基坑工程水文地质勘察设计与应用
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.2.2回灌试验设计
回灌又分为自然回灌和加压回灌。一般采用单井回灌来了解主要的回灌参数，包括不同回灌压力下的回灌流量、回灌影响范围，以及定期回扬后流量的变化。回灌试验设计可遵循如下原则：
（1）回灌试验井宜呈直线布设，井数量≥3口，井间距应小于同含水层抽水井间距。
（2）在止水帷幕深度范围内，回灌井深度宜深不宜浅，滤管位置应尽量布设在含水层上部。
1.2含水层空间分布特征分析
目前基坑工程多是依据工程勘察资料来对含水层的空间分布进行分析，而工程勘察的资料又是来源于拟建场区，因此得到的地下水分析资料远不能满足基坑工程水文地质勘察的要求，尤其实际含水层起伏变化大、水文环境复杂的地区，若承压含水层厚度分布无法被准确掌握，则会造成基坑地下水控制的潜在风险。为了避免这一现象的发生，在分析基坑工程水文地质条件时，可收集拟建基坑区域内的水文地质资料与周边地层资料，若无资料可参考，则可通过静探孔或钻孔等方式来探测以补充周边地层资料。
基坑工程水文地质勘察设计与应用
摘要：地下工程施工中为减少地下水风险与地下水控制不当导致的周围环境的变形，在地下工程设计前应进行系统的工程水文地质勘察，进一步查明场地水文地质条件并加以区分地下水控制的可行性，为工程决策、设计和施工提供了参考依据。
关键词：基坑工程；水文地质；勘察设计
前言
为了减少基坑建设过程中因地下水造成的安全问题，需要在项目进行前对基坑的周围环境和复杂地区进行调查和测评，为基坑的设计做好提前的设计以及部署工作，减少地下水对于基坑安全和和周围环境的影响。
1水文地质条件分析
对工程建设区域的水文特性与分布特征详细查明是深基坑工程地下水控制方案设计的前提，常用静探和钻探等方法来研究地层、含水层与含水层空间分布特征，之后采用抽水试验等方法来对地下水特征进行分析。
1.1划分含水层与判断地下水类型
要分析地下水就必须要对含水层组与地下水的类型进行准确划分。从供水水文地质分析，粉质粘土、粘土和粉土均为弱透水层，通常不把它作为含水层，然而在基坑工程水文评价中，需要将粉土层与砂层一起视为透水层。在基坑建设水文地质评价中必须要充分考虑到基坑区潜水和承压水之间相互转换的可能性，并考虑承压水对基坑的抗突涌风险。地下水初始水位既是判断含水层类型的重要条件，也对工程分析的结果产生直接影响。在对地下水初始水位进行检测时，需要充分考虑施工季节、该处地下水位年季度变化、周边工程造成的影响等多因素，若条件允许可长期设置水位观测孔，从而得到最准确的分析数据。
1.3水文地质参数的测定
水文地质参数能够对岩土体内孔隙的形状及应力状态进行宏观表示，是判断地下水渗流情况的重要指标，其数值直接对地下水控制、施工的可靠性、准确性和安全性产生影响，目前常用的地质参数为储水系数和渗透系数。单井抽水试验是水文地质参数测定的最主要方式，然而由于实际工作难以满足其严格的使用条件，因此单井抽水试验受到限制；拟建场区与基坑工程区域比较空间较小，因此多忽视了局部效应，导致地下水控制分析准确性较低；地下水系统为开放系统，其含水层和各层水文地质参数是地下水探测的重要指标，然而获得其系统性的水文地质参数难度较大，为了解决上述问题，可从三个方面入手。建立三维数值模型来精确含水层模型；在经济条件允许的情况下合理布置观测井，从而减少未知参数的影响，更加科学的解决参数多解性问题；围护施工会对地层产生较大的干扰，并且会对边界条件产生干扰，因此在运行降水前需要配合抽水试验，从而保证地下水可控性。
根据不同的抽水试验目的，设计抽水试验设计一般参照如下原则：
（1）求解水文地质参数——采用单井抽水多井观测的方式，观测井数量≥3口。具备条件时，抽水井应尽可能采用完整井；采用非完整井时，同层各观测井的过滤器长度宜相等，并安置在同一含水层深度。
（2）判别不同土层之间的水力联系——一般采用群井抽水多井观测的方式。在测试土层中选择含水丰富、出水量大的地层中布设抽水井，并在测试土层中分别各布设≥2口观测井。
1.4其他分析
