地鐵工程勘察的抽水試驗(yàn)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)_黃輝概要

1、地鐵工程勘察的抽水試驗(yàn)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)黃輝(廣州市地下鐵道總公司，廣州510030摘要:本文結(jié)合廣州地鐵三號(hào)線巖土工程勘察的管理，對(duì)抽水試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和施工 技術(shù)進(jìn)行了較全面的論述，指出只有合理地進(jìn)行抽水試驗(yàn)設(shè)計(jì)和嚴(yán)格地控制抽水試 驗(yàn)施工質(zhì)量，才能取得準(zhǔn)確而可靠的試驗(yàn)結(jié)果。關(guān)鍵詞：地鐵;巖土工程勘察；抽水試 驗(yàn);設(shè)計(jì)和施工技術(shù)中圖分類號(hào)：TU46文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-3665(200205-0043-03Desig n and con struct ion tech nique of pump ing test in geotech ni cal engin eeri ng in ves

2、tigati on of subwayHUANG Hui(Guang zhou M etro Cor poration ,G uangzhou 510030,ChinaA bstract :In the paper ,based on the geotechnical engineering investigation in the third line of Guan gZhou Metro ,the desig n and con -struct ion tech nique of pu mping test has been discussed ,the author p oints o

3、ut accurate test results depend on justified design and excelle nt q uality in the pu mping test .Key words :sub way ;geotech ni cal engin eeri ng inv estigati on ;hydrogeology test ;desig n and con structi on tech nique收稿日期:2002-03-01修訂日期:2002-04-16作者簡(jiǎn)介:黃輝(1974-,男，工程師,巖土工程學(xué)士，1996年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，一 直從事巖土工

4、程勘察及深基坑施工技術(shù)及管理工作。在一般建筑物的巖土工程勘察中，設(shè)計(jì)單位的勘察報(bào)告中的水文地質(zhì)評(píng)價(jià) 僅限于水位、水質(zhì)的描述。但在地下工程尤其是地鐵工程的巖土工程勘察中，水文地質(zhì)工作非常重要，必須 進(jìn)行科學(xué)、合理的抽水試驗(yàn)，取得準(zhǔn)確而又可靠的水文地質(zhì)參數(shù)，才能為工程的設(shè)計(jì) 和施工提供有效的水文地質(zhì)依據(jù)，從而避免造成重大的工程事故和經(jīng)濟(jì)損失。本文 結(jié)合廣州地鐵巖土工程勘察的管理實(shí)踐，從抽水井適宜半徑的確定、抽水井的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)、觀測(cè)孔的布置、抽水試驗(yàn)的技術(shù)要求、資料整理等方面對(duì)抽水試驗(yàn)的設(shè)計(jì)和 施工技術(shù)進(jìn)行了一定的總結(jié)，為巖土工程勘察技術(shù)人員提供參考。1抽水試驗(yàn)的要求地鐵工程具有線路長(zhǎng)、埋藏深、工法

5、多、規(guī)模大的特征 ，地鐵巖土工程勘察也 兼有線路勘察、建筑物勘察、基坑工程勘察的特點(diǎn)1。就廣州地鐵三號(hào)線來(lái)說(shuō)，全長(zhǎng)34.70km，線路埋深最大達(dá)34m，全線三過(guò)珠江,為了保證巖土工程勘察的 成果質(zhì)量，我們特制訂了詳細(xì)勘察階段巖土工程勘察總體技術(shù)要求，對(duì)抽水試驗(yàn)工作 作出了明確的要求：(1必須執(zhí)行地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范和巖土工程勘察規(guī) 范的有關(guān)規(guī)定。(2在珠江及附近車站，采用帶觀測(cè)孔的抽水試驗(yàn)，確定各含水層間的補(bǔ)給關(guān)系和 地下水參數(shù)。同時(shí)應(yīng)設(shè)置不少于 2個(gè)長(zhǎng)期觀測(cè)孔，進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)。(3如遇砂層很發(fā)育,宜進(jìn)行群孔抽水。在沉管法施工的江中，必須作群孔抽水試(4 一般地段做單孔簡(jiǎn)易抽

