宝山龙湖抽水试验报告(修复的).doc

宝山区顾村镇C-5单元C2-3、C2-5地块总承包工程B1、B2基坑抽水试验报告上海弘韬建设发展有限公司2015年5月3日目 录前 言2第一章 自然地理概况4第二章 区域地质及水文地质条件6第一节 区域地质条件6第二节 水文地质条件（地勘报告）7第三章 抽水试验8第一节 水文地质钻探8第二节 抽水试验9第三节 抽水试验观测孔动态10第四节 抽水试验参数计算11附件14第四章 基坑底板的稳定性计算19第五章 结论及建议21附图23前 言拟建上海宝山顾村镇C-5单元C2-3、C2-5地块项目总承包工程位于宝山顾村镇，北临潘广路，东临丹霞山路，南接沪联路，西临陆翔路。本项目分为A1、A2、B1、B2、C1、C2六个区域，其中A2区为地下1层区域，其余均为地下2层区域。A2区基坑面积为4515m2，挖深为6.4m；A1区基坑面积为16663m2，挖深为10.25m；B1区基坑面积为3675m2，挖深为10.25m；B2区基坑面积为2139m2，挖深为10.25m；C1区基坑面积为2540m2，挖深为10.25m；C2区基坑面积为4171m2，挖深为10.25m；地下1层区域的围护采用钻孔灌注桩结合水泥搅拌桩+一道钢筋混凝土支撑的形式；地下2层区域的围护采用钻孔灌注桩结合水泥搅拌桩+二道钢筋混凝土支撑的形式，支撑形式以对撑为主辅以边绗架。各分区的地下室及基坑开挖深度表分区基坑面积（m2）需降水基坑面积（m2）地下层数普通挖深（m）最大挖深（m）A1区16663166632层10.2513.75A2区451515001层6.40-B1区367536752层10.25-B2区213921392层10.25-C1区254025402层10.25-C2区417141712层10.2513.75我公司于2014年11月1日对该工程B1和B2区进行减压井抽水试验。根据该地区水文地质条件，进行了定流量非稳定流的单井抽水试验，共采用了4个抽水孔（Y22、Y23、Y25和Y29）和2个坑内观测孔（Y24和Y30）、4个坑外观测井（K12、K13、K5、K7），其中Y29为主观测孔。抽水试验工作于2015年4月25日开始，于4月30日结束；水位回复2015年5月1日开始，于5月3日结束。一、目的、任务（一）目的根据本工程勘察报告第层地基土层面埋深较浅，且土层含砂性较强、富水量丰富，且承压水对基坑大底板有突涌危险。因而本次抽水试验的目的是：1、通过抽水试验和调研，查明第层承压含水层埋深及试验期间承压水水头高度，提供本场地不需要降承压水的临界开挖深度；2、通过抽水试验，求取第层水文地质参数（包含渗透系数、导压系数、导水系数等）；3、测定单井实际涌水量，测定涌水量与水位降深的关系曲线；4、通过抽水试验，计算减压降水时降压井影响半径及降压井的插入深度；5、通过抽水试验，为基坑围护结构及降水设计提供设计依据或建议。（二）任务根据抽水试验目的和试验要求，本次工作主要任务有：1、抽水井的抽水量；2、层承压含水层的实测水头；3、抽水试验水文地质参数的计算；4、分层沉降监测点的布置及抽水期间沉降监测；5、回灌井是否启用；二、完成工作量及工作方法(一)完成工作量。1、完成拟建场地承压水位变化调研；2、完成单井抽水求参试验。(二)工作方法1、试验场地的抽水试验孔采用正循环钻机。2、通过本工程观测井实测，结合对周边工程承压水位调研，测得本场地承压水位埋深值。3、水文地质参数计算，根据试验资料采用非稳定流求参方法应用Aquifer Test软件对数据进行水文地质参数的求解，根据各试验场区的补给排泄边界条件、地下水类型、抽水试验井的性质、布井方式等一系列水文地质条件，结合规范中有关计算公式的适用条件进行含水层水文参数和相应的等效影响半径的计算。