在对地下水进行控制分析时，必须要考虑到多层含水层间的水力联系对地下水控制措施和对后期环境变形分析的影响。通过对含水层进行水位恢复试验能够得到含水层的水文地质参数，且通过对水位恢复速率进行分析能够预知后期降水期间可能出现的停电风险，为了应变临时停电可能造成的巨大风险，基坑建设必须配备可自动切换的双电源系统。
（3）回灌井单个回灌流程持续时间≥7d。实际试验时往往抽水试验与回灌试验相结合用于研究在抽水及回灌共同作用下地下水渗流规律。试验时先抽水后回灌，回灌井宜布设在抽水井的干扰范围之外。
2.2.3孔隙水压测试设计
孔隙水压孔应布设在水文地质测试井群外围，为了保证孔隙水压孔测试的可靠性，在等距位置上宜布设2个以上对比孔，因JLL孑L隙水压力测试布设应≥2条直线，监测半径宜≥30m；对于特殊位置可增加孔隙水压力测试孔。同时，为了保障隔水效果，每个孔隙水压测试孔内孔隙水压力传感器的数量宜≤5个。厚度<30m的土层埋设数量以1个为宜，埋深位置以层中为宜；对于厚度>30m的土层，可分别在土层厚度z／3、2／3的位置埋设传感器。不同土层的孔隙水压力计间应采用黏土球进行止水。
2基坑工程水文地质勘察设计
2.1工程地质补充勘察设计
工程地质补充勘察设计应遵循如下原则：
2.1.1布点范围应涵盖整个水文地质测试场区以求获取精确的土层分布状况；
2.1.2布点间距≤30m，以15m为宜；水文地质测试场
2.1.3勘探深度应当大于最底部的测试土层10m以上。
2.2水文地质测试设计
2.2.1抽水试验设计
（3）判别抽水效果——又可分为判别不同井结构抽水效果和判别不同井数抽水效果。对于前者一般采用不同的井结构进行单井抽水试验，测量井的流量和等距离相同结构观测井的水位降深等来判别；对于后者，一般从单井开启逐渐增加抽水井数来观测不同井数抽水情况观测井的水位降深。单井抽水时间宜≥24h；群井各阶段抽水时间宜≥24h，总抽水时间宜≥7d。
2.3周边环境沉降监测设计
2.3.1周边地表沉降监测以文地质测试井群中心为中心，地表沉降监测点布设应≥2条直线，监测范围宜≥70m，测点间距一般为10m。沉降反应特别敏感的试验区也可呈网格状布设。地表沉降监测点布设时还应与孔隙水压孔、分层沉降监测孔相对应，一般在布设孔隙水压监测孔、分层沉降监测孔的周边应布设地表沉降监测点，以便能和分层沉降数据参照分析。
回灌又分为自然回灌和加压回灌。一般采用单井回灌来了解主要的回灌参数，包括不同回灌压力下的回灌流量、回灌影响范围，以及定期回扬后流量的变化。回灌试验设计可遵循如下原则：
（1）回灌试验井宜呈直线布设，井数量≥3口，井间距应小于同含水层抽水井间距。
（2）在止水帷幕深度范围内，回灌井深度宜深不宜浅，滤管位置应尽量布设在含水层上部。
1.2含水层空间分布特征分析
目前基坑工程多是依据工程勘察资料来对含水层的空间分布进行分析，而工程勘察的资料又是来源于拟建场区，因此得到的地下水分析资料远不能满足基坑工程水文地质勘察的要求，尤其实际含水层起伏变化大、水文环境复杂的地区，若承压含水层厚度分布无法被准确掌握，则会造成基坑地下水控制的潜在风险。为了避免这一现象的发生，在分析基坑工程水文地质条件时，可收集拟建基坑区域内的水文地质资料与周边地层资料，若无资料可参考，则可通过静探孔或钻孔等方式来探测以补充周边地层资料。
基坑工程水文地质勘察设计与应用
摘要：地下工程施工中为减少地下水风险与地下水控制不当导致的周围环境的变形，在地下工程设计前应进行系统的工程水文地质勘察，进一步查明场地水文地质条件并加以区分地下水控制的可行性，为工程决策、设计和施工提供了参考依据。
关键词：基坑工程；水文地质；勘察设计
前言
为了减少基坑建设过程中因地下水造成的安全问题，需要在项目进行前对基坑的周围环境和复杂地区进行调查和测评，为基坑的设计做好提前的设计以及部署工作，减少地下水对于基坑安全和和周围环境的影响。
1水文地质条件分析
对工程建设区域的水文特性与分布特征详细查明是深基坑工程地下水控制方案设计的前提，常用静探和钻探等方法来研究地层、含水层与含水层空间分布特征，之后采用抽水试验等方法来对地下水特征进行分析。
1.1划分含水层与判断地下水类型