6、水試驗(yàn)，計(jì)算地層綜合滲透系數(shù)。并在水文地質(zhì)條件 復(fù)雜地段設(shè)置觀測(cè)孔2。2抽水試驗(yàn)的設(shè)計(jì)2.1抽水試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則(1抽水試驗(yàn)應(yīng)布設(shè)在工程結(jié)構(gòu)的重要部位、水文地質(zhì)條件較復(fù)雜或還未能查 清的地段。例如隧道可能通過(guò)的強(qiáng)透水層、未能進(jìn)行鉆孔簡(jiǎn)易水文觀測(cè)又有較43 2002年第5期水文地質(zhì)工程地質(zhì)DOI :10.16030/j .cn ki .issn .1000-3665.2002.05.013重大疑問(wèn)的部位、明挖車站基坑需要進(jìn)行降水或防滲帷幕的地段、地表水體與地下含水層可能發(fā)生水力聯(lián)系的部位等等。(2應(yīng)采用群孔抽水試驗(yàn)，在特殊情況下方許采用單孔抽水試驗(yàn)，盡量不要采用簡(jiǎn) 易抽水試驗(yàn)。(3應(yīng)以較大的抽水井半

7、徑、較小的降深進(jìn)行抽水試驗(yàn) ，以避免三維流的發(fā)生；抽 水井的適宜半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式r w > 0.01M計(jì)算,M為含水層厚度，一般在第四紀(jì)松 散層中取200300mm在基巖中取110 150mm3。(4群孔抽水試驗(yàn)的設(shè)計(jì)原則群孔抽水試驗(yàn)中的抽水孔應(yīng)該布置在與工程有直接關(guān)系的地方或主要勘探對(duì) 象的地段，并應(yīng)對(duì)抽水孔的降深和降落漏斗的形狀和半徑進(jìn)行預(yù)測(cè) ，使試驗(yàn)降落漏斗 覆蓋的范圍有盡量高的代表性。觀測(cè)孔應(yīng)該按預(yù)測(cè)的降落漏斗縱、橫兩個(gè)方向分 別布置，并應(yīng)盡量落在工程范圍之中。每個(gè)方向的不宜少于2個(gè)，分別位于預(yù)測(cè)降深的12和14的部位。抽水孔的結(jié)構(gòu)和觀測(cè)孔的結(jié)構(gòu)應(yīng)該與水文勘察的目的相適 應(yīng)。2

8、.2抽水孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)不同水文地質(zhì)勘察對(duì)象，抽水孔的結(jié)構(gòu)可在下列的形式中選用（圖1|/鋼管細(xì)絲過(guò)濾器5Qrmi填礫石試驗(yàn)?zāi)康膶诱惩练獾滋J 500mn:(aXI*.Clw 昨 awtff tawd ElwwftMbbk*試驗(yàn)?zāi)康膶? (b300mm井孑3050mm填粘土封底500mn03 口血并讓少17伽曲社G IfiBrnr1. 護(hù)墮戡背<&2 tSJnjn 剛管纏兇過(guò)濾話EIJ0巴爪試驗(yàn)n的層粘土制底-'bOOmr(c圖1抽水孔結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structural chart of pump ing hole(a第四系含水層；(b基巖含水層；(c分層抽水孔如需在

9、同一孔位對(duì)第四系、基巖進(jìn)行分層抽水時(shí), 基巖試驗(yàn)段需采用止水塞、對(duì)口抽和真空表降深計(jì)等 較特殊的裝置。其中真空表 Z-150-0.1MPa的精度 等級(jí)為1.5級(jí)。當(dāng)基巖段試驗(yàn)完成后，拆去這些裝置， 對(duì)基巖段用粘性土回填后，再用深井泵對(duì)第四系試驗(yàn) 段進(jìn)行抽水?；旌铣樗你@孔結(jié)構(gòu)同分層抽水，單獨(dú) 安裝分層止水使用的止水塞、真空表等相關(guān)裝置，也不 必對(duì)基巖段回填。抽水試驗(yàn)所用的各類水泵性能見(jiàn)表1、表2。表1井用潛水泵基本性能表Table1 Basic capability of dive pump井徑(mm型號(hào)流量(m3h揚(yáng)程(m電機(jī)轉(zhuǎn)速(r min效率(%功率(kW外徑(mm適用范圍200200Q