三、抽水试验执行的技术标准1、基坑围护设计的有关资料；2、本项目岩土工程勘察报告；3、供水水文地质勘察规范（GB50027-2001）；4、供水管井技术规范（GB50296-99）；5、建筑与市政降水工程技术规范（JCJ/T111-98）。四、完成成果本次工作成果主要为宝山顾村镇C-5单元C2-3、C2-5地块项目抽水试验报告。第一章 自然地理概况一、地理位置拟建宝山顾村镇C-5单元C2-3、C2-5地块项目工程位于位于上海市宝山顾村镇，北临潘广路，东临丹霞山路，南接沪联路，西临陆翔路。基坑平面如下图：基坑剖面 二、地形地貌上海位于东海之滨，长江入海口，属长江三角洲冲淤积平原。本场地地貌类型属滨海平原地貌。进场勘探时，场地较平整，本工程自然地面相对标高-0.70m。第二章 区域地质及水文地质条件第一节 区域地质条件1、地质条件：经本次勘察揭露，本区间地基土在勘探深度范围内均为第四纪松散沉积物，属第四系滨海平原地基土沉积层，主要由饱和粘性土、粉性土以及砂土组成，一般具有成层分布特点。拟建场地地层分布具体有以下特点：1)、第1层杂填土，含大量碎石、砖块等建筑垃圾，局部有块石分布，土质不均，局部有多层原地坪和地梁老基础分布。第2层浜填土，含有机质，位于暗浜底部。2)、第1层褐黄色粉质粘土，含氧化铁斑点和有机质，土质不均，随深度增加土质逐渐变软，呈可塑软塑状。第2层灰黄色粘质粉土，含云母，局部夹粘性土，土质不均，呈软塑状，高等压缩性。3)、第层灰色淤泥质粉质粘土，含云母、有机质，局部夹粉土，土质不均，呈流塑状态，高等压缩性。4)、第层灰色淤泥质粘土，含云母、有机质、贝壳碎屑，局部夹粉砂质团块，土质较均匀，呈流塑状，高等压缩性。5)、第层暗绿-草黄色粉质粘土，含氧化铁斑点结核，土质较均，呈可塑状态，中等压缩性。6）、第1层草黄色砂质粉土，含云母，局部夹薄层粘性土，土质不均，呈饱和状态，中等压缩性。第2层灰黄-灰色粉砂，含云母夹石英，砂性土为主，土质不均，呈密实（可塑）状态，中等压缩性，土质较好。该层普遍分布且厚度较大。第二节 水文地质条件（地勘报告）一、地下水上海地区的地下水，主要有浅部土层的潜水、部分地区中部土层中的微承压水和深部粉性土、砂土层中的承压水，对于本工程拟建场地内各种类型含水层的分布特征详述如下：A：潜水上海地区浅部土层中的潜水，年平均地下水位离地表面0.50.7m，低地下水埋深为地表面下1.5m。由于潜水与大气降雨关系十分密切，故水位呈季节性波动，因此潜水水位高低主要取决于降雨量的大小和雨期持续时间。本次勘察期间测得钻孔中地下水稳定水位埋深约1.001.80m，相应绝对高程为3.103.42m，设计可按安全原则选择相应的水位埋深。B:承压水含水层经勘察，拟建场地内分布第、层砂土层，该二层土层赋存地下水水量丰富。据上海地区已有工程的长期水位观测资料，承压含水层水位低于潜水位，年呈周期性变化，承压水的水位埋深一般在3.0m12.0m。本工程根据实测的承压水水位（W1孔）观测资料， 测得的承压水稳定水头埋深约为3.653.86m。本工程拟建地下车库基坑开挖时，赋存在层中的地下水存在突涌可能性，而深部2-1层所含承压水对基坑开挖一般无影响，层土中所含承压水对基坑开挖一般也无影响。二、地下水的补给、径流、排泄条件对本场地有影响的承压水主要赋存于第层土中，该地区承压含水层，含水层富水性较丰富，水力坡度较小，地下水渗流速度较快。含水层的补给以侧向径流补给为主，排泄主要是人工开采和侧向径流流出。