南京禄口国际机场二期抽水试验报告(927).doc

南京禄口国际机场二期工程交通中心及停车楼基础工程（H2-1+H3-1）标段）抽水试验报告江苏省地质工程有限公司二零一一年九月南京禄口国际机场二期工程交通中心及停车楼基础工程（H2-1+H3-1）标段）抽水试验报告项目负责人：尤善清编 写 人：徐光途技术负责人：曹海明审 核 人：唐兴元总 工 程师：戴根宝总 经 理：俞正尤目 录1 前言11.1工程概况 .11.2目的和任务 .11.3工作依据 .21.4工作概况 .22水文地质概况.32.1地形地貌 32.2水文地质条件 .33 抽水试验及其质量评价. 53.1试验井布置及施工. 53.2抽水试验方法、要求 73.3试验井坐标及静止水位. 73.4抽水试验成果 84 水文地质参数计算 .124.1渗透系数（K）的计算 .124.2影响半径（R）的计算 .145 水文地质参数的分析与选用 .145.1水文地质参数的分析 145.2水文地质参数的选用 146 基坑降水方案 .146.1基坑涌水量的计算 147 结论 16南京禄口国际机场二期抽水试验报告1 前言1.1工程概况南京禄口国际机场位于南京市东南部，距市中心直线距离为35.8km，为满足预测2020年航空业务量的要求将建设二期工程，在现有跑道南侧间距2000m处建设长度为3600m、宽60m的第二跑道，航站楼等级指标为4F。新建T2旅客航站楼，面积为20万平方米，工程用地5982亩。本标段的主要工程任务为机场二期工程交通中心、停车楼、地铁车站等三部分降水工程的施工。本项目基坑开挖较深，其中，交通中心基坑面积（除地铁车站外）约为3万平方米，基坑挖深6.211.0m；停车楼基坑面积（除地铁车站）约5.3万平方米，基坑挖深9.85m；地铁车站普遍区域基坑挖深约15.8716.89m，端头井区域挖深17.718.5m，西侧设备风道区域落深区域挖深12.8m，东侧风室区域挖深9.5m。施工区域的平面布置图（包括施工便道及场区预留施工通道、钢筋加工场、钢结构加工场、电力线布置线路图），详见附件一施工区平面布置图所示。施工区地理位置图如图1所示。图1 场区地理位置图1.2目的和任务本次抽水试验工程的目的是为南京禄口机场二期工程交通中心、停车楼、地铁车站等三部分基础工程的基础设计、施工提供所必需的水文地质资料，主要任务如下：（1）查明20m以浅地层结构，含水层的分布发育特征； （2）通过抽水试验，计算目的含水层的渗透系数、影响半径等水文地质参数； （3）结合本工程特点，提出施工降水方案建议。1.3工作依据本次工作主要执行以下规范、规程：供水水文地质勘察规范(GB50027-2001)；供水管井技术规范（GB50296-99）；供水水文地质手册（第一版）；水文地质手册（第一版）；以及南京禄口机场停车楼详勘报告、南京禄口机场交通中心及附属楼详勘报告。1.4工作概况 9月3日测量定位和组织材料进场。，9月4日开始施工， 9月6日第一组抽水试验井施工完毕（1个抽水井，2个观测井），9月7日开始正式抽水，完成第一组抽水试验工作；第二组从9月15日开始施工，9月20日第二组抽水试验井施工完毕（1个抽水井，2个观测井），至9月21日第二组抽水试验结束。本次抽水试验工程完成的主要工作量见表1。抽水试验完成工作量统计表 表1项 目数量抽水主井井数（口）2进尺（m）40观测井井数（口）4进尺（m）80抽水试验组数（组）2降深（次）2历时（小时）24172 水文地质概况2.1地形地貌停车楼、交通中心及附属建筑物主要位于一期围界内，场地原始地貌由于建设一期项目，已经改造整平，现一般为13.515.5m左右，原地貌类型主要为丘陵岗地。2.2水文地质条件2.2.1场区地层根据工程地质勘察资料，本场地地层主要特征如下。（1）全新统（Q4）1杂填土：褐黄灰色，松散稍密，由粉质粘土混建筑垃圾，主要分布于原水泥路面。层厚0.55.2m；2素填土：褐黄灰色，软可塑，局部硬塑，由粉质粘土混少量碎砖、碎石填积，场地普遍分布。层顶埋深0.03.2m，层厚0.78.0m；（2）上更新统（Q3）1粘土、粉质粘土：褐黄色，可硬塑，夹铁锰结核及灰白色粘土条。切面较光滑，韧性、干强度中等偏高。该层多数埋深较浅，层顶埋深在地表以下0.83.0m，局部层顶埋深较厚为9.0m，该层厚度为1.810.7m。残积土：褐黄色，可塑，夹风化岩碎屑，由母岩风化而成，遇水软化。切面稍有光滑，韧性、干强度中等。该层层厚0.41.9m；（3）基岩侏罗系龙王山组(J3l)1全风化安山（角砾）岩：灰黄紫灰色，风化强烈，呈土状，遇水软化，手可捏碎，间夹全风化岩碎块。