10、J203520352850654187混合抽水；第四系含水層抽水150150QJ(R 20-33520332850653136基巖含水層抽水；分層抽水中的第四系含水層130QJD8-244-1.58242850521.5125備用44水文地質(zhì)工程地質(zhì)2002年第5期表2自吸泵基本性能表Table 2 Basic capability of self -a bsorb pum p型號(hào)流量（m 3 h揚(yáng)程（m電機(jī)轉(zhuǎn)速（r min效率(%功率(kW適用范圍ZW50-12-127.512.812.512.01511.21450352.2基巖段的井口抽水抽水試驗(yàn)完成后，必須用泵送水泥砂漿或水泥漿進(jìn)行封孔

11、。送漿必須下入到抽水孔的底部，由下而上進(jìn)行封閉；封孔時(shí)，送漿管下端不得離開(kāi)孔內(nèi)的漿液，預(yù)防 造成假圭寸現(xiàn)象。2.3觀測(cè)孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)觀測(cè)孔不宜對(duì)不同含水層的水位進(jìn)行混合”觀測(cè)。觀測(cè)孔的結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)觀測(cè)對(duì) 象不同，在下列的形式(圖2中選用ClnvAntoi hvmitovMB丁0. 30* 4m25測(cè)水管下端1* 5m制成花管(aTIAJ1.4mQ25測(cè)水管F端1. 5w制成花管(b圖2觀測(cè)孔結(jié)構(gòu)示意圖Fig .2 Structural chart of observati on ho le(a 第四系含水層;(b 基巖含水層3抽水試驗(yàn)的施工3.1施工技術(shù)要求1,2(1靜止水位觀測(cè)：試驗(yàn)前對(duì)靜止水位

12、進(jìn)行觀測(cè)。(2水位下降(降深:正式抽水試驗(yàn)一般進(jìn)行3個(gè)落程，每次降深的差值以1m為 宜。(3穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間和穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間一般為68h。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：在穩(wěn)定時(shí) 間段內(nèi)，涌水量波動(dòng)值不超過(guò)正常流量的 5%,主孔水位波動(dòng)值不超過(guò)水位降低值的 1%,觀測(cè)孔水位波動(dòng)值不超過(guò)23cm。若抽水孔、觀測(cè)孔動(dòng)水位與區(qū)域水位自然變 化幅度趨于一致，則視為穩(wěn)定。(4動(dòng)水位和涌水量的測(cè)定：二者同時(shí)測(cè)定，主孔和觀測(cè)孔同時(shí)觀測(cè)。開(kāi)泵后每 510min觀測(cè)一次，然后視穩(wěn)定趨勢(shì)改為15min或30min觀測(cè)一次。(5水溫和氣溫的觀測(cè)：一般每24h同時(shí)觀測(cè)水溫和氣溫一次。(6恢復(fù)水位觀測(cè): 在抽水試驗(yàn)結(jié)束后或中途因故停抽時(shí)

13、，均應(yīng)進(jìn)行恢復(fù)水位觀測(cè)，通常以1、3、5、 10、15、30min按順序觀測(cè)，直至穩(wěn)定為止。觀測(cè)精度要求同靜止水位的觀測(cè)。水 位漸趨恢復(fù)后，觀測(cè)時(shí)間間隔可適當(dāng)延長(zhǎng)。3.2資料整理3.2.1現(xiàn)場(chǎng)整理抽水試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，需要在現(xiàn)場(chǎng)整理、編制有關(guān)曲線圖表，指導(dǎo)并檢查試驗(yàn)情 況,為室內(nèi)整理做好基礎(chǔ)工作。322室內(nèi)整理（1繪制水文地質(zhì)綜合圖表。內(nèi)容包括：試驗(yàn)地段平面圖；水位、流量與時(shí)間過(guò)程 曲線圖;水位恢復(fù)曲線（過(guò)程圖;主孔、觀測(cè)孔結(jié)構(gòu)圖（包括工藝、技術(shù)措施說(shuō)明。（2計(jì)算工程地質(zhì)勘察所要求的水文地質(zhì)參數(shù)。在選用計(jì)算公式時(shí) ，應(yīng)充分考慮 適用條件。一般采用穩(wěn)定流理論，但在特殊情況下，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，可以采用