第三章 抽水试验第一节 水文地质钻探一、井孔选择根据甲方要求及对本工程岩土工程勘察报告中水文地质条件的分析，抽水试验井及场地尽量选在具有一定水文地质特点的、有施工条件的、不影响未来施工场地部位设置，其次布置在建设场地内，不会对重要保护建筑和文物产生不良地质作用，最后布置在排水便利范围内。根据以上原则，在场地内外共计选择3眼试验井，以三角型分布。考虑完整井非稳定流抽水试验要求、水文地质条件和工程实际情况：在基坑有相对性地选择布置一组试验井。各试验井的井身结构见下表(表3.1)。试验井性质含水层编号井深（m）滤水管位置井径(mm)抽水井层Y22261925650Y23261925650Y25261925650Y29261925650观测井层Y24261925650Y30261925650K5261925650K7261925650K12261925650、水文地质钻探工作抽水试验井采用正循环钻机开凿成井，成井后用310m3/h潜水泵进行洗井，洗至水清砂净。第二节 抽水试验一、试验场情况试验井位于场地内，主抽水井和观测井直线形排列（见附图），试验场地内排水、用电基本正常，满足试验要求，可以很好的开展试验工作。二、试验场水文地质概况根据工程详勘资料和在钻探过程中采取的岩心进行综合分析，试验目的层为第层为黄-灰色砂质粉土层，埋深19.026.0m；三、试验设备本次抽水试验采用QDX3-32/1.1型深井潜水泵，额定流量为3m3/h，潜水泵在井内深度为井口以下23m,出水量测量采用小口径水表，水位观测采用水位计。四、试验项目(一)单孔抽水试验第一次在单井抽水试验中，以Y25井和Y29井为主抽水井，Y24和Y30为坑内主观测井、K5和K12为坑外主观测孔，分别进行2个流量的抽水试验，每个流量抽水时间不小于24小时，期间观测K12、K13、K5、K7的水位变化。水位恢复时间24小时，利用抽水试验中观测孔资料求取水文地质参数。 (二)群井抽水试验在群井抽水试验中，以Y22、Y23、Y24和Y29井为抽水井，K13和K5为观测井，分别进行3个流量的抽水试验，每个流量抽水时间不小于24小时，水位恢复时间24小时，利用抽水试验中观测孔资料求取水文地质参数。 (三)试验要求上述观测过程中，抽水井和观测井的测量频率均满足非稳定流抽水的规范要求，在主孔抽水开始的同一时间使用水位计记录观测孔数据，记录频率为30秒一次，恢复试验的观测频率相同，抽水孔动水位观测按抽水开始后的1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、90、120、150、180、210、240分钟进行观测，240分钟后每隔1小时观测一次，960分钟后每隔2小时观测一次。采用独立水表进行抽水井水量测量。上述试验均按GB50027-2001供水水文地质勘察规范进行。五、抽水试验本次抽水试验的主要任务是计算场地内含水层的渗透系数K、导水系数及弹性释水系数，为基坑设计和工程降水设计提供依据。抽水试验情况介绍：本次抽水试验从2015年4月29日8时开始4月30日8时结束，从2015年4月30日8时开始5月1日8时进行了落程和恢复试验，然后即转入室内进行资料整理、数据计算和编写报告工作。第三节 抽水试验观测孔动态本工程的抽水试验主要任务是计算该地区水文地质参数，为工程设计、降水设计提供参数。一、初始水位量测抽水试验之前，在4月2124日测量含水层的水位详见表3-2：表3-2. 含水层初始水位井 号Y24Y30K5K13初始水位深度（m）-1.58-1.62-1.54-1.78二、大流量抽水试验抽水试验孔成井后，抽水井下入QDX3-32/1.1型深井潜水泵进行抽水，该泵额定出水量3m3/h，实际出水量约2.52 m3/h。抽水同时对Y25、K13观测孔进行地下水位动态观测，抽水试验数据成果见图3-1。 