要分析地下水就必须要对含水层组与地下水的类型进行准确划分。从供水水文地质分析，粉质粘土、粘土和粉土均为弱透水层，通常不把它作为含水层，然而在基坑工程水文评价中，需要将粉土层与砂层一起视为透水层。在基坑建设水文地质评价中必须要充分考虑到基坑区潜水和承压水之间相互转换的可能性，并考虑承压水对基坑的抗突涌风险。地下水初始水位既是判断含水层类型的重要条件，也对工程分析的结果产生直接影响。在对地下水初始水位进行检测时，需要充分考虑施工季节、该处地下水位年季度变化、周边工程造成的影响等多因素，若条件允许可长期设置水位观测孔，从而得到最准确的分析数据。
1.3水文地质参数的测定
水文地质参数能够对岩土体内孔隙的形状及应力状态进行宏观表示，是判断地下水渗流情况的重要指标，其数值直接对地下水控制、施工的可靠性、准确性和安全性产生影响，目前常用的地质参数为储水系数和渗透系数。单井抽水试验是水文地质参数测定的最主要方式，然而由于实际工作难以满足其严格的使用条件，因此单井抽水试验受到限制；拟建场区与基坑工程区域比较空间较小，因此多忽视了局部效应，导致地下水控制分析准确性较低；地下水系统为开放系统，其含水层和各层水文地质参数是地下水探测的重要指标，然而获得其系统性的水文地质参数难度较大，为了解决上述问题，可从三个方面入手。建立三维数值模型来精确含水层模型；在经济条件允许的情况下合理布置观测井，从而减少未知参数的影响，更加科学的解决参数多解性问题；围护施工会对地层产生较大的干扰，并且会对边界条件产生干扰，因此在运行降水前需要配合抽水试验，从而保证地下水可控性。
根据不同的抽水试验目的，设计抽水试验设计一般参照如下原则：
（1）求解水文地质参数——采用单井抽水多井观测的方式，观测井数量≥3口。具备条件时，抽水井应尽可能采用完整井；采用非完整井时，同层各观测井的过滤器长度宜相等，并安置在同一含水层深度。
（2）判别不同土层之间的水力联系——一般采用群井抽水多井观测的方式。在测试土层中选择含水丰富、出水量大的地层中布设抽水井，并在测试土层中分别各布设≥2口观测井。
1.4其他分析
在对地下水进行控制分析时，必须要考虑到多层含水层间的水力联系对地下水控制措施和对后期环境变形分析的影响。通过对含水层进行水位恢复试验能够得到含水层的水文地质参数，且通过对水位恢复速率进行分析能够预知后期降水期间可能出现的停电风险，为了应变临时停电可能造成的巨大风险，基坑建设必须配备可自动切换的双电源系统。
（3）回灌井单个回灌流程持续时间≥7d。实际试验时往往抽水试验与回灌试验相结合用于研究在抽水及回灌共同作用下地下水渗流规律。试验时先抽水后回灌，回灌井宜布设在抽水井的干扰范围之外。
2.2.3孔隙水压测试设计
孔隙水压孔应布设在水文地质测试井群外围，为了保证孔隙水压孔测试的可靠性，在等距位置上宜布设2个以上对比孔，因JLL孑L隙水压力测试布设应≥2条直线，监测半径宜≥30m；对于特殊位置可增加孔隙水压力测试孔。同时，为了保障隔水效果，每个孔隙水压测试孔内孔隙水压力传感器的数量宜≤5个。厚度<30m的土层埋设数量以1个为宜，埋深位置以层中为宜；对于厚度>30m的土层，可分别在土层厚度z／3、2／3的位置埋设传感器。不同土层的孔隙水压力计间应采用黏土球进行止水。
2基坑工程水文地质勘察设计
2.1工程地质补充勘察设计
工程地质补充勘察设计应遵循如下原则：
2.1.1布点范围应涵盖整个水文地质测试场区以求获取精确的土层分布状况；
2.1.2布点间距≤30m，以15m为宜；水文地质测试场
2.1.3勘探深度应当大于最底部的测试土层10m以上。
2.2水文地质测试设计
2.2.1抽水试验设计
（3）判别抽水效果——又可分为判别不同井结构抽水效果和判别不同井数抽水效果。对于前者一般采用不同的井结构进行单井抽水试验，测量井的流量和等距离相同结构观测井的水位降深等来判别；对于后者，一般从单井开启逐渐增加抽水井数来观测不同井数抽水情况观测井的水位降深。单井抽水时间宜≥24h；群井各阶段抽水时间宜≥24h，总抽水时间宜≥7d。
2.3周边环境沉降监测设计
2.3.1周边地表沉降监测以文地质测试井群中心为中心，地表沉降监测点布设应≥2条直线，监测范围宜≥70m，测点间距一般为10m。沉降反应特别敏感的试验区也可呈网格状布设。地表沉降监测点布设时还应与孔隙水压孔、分层沉降监测孔相对应，一般在布设孔隙水压监测孔、分层沉降监测孔的周边应布设地表沉降监测点，以便能和分层沉降数据参照分析。