魏军 程钪
（中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250100）
随着我国城镇化建设步伐的不断加快，城市基础交通设施的修建也处于飞速发展阶段，但有限的城市土地供给与快速增长的需求量之间的矛盾也在逐渐上升。为了解决城镇化过程中人们对居住和交通等方面的用地问题，需要大量增加地面以下工程设施的建设，如地下商场、停车场、地铁等，但同时又会面临新的问题：不同区域地下岩土层性质不一样，施工过程中遇到的难题也是千差万别，尤其是地下水，经常造成基坑涌突水和地面塌陷等事故[1]。软土地区的地下工程建设，如果水文地质条件不明，面临的施工问题更多，施工难度更大。准确获取水文地质参数对软土地区地下工程的设计和施工格外重要[2-3]。
在上海市某地铁车站岩土工程勘察项目中，现场抽水试验观测到水位变动数据，笔者结合收集到的水文资料，最终求得了渗透系数K和影响半径R，并根据相关规范[4]和技术要求划分了该试验土层的透水性类别。本文对此次抽水试验进行总结。
1.1 试验场地
本拟建场地属于河口砂嘴砂岛地貌单元，试验场区地基土属于软弱场地土，勘察深度范围内揭示地层为一套中压缩性和高压缩性土。
本场地浅层地下水表层为第四系孔隙潜水，赋存于第②31层黏质粉土及②32层砂质粉土中；
现场钻孔揭示的第⑦11层、⑦2的粉土、砂土层中的地下水与浅层地下水没有直接联系或联系很小，为第I层深层承压水。
据上海区域资料，潜水水位埋深，一般离地表面约0.3～1.5m，受降雨、地表水的影响有所变化，年平均水位埋深0.5～0.7m。由于潜水与大气降水及地表水的关系十分密切，故水位呈季节性波动。本场地浅部潜水主要含水层为②3粉性土层。勘察期间测得钻孔潜水稳定水位埋深约0.1～3.5m（相当于标高1.14～4.58m）。
根据上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）第12.1.2条，上海地区地下水潜水水位随环境而变化，故设计时年平均地下水高水位埋深可按0.5m计，年平均低水位埋深按1.5m计。
1.2 试验井的选择
对J1抽水试验井进行抽水试验，抽水持续时间约24h，直至观测井（G1～G2）内的水位趋于稳定为止。抽水试验期间，观测、记录各井内的水位，抽水井的单井出水量。
考虑抽水试验要求、水文地质条件和工程实际情况：在基坑内有相对性地选择布置3口井，具体布置见图1。
图1 试验井平面布置图
1.2.1 抽水井结构
开终孔直径：Ф650mm（井结构图见图2）；
井口：高出地面0.1～0.3m，井口外围采用粘性土封填，其深度不小于2.00m；
井管：采用焊接钢管，壁厚4mm，直径Ф273mm；
滤水管：采用包网滤水管，壁厚4mm，Ф273mm，外包40目钢丝网；
滤料：采用粗砂或瓜子片作滤料，围填高度为井底至含水层顶板上2.0m；
止水：滤料段上部用优质黏土球止水，止水高度5.0m；
围填：止水段以上部位采用黏性土回填；
沉淀管：与滤水管同径，长度1.0m，沉淀管底部焊封。
1.2.2 观测井结构
开终孔直径：Ф300mm（井结构图见图2）；
井口：高出地面0.1～0.3m，井口外围采用黏性土封填，其深度不小于2.00m；
井管：采用PVC管，壁厚6mm，直径Ф110mm；
滤水管：采用包网滤水管，壁厚4mm，直径Ф273mm，外包40目钢丝网；
滤料：采用粗砂或瓜子片作滤料，围填高度为井底至含水层顶板上2.0m；
止水：滤料段上部用优质黏土球止水，止水高度5.0m；
围填：止水段以上部位采用粘性土回填；
沉淀管：与滤水管同径，长度1.0m，沉淀管底部焊封。
图2 试验井结构剖面图
井结构详细参数见表1。
表1 试验井井结构参数表
1.3 试验技术要求
1.3.1 试验稳定性要求
（1）水位稳定标准：抽水试验的稳定标准应符合在抽水稳定延续时间内，抽水孔出水量和动水位与时间关系曲线值在一定范围内波动，且没有持续上升或下降的趋势。