图3-1抽水试验观测孔降深时间图三、小流量抽水试验抽水试验孔成井后，抽水井下入QDX1.5-26/0.55型深井潜水泵进行抽水，该泵额定出水量1.5m3/h，实际出水量约1.2m3/h。抽水同时对Y25、K13观测孔进行地下水位动态观测，抽水试验数据成果见图3-2。图3-2抽水试验观测孔降深时间图从抽水井和各观测孔s-t历时曲线（图3-1、图3-2）可看出，抽水时水位明显下降，24小时以后地下水位趋于稳定，然后进行恢复水位观测，地下水位恢复24小时左右已趋于稳定,经过24小时后水位基本能恢复到静止水位。从以上降深时间图历时曲线可看出，在一定时间后观测孔和抽水井的水位基本达到稳定，该井获得了理想的抽水试验资料。第四节 抽水试验参数计算水文地质参数是根据稳定流与非稳定流抽水试验数据计算求得。含水层渗透系数是根据试验井抽水试验的具体水文地质条件，选择相应方法进行计算对比确定。影响半径通过观测孔用稳定流计算公式求得。一、参数计算原则1、利用现场实际观测资料计算水文地质参数；2、参数计算方法符合降水场地的水文地质条件；3、综合考虑多个观测孔的计算结果，取平均值。二、参数计算内容1、流量与降深关系；2、含水层水文地质参数；3、不同流量的影响半径。三、计算理论本次抽水试验的含水层较薄，布井设计时使用了完整井，因此水文参数计算应该采用定流量、完整井、非稳定流的承压含水层Theis方法。1、理论公式Theis推导解析法的降深方程为：以上给定u的具体定义，积分部分称为井函数，W(u)用Taylor级数表示如下：使用函数，方程变为：Y轴的w(u)和X轴上的1/u的双对数曲线通常称为泰斯曲线，根据X轴上的t或者t/r2和Y轴上的降深s绘制曲线，通过观测数据绘制的降深线与泰斯曲线匹配完成数据分析（见泰斯曲线示意图32）。图3-2 泰斯曲线示意图 泰斯公式适用条件如图3-3所示：图3-3泰斯公式适用条件示意图泰斯公式假设如下：承压含水层，侧向无限延伸；抽水影响区域含水层等厚、均质、各项同性，井径无限小；抽水前潜水面水平；完整井、定流量抽水；水头下降引起的地下水从储存量中的释放是瞬间完成。数据需求：观测井的降深时间数据；抽水井到观测井的有限距离；抽水量（恒定）。四、Aquifer Test软件介绍根据抽水试验所用的公式，本次应用Aquifer Test软件对数据进行水文地质参数的求解，Aquifer Test软件是目前最流行对抽水试验进行图形分析和报告的软件。Aquifer Test软件具有使用灵活、界面友好特点，对于水文地质学家，由水文地质专家设计的Aquifer Test软件能提供用来有效处理水文抽水试验结果所需的所有工具，并且对数据分析能选择所有解析法中最常用的一种方法。Aquifer Test有以下功能：能在Windows 95/98/2000 32位应用环境中运行；容易使用，界面友好；能处理在潜水、承压水、渗漏的承压水和裂隙含水层中的试验数据；规范的报告模块，并且能嵌入用户设计的报告；解析方案向导帮助用户选择适当的数据分析方法对于同一数据集，容易创建和比较多个分析方法；能以ASCII文件插入井位置和图形；支持.dxf和*.bmp图像的位置图；支持Windows剪贴板的剪切和粘贴数据和直接向工程报告中输出图形；以图形文件（.bmp,.jpg,.wmf,.eml）导出分析图形;无数的快捷键来加快程序定位；单位转换；对于抽水试验，能提供以下解决方法：Theis(1935);Cooper-Jacob Time-Drawdown(1946);Cooper-Jacob Distance-Drawdown(1946);Cooper-Jacob