揭露厚度0.27.6m 左右；2强风化安山（角砾）岩：灰黄紫灰色，风化强烈，呈碎块状，局部短柱状，遇水软化，间夹中风化岩碎块，锤击声闷，手可掰断。揭露厚度0.511.5m；2a强风化安山（角砾）岩：灰黄紫灰色，呈碎块状，局部短柱状，遇水软化，锤击声稍脆闷，手不易断。该层位于强风化层中，呈不规则分布，揭露厚度0.59.8m；3中风化安山（角砾）岩：灰黄灰色，岩质软硬不均，以软岩较硬岩为主。岩体裂隙发育，呈短柱状态、柱状，少量呈碎块状，锤击声脆，锤击不易碎。埋藏深度起伏较大，一般在5.820.0m。层厚为1.08.7m。3b中风化安山（角砾）岩（破碎）：灰黄灰色，岩质以软岩较硬岩为主。岩体裂隙发育，较为破碎，呈呈碎块状、块状，锤击声脆，锤击不易碎。一般位于3层中，揭示层厚为1.26.9m。典型的地质剖面图如图2所示。（a）剖面7-7平行于地铁车站（b）剖面28-28垂直于地铁车站图2 地质剖面图2.2.2地表水本区年平均降雨量约890mm左右，降雨多集中在夏、秋两季。地表水系发育，均与长江连通。 2.2.3地下水类型交通中心及附属建筑物主要位于一期围界内侧，场地原始地貌已经被改造，现地面相对较平坦，无水塘、河沟地表水体等分布。场地在勘察深度范围内地下水主要为赋存于第四系全新统（2素填土、1粉质粘土）及上更新统1粉质粘土中的上层滞水孔隙潜水、安山（角砾）岩中的风化裂隙水、安山（角砾）岩中的基岩裂隙水。地下水最高水位一般在78月份，最低水位多出现在旱季12月份至翌年3月份。2011年3月量测的地下水稳定水位在地面下0.62.5m，地下水位随季节性变化，年变化幅度在1.0m左右。3 抽水试验及其质量评价3.1试验井布置及施工3.1.1试验井布置因抽水试验区面积大，结合基坑工程特点的分析，我们布置了2组抽水试验井。每组分别设抽水井1个，观测井2个。见图3。图3 抽水试验井工作布置图本次抽水试验井位置采用全站仪定位。平面坐标采用1954年北京坐标系，高程系统采用1985年国家高程基准。高程误差不超过0.01m。3.1.2试验井施工及成井结构本次施工设备采用SPJ-200型水井钻机及配套机具进行抽水井、观测井施工。主井和观测井分别采用450mm、250mm三翼螺旋钻头和合金钻头施工，一次性成孔。循环液采用自造浆，泥浆较稀，利于洗井，试验井参数见表2。抽水试验井参数表 表2井号钻孔孔径（mm）井深（m）井径（mm）过滤管长度（m）填砾厚度（m）JS0145020273720G125020140920G225020140920JS0245020273720G325020140920G4250201409203.1.2.2施工方法抽水主井、观测孔均采用钢管作为井管(实管、滤水管)，均为完整井。滤水管采用60目土工砂布包扎。下管时，用钻机垂直提吊井管下入孔内，使其位于钻孔中心；在井管上分段包扎导正木，保证井管在孔中居中。滤料采用砾砂（13mm），颗粒均匀，不含泥质杂物。填砾厚度：抽水主井20m，观测孔20m。井管下完后，先将选配好滤料砾砂采用动水方式均匀投入井管环状间隙，滤料砾砂填至地表。井管和滤料下完后，主井采用活塞、水泵联合洗井法，及时进行了洗井，直到水清砂净为止。洗井结束后，进行了试验性抽水，其降深逐渐增大，达到最大降深后的持续时间不少于2小时。试验性抽水主要目的是确定稳定流抽水的最大降深。试验性抽水过程中，同时观测抽水井、观测井水位变化情况。结果表明，本次施工的试验井由于水量很小，第一口观测井略有反映外，第二口观测井基本没反映，这说明在该区域水量非常小。3.2抽水试验方法、要求3.2.1本次主要采用稳定流方法进行试验，同时结合非稳定流法计算要求进行观测。3.2.2水位测量使用电测绳水位仪，抽水井和观测井中的水位测量精确到厘米。涌水量采用水表计量。见图4图43.2.3抽水降深：由于水量很小，因此就进行了一次抽水降深和恢复水位观测试验。3.2.4静水位观测：在试验性抽水结束后、正式抽水前，观测静止水位。观测时间间隔：每30min观测1次，2h内变幅不大于2cm,且无持续上升或下降趋势，视为稳定。取最后四个测点的水位平均值作为静止水位值。3.2.5动水位、涌水量观测对抽水井、观测井水位的观测在正式抽水试验开始后按0.5、1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各观测一次，以后每隔30min观测一次(当水位稳定后，延长至1小时观测1次)，直到水位稳定。