地铁工程勘察的抽水试验设计和施工技术黄辉概要.docx

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地铁工程勘察的抽水试验设计和施工技术黄辉概要

地铁工程勘察的抽水试验设计和施工技术

黄　辉

（广州市地下铁道总公司,广州　510030

摘要:

本文结合广州地铁三号线岩土工程勘察的管理,对抽水试验的设计和施工技术进行了较全面的论述,指出只有合理地进行抽水试验设计和严格地控制抽水试验施工质量,才能取得准确而可靠的试验结果。

关键词:

地铁;岩土工程勘察;抽水试验;设计和施工技术

中图分类号:

TU46　　　　文献标识码:

A　　　　文章编号:

1000-3665（200205-0043-03

Designandconstructiontechniqueofpumpingtestingeotechnicalengineeringinvestigationofsubway

HUANGHui

（GuangzhouMetroCorporation,Guangzhou　510030,China

Abstract:

Inthepaper,basedonthegeotechnicalengineeringinvestigationinthethirdlineofGuangZhouMetro,thedesignandcon-structiontechniqueofpumpingtesthasbeendiscussed,theauthorpointsoutaccuratetestresultsdependonjustifieddesignandexcellentqualityinthepumpingtest.

Keywords:

subway;geotechnicalengineeringinvestigation;hydrogeologytest;designandconstructiontechnique

收稿日期:

2002-03-01;修订日期:

2002-04-16

作者简介:

黄辉（1974-,男,工程师,岩土工程学士,1996年毕业于中国矿业大学,一直从事岩土工程勘察及深基坑施工技术及管理工作。

　　在一般建筑物的岩土工程勘察中,设计单位的勘察报告中的水文地质评价仅限于水位、水质的描述。

但在地下工程尤其是地铁工程的岩土工程勘察中,水文地质工作非常重要,必须进行科学、合理的抽水试验,取得准确而又可靠的水文地质参数,才能为工程的设计和施工提供有效的水文地质依据,从而避免造成重大的工程事故和经济损失。

本文结合广州地铁岩土工程勘察的管理实践,从抽水井适宜半径的确定、抽水井的结构设计、观测孔的布置、抽水试验的技术要求、资料整理等方面对抽水试验的设计和施工技术进行了一定的总结,为岩土工程勘察技术人员提供参考。

1　抽水试验的要求

地铁工程具有线路长、埋藏深、工法多、规模大的特征,地铁岩土工程勘察也兼有线路勘察、建筑物勘察、基坑工程勘察的特点

[1]

。

就广州地铁三号线来说,

全长34.70km,线路埋深最大达34m,全线三过珠江,为了保证岩土工程勘察的成果质量,我们特制订了详细勘察阶段岩土工程勘察总体技术要求,对抽水试验工作作出了明确的要求:

（1必须执行《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》和《岩土工程勘察规范》的有关规定。

（2在珠江及附近车站,采用带观测孔的抽水试验,确定各含水层间的补给关系和地下水参数。

同时应设置不少于2个长期观测孔,进行地下水动态观测。

（3如遇砂层很发育,宜进行群孔抽水。

在沉管法施工的江中,必须作群孔抽水试验。

（4一般地段做单孔简易抽水试验,计算地层综合渗透系数。

并在水文地质条件复杂地段设置观测孔

[2]

。

2　抽水试验的设计

2.1　抽水试验设计原则

（1抽水试验应布设在工程结构的重要部位、水文地质条件较复杂或还未能查清的地段。

例如隧道可能通过的强透水层、未能进行钻孔简易水文观测又有较

·

43·　2002年第5期

水文地质工程地质

　　　　　　DOI:

10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2002.05.013

重大疑问的部位、明挖车站基坑需要进行降水或防渗帷幕的地段、地表水体与地下含水层可能发生水力联系的部位等等。

（2应采用群孔抽水试验,在特殊情况下方许采用单孔抽水试验,尽量不要采用简易抽水试验。

（3应以较大的抽水井半径、较小的降深进行抽水试验,以避免三维流的发生;抽水井的适宜半径可根据经验公式rw≥0.01M计算,M为含水层厚度,一般在第四纪松散层中取200~300mm,在基岩中取110~150mm[3]。