TimeDistance-Drawdown(1946);Hantush-Jacob(1955);Neuman(1975);Moench(1993);Moench Fracture Flow(1984);Theis Steptest (1935);Theis Recovery (1935);Hantush-Bierschenk Well Loss;Specific Capacity Test;Theis Prediction;附件附件1：大流量Theis拟合曲线图Y24观测井拟合曲线Y24观测井拟合曲线K5观测井拟合曲线K5观测井拟合曲线附件2：小流量Theis拟合曲线图Y24观测井拟合曲线Y24观测井拟合曲线K5观测井拟合曲线K5观测井拟合曲线五、水文地质参数计算1、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。本次抽水试验的降深与流量关系曲线见图3-3：表3-3.抽水井的降深与流量关系Q(t/h)井号水位降深（m）备注大流量试验2.52Y13-4.93观测井K4-2.13观测井K1-2.21观测井小流量试验1.2Y13-4.60观测井K4-2.01观测井K1-2.11观测井2、水文地质参数根据Theis方法计算含水层水文地质参数平均值见表3-4表3.4 含水层水文地质参数试验类型井号渗透系数K贮水率Ss1/m导水系数T m2/d导压系数a m2/d(m/d)(cm/s)大流量Y131.25E+001.45E-033.43E-031.74E+013.64E+021.29E+001.49E-031.81E+01K41.28E+001.48E-031.25E-031.79E+011.02E+031.30E+001.50E-031.82E+01小流量Y131.43E+001.66E-032.33E-031.71E+016.14E+021.40E+001.62E-031.84E+01K41.34E+001.55E-031.20E-031.88E+011.12E+031.35E+001.56E-031.74E+00平均值1.33E+001.54E-032.05E-031.60E+017.80E+023、影响半径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”的，但是习惯上引入稳定流的影响半径概念，本工程布置了两个以上的观测孔，计算影响半径R时采用以下公式:其中：R：影响半径（m） r1 、r2两个观测孔距离抽水井间距（m） s1、s2对应两个观测孔处的水位降深（m）根据计算不同流量影响半径为下表：表3.6不同流量下的影响半径流量Q(t/h)2.521.2影响半径R(m)150100六、分层沉降数据大流量单井抽水试验阶段对抽水试验区外分层土体沉降监测点进行监测，由于分层沉降点离抽水井距离较远，且单井抽水实验时间较短，则分层沉降监测点基本上没有变化，其沉降曲线如下图3-43-5。图3-4 F1分层土体沉降随时间变化曲线图3-5 F2分层土体沉降随时间变化曲线第四章 基坑底板的稳定性计算一、基坑底板稳定性验算 在基坑内需对第层承压含水层进行验算。 基坑底板的稳定条件：基坑底板至承压含水层顶板间的土压力应大于承压水的顶托力，即：sih / FswH 式中：h 基坑底至承压含水层顶板间距离（m）；si 基坑底至承压含水层顶板间的各层土的重度（kN/m3），取16.6kN/m3；H 承压水头高度至承压含水层顶板的距离（m）； w 水的重度（kN/m3），取10kN/m3； Fs 抗承压水头稳定性安全系数，按照基坑工程设计规程（DGJ08-61-97）取1.05。