对抽水井出水量，在正式抽水试验开始后第5、10、15、20、30、40、50、60min各观测一次，以后每隔30min观测一次，直到水位稳定。 3.2.6 抽水试验稳定标准稳定标准：水位和涌水量同时趋于稳定，抽水井水位波动值不超过水位降低值的1%，涌水量波动值（最大与最小涌水量之差）不超过平均流量的5%；最远观测孔的水位波动值小于2cm。水位和水量只在上述范围内波动，没有持续上升或下降的趋势，视为稳定。3.2.7恢复水位观测抽水试验结束后，立即进行了恢复水位观测。抽水井、观测井在抽水停止后第0.5、1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min 各测一次，以后每30min测量一次，直至完全恢复。恢复水位稳定标准与静止水位观测要求相同，并与抽水前静止水位进行比较。3.3试验井坐标及静止水位施工完成的试验井位置采用全站仪测定其坐标位置，静止水位采用电测绳水位仪测定，结果见表3。试验井坐标及静止水位成果表 表3孔号JS01G1G2JS02G3G4孔口标高(m)4.404.484.805.406.487.80水位埋深(m)2.102.102.203.874.665.03水位标高(m)2.302.382.281.531.821.773.4抽水试验结果本次抽水试验共进行两个降深，试验时间为2011年9月7日9:179月7日,21:17，降深为11.68m，出水量分别为0.34 m3/h。2011年9月21日12:032011年9月21日18:03，降深为11.83m，出水量分别为0.71 m3/h。抽水历时曲线见下图：水位恢复历时曲线见下图：4 水文地质参数计算4.1渗透系数（K）的计算 抽水试验数据见下表4： 表4序号JS01G1Q(m3/h)埋深(m)降深(m)埋深(m)降深(m)13.5711.681.6890.090.34JS02G323.8711.830.71 (1)采用稳定流求参：承压水非完整井(含水层上部)单井渗透系数计算公式： =1.6承压水非完整井（含水层上部）多孔渗透系数计算公式为：其中：K渗透系数（m/d）Q涌水量（m3/d）r1、r2抽水孔至观测孔之间的距离（m）S1、S2观测孔内的水位降深（m）l过滤器有效长度（m）代入数据，计算结果见下： 承压完整井单井孔号QlraSK(m/d)JS010.346.50.13651.611.680.074JS020.716.50.13651.611.830.156 承压完整井带一个观测井孔号SwS1rwr1QLK(m/d)JS01/G111.680.090.136550.346.50.062 (2)采用非稳定流求参 直线解析法在抽水流量为定值时。且观测井距抽水井的距离r已测定后，公式反映了降深和时间是对数函数关系，绘在单对数纸上应是一条直线。设在t1、t2时测得观测井的水位降深为S1、S2，则有：解上两式得 当取t2=10t1时，则有： 再根据公式K=T/M求得承压水含水层的渗透系数。孔号QMt1t2S1S2K(m/d)G10.344002200.010.050.093 水位恢复法（两点法）设在水位开始恢复后t1、t2时测得观测井的水位降深为S1、S2，当u0.1时，则有 所以由K=T/M可得到所求的含水层渗透系数K：孔号QMt1t2S1S2K(m/d)G10.344002200.010.040.124从计算结果来看，用抽水井参与计算得数值均偏小，因此计算结果比实际偏小，将以上各种算法累加求和，取其平均值为0.088m/d4.2影响半径（R）的计算根据供水水文地质手册（第二册）有两个观测孔计算承压含水层影响半径的公式： 其中：R影响半径（m）S1、S2观测孔内水位降深（m）r1、r2抽水孔至观测孔之间的距离（m）由观测孔抽水资料及水位恢复曲线得知，其影响半径在510米之间，因为G2孔的水位基本不受抽水孔的影响，基本可以忽略，取其影响半径为7米。5 水文地质参数的分析与选用5.1水文地质参数的分析计算表明：针对拟建基坑区的水文地质条件，选择不同的数学计算公式，所计算的结果存在一定的差异：渗透系数 K在0.0620.124m/d范围内，影响半径R在510m范围内；根据水文地质勘察资料，含水层主要为基岩孔隙水和上层滞水，水量很小，渗透系数很小，影响半径也很小。5.2水文地质参数的选用根据地区经验值，并综合基坑区的地层岩性特征等条件，剔除其中的异常值，求得渗透系数 K平均值为0.088m/d；含水层影响半径R并不是固定不变的，