（2）水量稳定标准：除客观原因，如水位消减引起了水泵出水量的减少和特殊情况的影响外，水量波动控制在5%以内。
（3）稳定时间要求：试验前的自然水位、试验后的恢复水位观测应达到稳定，稳定时间不少于16h。试验中，以水位降落漏斗影响边界附近多数井孔是否稳定作为标准，如果水位能够在短时间内很快达到稳定，可根据具体情况缩短稳定时间。
1.3.2 水位观测要求
（1）观测工具:本次试验采用电流水位计观测水位变动情况，测绳上面刻度和数字应标记准确无误且牢固，而且测绳精度为毫米级。
（2）观测水位要求的精度和频率:观测精度：观测孔读数精确到毫米，降水孔读数精确到厘米；
观测频率：抽水井和水表观测频率为在开始后按5、5、5、5、5、5、10、10、10、20、20、20、30、30、60min进行，以后每隔60min观测一次，观测孔的水位应与抽水孔水位同时观测。
1.3.3 出水量观测要求
本次试验中采用水表对抽水井进行流量统计。
观测精度：水表读数精确到0.1m3；
观测频率：抽水试验开始后要求流量观测要与水位观测频率保持一致。
2.1 初始水位数据
抽水试验之前测量含水层的初始水位，详见表2。
表2 含水层初始水位
试验期间⑦层初始水位埋深2.75～2.91m。
2.2 抽水试验结果
抽水井J1下入深井水泵进行抽水，进行三个阶段的抽水试验，记录了各阶段抽水井流量变化情况（见表3），绘制的流量随时间变化曲线如图3所示，获得了合理的水量-水位变化关系。
表3 单井抽水水位变化统计表
图3 ⑦层抽水井水位埋深历时曲线
单井抽水水位随时间变化统计表如表4所示，抽水同时对第⑦层观测井进行地下水位动态观测，观测井水位埋深随时间变化曲线如图4和图5所示。
图4 ⑦层抽水井水位埋深历时曲线
图5 ⑦层观测井水位埋深历时曲线
表4 单井抽水水位变化统计表
从各观测孔水位埋深历时曲线可看出，抽水时⑦层承压水水位缓慢下降，抽水稳定后进行恢复水位观测，观测井水位恢复较缓慢，经过24min后水位恢复10%，经过6h后水位恢复80%。
标准曲线是根据X轴上的t和Y轴上的降深s绘制曲线，通过实测数据绘制的降深曲线与标准曲线相匹配能完成数据分析。本次抽水试验观测井的实测曲线与标准曲线运用Aquifer Test软件拟合后结果见图6和图7。
图6 G1观测井拟合曲线
图7 G2观测井拟合曲线
2.3 抽水试验水文地质参数计算
2.3.1 承压水流量与降深关系
距离抽水井不同距离的降深与流量的关系是设计降水方案的重要依据[5]。本次抽水试验的降深与流量关系见表5。
表5 第⑦层距离抽水井不同距离的降深与流量关系
2.3.2 水文地质参数计算
根据Hantush-Jacob方法计算含水层水文地质参数平均值见表6。
表6 第⑦层承压水含水层水文地质参数
2.4 抽水试验影响半径计算
理论上在无限延伸的无越流补给的承压含水层中是不存在“影响半径”[6-7]，但是习惯上引入稳定流的影响半径概念，以抽水井J1的水位降深，结合承压水非完整井经验公式，计算影响半径R：
式中：
R——影响半径，m；
S w——抽水井动水位降深，m；
K——含水层渗透系数，m/d。
根据表6，以抽水井J1第2阶段水位降深，计算影响半径R。
由以上计算公式可以得出J1在第⑦层的影响半径为200.3m。
综上所述，本文以上海某地铁线路某车站的抽水试验为例，从试验场地、试验井选择和试验技术要求三个方面介绍了抽水试验方案与技术要求；
测量了抽水井的初始水位数据，对单井抽水试验结果进行了记录和分析，并计算了抽水试验的影响半径。结果表明：试验期间⑦层初始水位埋深2.75～2.91m，降水设计时可参考本次试验期间静止水位的观测数据，并应充分考虑水位季节性变化情况；
本次试验测定了抽水井J1平均出水量约9.96～34.86m3/h，抽水井J1出水量为22.26m3/h时在第⑦层的影响半径为200.3m；
本次试验确定了第⑦层水文地质参数包括渗透系数K为3.85m/d，贮水系数为1.25E-02，导水系数T为96.6m2/d。