二、稳定性计算本工程基坑开挖深度较大，地下二层（A2区除外），基坑开挖深度约为10.25米和13.75米（电梯井暂定深度），需考虑承压水顶托力对基坑底板稳定性的影响，进行稳定性验算，防止高水头承压水从最不利点产生突涌，对基坑造成危害。基坑底板安全稳定性，可按下式进行验算。hss Fwhw式中：F基坑底面突涌安全系数（取1.05）；hs基坑底面至承压含水层顶板之间的距离（m），计算时，承压含水层顶板埋深取最小值（m）；hw承压含水层顶板以上的承压水头高度（m）；s基坑底面至承压含水层顶板之间的土的层厚加权平均重度，取18.0N/m3；w地下水的重度（取10.0kN/m3）。 根据本工程岩土工程勘察报告，承压水含水层层顶最浅埋深为18.80m，承压水头取3.65米。当承压含水层顶板处上覆土压力等于承压水的顶托压力（安全系数为1.05）时，可计算出临界开挖深度（即需要开始降压的开挖深度），即：Fwhw hss 基坑挖深为10.25米和13.75米（电梯井），承压含水层埋深取最不利工况的18.8m，承压水头取3.65米（取最不利工况的数据组合）。当挖深10.25米普通区域时承压含水层上覆土压力计算:Hs（18.8 10.25）18153.9kPa承压水的顶托力：hw（18.8 3.65）10151.5kPa安全系数：153.9kPa/151.5kPa1.01（1.011.05）故本标高区域的基坑开挖时是不安全的，验算出的安全系数1.01小于标准的1.05。当电梯井深坑挖深13.75米区域时承压含水层上覆土压力计算:Hs（18.8 13.75）1890.9kPa承压水的顶托力：hw（18.8 3.65）10151.5kPa安全系数：90.9kPa/151.5kPa0.60（0.601.05）故本标高区域（电梯井处）的基坑开挖时是不安全的，验算出的安全系数0.60小于标准的1.05。对于承压水含水层，本工程开挖临界深度确定： 1.0510 (18.8-3.65)（18.8-h0）18.0则 h09.96m即：静止承压水位埋深在3.65m的情况下，当基坑开挖深度大于9.96m时，需降低承压水水位，深坑水位最深应降至10.14米以下，即可确保基坑的安全开挖。根据地勘报告提供的资料，层初始水位埋深按3.65m考虑，根据上式计算，开挖深度hs对应的承压水安全水位埋深D，详见下表： 表 基坑开挖深度hs与安全水头埋深D对应关系表序号开挖区域基坑开挖深度（相对标高）(m)安全水位埋深(m)水位降深(m)1第一道支撑底1.90（-2.60）/2第二道支撑底6.90（-7.60）/3垫层底10.25（-10.95）4.150.504塔楼电梯井13.75（-14.45）10.146.49在开挖到最后一层土前要开启减压井，将水位控制在10.14m以下，能够确保不会突涌。降水时必须注意一些不确定性的风险：坑内深层承压水勘察孔，围护的渗漏事故，坑内深层监测孔等，所以要求坑内降水最大能力能够将承压水位控制在基坑成以下1.0m为宜。根据以上计算可知，本工程需布设34口减压井（含7口承压水观测井）。（见平面图）通过计算若初始水头埋深为3.65m时，当基坑开挖到10.25 m时，上覆土的压力为153.9kpa，基坑大底板处于临界状态，要开启适当的减压井；当基坑开挖到13.75 m时，上覆土的压力为90.9kpa，基坑大底板处于危险性状态；需陆续开启降压井，以保证基坑的安全开挖；试验期间通过调研和实测，第层承压水头在3.65m，后期降水井设计计算时可按此水头计算。第五章 结论及建议一、结论通过本次详细水文地质调查及单井抽水试验成果，查明了本地区内各含水层的水文地质参数、地下水类型等，详见表5.1。1、本场区与工程降水施工有关的含水层为：第层灰色砂质粉土含水层。基坑局部深坑工程施工需对第层进