14、非穩(wěn)定流 理論。提供切合工程實(shí)際的水文地質(zhì)計(jì)算參數(shù)，包括明挖基坑、暗挖隧道（洞室的涌 水量預(yù)測(cè)、排水截水方案和選用的計(jì)算公式。（3編寫(xiě)抽水試驗(yàn)報(bào)告。內(nèi)容包括：試驗(yàn)的目的、要求和方法；巖土滲透系數(shù)和涌水量;計(jì)算隧道和基坑涌水量；試驗(yàn)的成果;并提出對(duì)止水降水方案或排水設(shè)（下轉(zhuǎn)第49頁(yè) Wr*flrft-lM廠廠I I I M 11 e hi =補(bǔ)-f * f* 4 J E*fj-'n u * k * 上亍 r -i r n o <圖5由數(shù)據(jù)庫(kù)鉆孔數(shù)據(jù)生成的含水層等值線圖層Fig.5 A quifer con tour created by bore data(4專題制圖在GIS控件的

15、支持下，從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，與基礎(chǔ)地理信 息一起建立相關(guān)的地圖，并根據(jù)用戶要求，對(duì)地圖進(jìn)行符號(hào)化處理，建立相應(yīng)的專題圖。其基本工作流程：數(shù)據(jù)庫(kù)ADO獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù) SuperMap建立圖層符號(hào)化地圖生成專題圖輸出3.4三維顯示在使用Super Map對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)地下水資源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理過(guò)程中,還必須將其 中一些處理結(jié)果通過(guò)三維顯示出來(lái)。idl通過(guò)DataMiner模塊從SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù) 中獲取已經(jīng)在Super Map中過(guò)濾、補(bǔ)充、規(guī)范等處理過(guò)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)研究區(qū) 域組織成矩陣，進(jìn)行單個(gè)鉆孔地層結(jié)構(gòu)、地層 DE M、水位動(dòng)態(tài)等的三維顯示(圖6, 并通過(guò) VB的ActiveX控件與

16、SuperMap生成的圖層進(jìn)行交互查詢圖6單個(gè)鉆孔地層結(jié)構(gòu)柱狀土圖、地層 D EM及水位動(dòng)態(tài)三維顯示Fig.6 Strata con figurati on of sin gle bore,3-D visualizati on of strata DEM and hydrograph4結(jié)語(yǔ)基于ActiveX的組件式GIS是一種全新的GI S概念，在同MIS耦合、網(wǎng)絡(luò)應(yīng) 用、降低開(kāi)發(fā)成本和使用復(fù)雜性等方面，具有明顯優(yōu)勢(shì)。在 長(zhǎng)江三角洲(南部地區(qū) 地下水資源管理系統(tǒng)”的開(kāi)發(fā)中，顯示出它能大大提高軟件開(kāi)發(fā)的效率，縮短開(kāi)發(fā)周期, 具有很大的應(yīng)用潛力。隨著 GIS社會(huì)化的浪潮，組件式GI S將會(huì)得到更加

17、廣泛的應(yīng) 用，從而可以創(chuàng)造出更加巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。參考文獻(xiàn)：1 宋關(guān)福，鐘耳順組件式地理信息系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)J.中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào),1998,(3:313-317.2 何娟霞，魏慶朝.基于ActiveX(OLE的組件式GIS技術(shù)淺析J.鐵路航測(cè),2000,(3:9-13.3 北京超圖地理信息技術(shù)有限公司.SuperMap III開(kāi)發(fā)教程Z.2001.4 Research Sy stems,I nc.IDL Refere nee GuideZ.1999.5 Research Sy stems,I nc.Adva need Applicati on Development with Objects GraphicsZ.1998.編輯:李善峰(上接第45頁(yè)備要求的建議。4結(jié)語(yǔ)筆者在多年的巖土工程勘察實(shí)踐中，深感可供水文地質(zhì)工作者使用的參考資料 和依據(jù)不多，因此試圖從抽水井半徑的確定、