水文地質(zhì)參數(shù)有影響半徑和滲透系數(shù)，選擇參數(shù)計算公式前，一定要全面考慮公式適用條件。最后，根據(jù)抽水試驗的目的、要求、方法及結(jié)論等編制試驗報告，再將報告列入巖土工程的勘察報告里。

4 進(jìn)行抽水試驗的注意事項

抽水試驗也需要時間，所以會給巖土工程勘察計劃帶來一些影響，一定要全面分析理解工程現(xiàn)場水位地質(zhì)條件，盡量把抽水試驗的施工設(shè)計與工程勘察施工設(shè)計充分結(jié)合到一起，合理安排兩項設(shè)計，進(jìn)而縮短整個工程工期；抽水試驗需要在單一的含水層內(nèi)開展；試驗時必須嚴(yán)格按照流程進(jìn)行試驗，這樣才能保證獲取的測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；按照工程地下水實際情況及水文地質(zhì)的實際條件，選擇恰當(dāng)?shù)挠嬎愎健?/p>

5 結(jié)束語

抽水試驗通常需要較長時間，不僅會給工程帶來人力、物力方面的資金投入，而且會延緩工程進(jìn)度，所以，要加大對抽水試驗的研究力度，不斷提升試驗效率和速率，使其更好的服務(wù)于巖土工程勘察工作。

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