（4群孔抽水试验的设计原则

①群孔抽水试验中的抽水孔应该布置在与工程有直接关系的地方或主要勘探对象的地段,并应对抽水孔的降深和降落漏斗的形状和半径进行预测,使试验降落漏斗覆盖的范围有尽量高的代表性。

②观测孔应该按预测的降落漏斗纵、横两个方向分别布置,并应尽量落在工程范围之中。

每个方向的不宜少于2个,分别位于预测降深的12和14的部位。

③抽水孔的结构和观测孔的结构应该与水文勘察的目的相适应。

2.2　抽水孔的结构设计

根据不同水文地质勘察对象,抽水孔的结构可在下列的形式中选用（图1

。

（a

（b

（c

图1　抽水孔结构示意图

Fig.1　Structuralchartofpumpinghole

（a—第四系含水层;（b—基岩含水层;（c—分层抽水孔

　　如需在同一孔位对第四系、基岩进行分层抽水时,

基岩试验段需采用止水塞、对口抽和真空表降深计等

较特殊的装置。

其中真空表Z-150-0.1MPa的精度

等级为1.5级。

当基岩段试验完成后,拆去这些装置,

对基岩段用粘性土回填后,再用深井泵对第四系试验

段进行抽水。

混合抽水的钻孔结构同分层抽水,单独

安装分层止水使用的止水塞、真空表等相关装置,也不

必对基岩段回填。

抽水试验所用的各类水泵性能见表1、表2。

表1　井用潜水泵基本性能表

Table1　Basiccapabilityofdivepump

井径

（mm

型号

流量

（m3h

扬程

（m

电机

转速

（rmin

效率

（%

功率

（kW

外径

（mm

适用范围

200200QJ203520352850654187

混合抽水;

第四系含

水层抽水

150150QJ（R

20-335

20332850653136

基岩含水

层抽水;分

层抽水中

的第四系

含水层

130

QJD8-24

4-1.5

8242850521.5125备用·

44

·

　　　　　　水文地质工程地质2002年第5期　

表2　自吸泵基本性能表

Table2　Basiccapabilityofself-absorbpump

型号

流量（m3h扬程（m电机

转速

（rmin效率

（%功率

（kW

适用范围

ZW50-12-12

7.5

12.812.512.015

11.2

1450

35

2.2

基岩段的井口抽水

　　抽水试验完成后,必须用泵送水泥砂浆或水泥浆进行封孔。

送浆必须下入到抽水孔的底部,由下而上进行封闭;封孔时,送浆管下端不得离开孔内的浆液,预防造成假封现象。

2.3　观测孔的结构设计

观测孔不宜对不同含水层的水位进行“混合”观测。

观测孔的结构应根据观测对象不同,在下列的形式（图2中选用

。

（a

（b

图2　观测孔结构示意图

Fig.2　Structuralchartofobservationhole

（a—第四系含水层;（b—基岩含水层

3　抽水试验的施工

3.1　施工技术要求

[1,2]

（1静止水位观测:

试验前对静止水位进行观测。

（2水位下降（降深:

正式抽水试验一般进行3个落程,每次降深的差值以>1m为宜。

（3稳定延续时间和稳定标准:

稳定延续时间一般为6~8h。

稳定标准:

在稳定时间段内,涌水量波动值不超过正常流量的5%,主孔水位波动值不超过水位降低值的1%,观测孔水位波动值不超过2~3cm。

若抽水孔、观测孔动水位与区域水位自然变化幅度趋于一致,则视为稳定。

（4动水位和涌水量的测定:

二者同时测定,主孔和观测孔同时观测。

开泵后每5~10min观测一次,然后视稳定趋势改为15min或30min观测一次。

（5水温和气温的观测:

一般每2~4h同时观测水温和气温一次。

（6恢复水位观测:

在抽水试验结束后或中途因故停抽时,均应进行恢复水位观测,通常以1、3、5、10、15、30min按顺序观测,直至稳定为止。

观测精度要求同静止水位的观测。

水位渐趋恢复后,观测时间间隔可适当延长。

3.2　资料整理

3.2.1　现场整理

抽水试验进行过程中,需要在现场整理、编制有关曲线图表,指导并检查试验情况,为室内整理做好基础工作。

3.2.2　室内整理

（1绘制水文地质综合图表。

内容包括:

试验地段平面图;水位、流量与时间过程曲线图;水位恢复曲线（过程图;主孔、观测孔结构图（包括工艺、技术措施说明。

（2计算工程地质勘察所要求的水文地质参数。

在选用计算公式时,应充分考虑适用条件。

一般采用稳定流理论,但在特殊情况下,经过对比分析,可以采用非稳定流理论。

提供切合工程实际的水文地质计算参数,包括明挖基坑、暗挖隧道（洞室的涌水量预测、排水截水方案和选用的计算公式。

（3编写抽水试验报告。

内容包括:

试验的目的、要求和方法;岩土渗透系数和涌水量;计算隧道和基坑涌水量;试验的成果;并提出对止水降水方案或排水设　　

（下转第49页

图5　由数据库钻孔数据生成的含水层等值线图层

Fig.5　Aquifercontourcreatedbyboredata

（4专题制图　在GIS控件的支持下,从数据库中读取相应的数据,与基础地理信息一起建立相关的地图,并根据用户要求,对地图进行符号化处理,建立相

应的专题图。

其基本工作流程:

数据库ADO

获取基础

数据SuperMap

建立图层符号化地图生成专题

图输出

3.4　三维显示

在使用SuperMap对评价区地下水资源数据进行分析处理过程中,还必须将其中一些处理结果通过三维显示出来。

IDL通过DataMiner模块从SQLServer数据库中获取已经在SuperMap中过滤、补充、规范等处理过的相应数据,并根据研究区域组织成矩阵,进行单个钻孔地层结构、地层DEM、水位动态等的三维显示（图6,并通过VB的ActiveX

控件与SuperMap生成的图层进行交互查询。

图6　单个钻孔地层结构柱状土图、地层DEM及

水位动态三维显示

Fig.6　Strataconfigurationofsinglebore,

3-DvisualizationofstrataDEMandhydrograph

4　结语

基于ActiveX的组件式GIS是一种全新的GIS概念,在同MIS耦合、网络应用、降低开发成本和使用复杂性等方面,具有明显优势。

在“长江三角洲（南部地区地下水资源管理系统”的开发中,显示出它能大大提高软件开发的效率,缩短开发周期,具有很大的应用潜力。

随着GIS社会化的浪潮,组件式GIS将会得到更加广泛的应用,从而可以创造出更加巨大的经济价值和社会价值。

参考文献:

[1]　宋关福,钟耳顺.组件式地理信息系统研究与开发

[J].中国图象图形学报,1998,（3:

313-317.

[2]　何娟霞,魏庆朝.基于ActiveX（OLE的组件式GIS

技术浅析[J].铁路航测,2000,（3:

9-13.

[3]　北京超图地理信息技术有限公司.SuperMapIII开

发教程[Z].2001.

[4]　ResearchSystems,Inc.IDLReferenceGuide[Z].1999.

[5]　ResearchSystems,Inc.AdvancedApplicationDevelop-

mentwithObjectsGraphics[Z].1998.

编辑:

李善峰

（上接第45页

备要求的建议。

4　结语

笔者在多年的岩土工程勘察实践中,深感可供水文地质工作者使用的参考资料和依据不多,因此试图从抽水井半径的确定、抽水井结构的设计、观测孔的布置及结构、抽水试验的技术要求和资料整理等方面,对抽水试验的技术作一定的总结。

抽水试验成败的关键在于抽水井半径要适宜,以最大限度地避免三维流的产生;观测孔的布置要合理,以取得二维流、层流降深;抽水试验的延续时间要适当,既要满足试验的需要,又能缩短抽水时间,只有这样,才能保证取得准确可靠的水文地质参数。

参考文献:

[1]　GB50307-1999,地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察

规范[S].

[2]　GB50021-94,岩土工程勘察规范[S].

[3]　陈雨荪,颜明志.抽水试验原理与参数测定[M].

北京:

水利电力出版社,1985.

编辑:

李善峰