朱軍

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地質(zhì)路基處，陜西西安710043)

地下水初見水位與穩(wěn)定水位探討

朱軍

(中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地質(zhì)路基處，陜西西安710043)

目前在巖土工程勘察中對(duì)地下水初見水位和穩(wěn)定水位的認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一，實(shí)際勘察中難免存在一些不正確的做法。本文首先梳理了現(xiàn)行規(guī)范對(duì)地下水初見水位和穩(wěn)定水位的定義及測量方法，其次以太原軌道交通2號(hào)線勘察中遇到的實(shí)際問題為基礎(chǔ)，對(duì)鉆探過程中地下水初見水位和穩(wěn)定水位的測量作了一些探索和總結(jié)，提出了可行性強(qiáng)的測量地下水初見水位和穩(wěn)定水位的方法，對(duì)現(xiàn)階段軌道交通勘察具有一定的借鑒作用。

地下水 初見水位 穩(wěn)定水位 勘察

1 地下水初見水位、穩(wěn)定水位的定義

地下水對(duì)軌道交通工程的影響極大，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的抗浮水位、防水水位及設(shè)防水位等參數(shù)均與地下水初見水位和穩(wěn)定水位有關(guān)聯(lián)，準(zhǔn)確量測地下水水位意義重大。

《鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程》(TB 10049—2004)對(duì)初見水位的定義為當(dāng)鉆孔揭露含水層時(shí)，初次發(fā)現(xiàn)的地下水面高程［1］?！兜叵妈F路輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50307—1999)8.3.2條文說明有不同的表述:初見水位的量測，一般在工程勘察中從鉆具帶上土樣觀測，土樣由濕到很濕帶水時(shí)的標(biāo)高，即為初見水位。由濕到很濕的表述概念不是很清楚。目前新的《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50307—2012)已經(jīng)取消了該條，而是規(guī)定勘察時(shí)遇地下水應(yīng)量測水位，當(dāng)場地存在對(duì)工程有影響的多層含水層時(shí)，應(yīng)分層量測(10.3.2)［2］。

關(guān)于穩(wěn)定水位的認(rèn)識(shí)比較統(tǒng)一，《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021—2009版)7.2.2和7.2.3條文說明規(guī)定，穩(wěn)定水位是指鉆探時(shí)的水位經(jīng)過一定時(shí)間恢復(fù)到天然狀態(tài)后的水位［3］。由于地下水位恢復(fù)到天然狀態(tài)的時(shí)間長短受含水層滲透性影響顯著，《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50307—2012)同時(shí)規(guī)定，穩(wěn)定水位從停鉆到量測的時(shí)間:砂土和碎石類土不宜少于0.5 h，粉土和黏性土不宜少于8 h。

從各類規(guī)范中可以看出，對(duì)于初見水位和穩(wěn)定水位的定義已經(jīng)比較清晰，對(duì)穩(wěn)定水位的測量規(guī)范中有明確的規(guī)定。實(shí)際鉆探過程中如何正確測量初見水位有不同的認(rèn)識(shí)，尤蘇南［4］探討了關(guān)于初見水位的不同觀點(diǎn)及測量方法，并認(rèn)為鉆進(jìn)過程中遇到地下水位時(shí)立即停鉆測得的地下水位是初見水位，這與文獻(xiàn)［1］初見水位的定義亦是一致的。

本文依據(jù)規(guī)范規(guī)定，結(jié)合太原市軌道交通2號(hào)線勘察情況，進(jìn)一步探討了地下水初見水文和穩(wěn)定水位在鉆探過程中的測量方法，避免了實(shí)際工作中錯(cuò)誤的做法，提高了勘察質(zhì)量，加深了對(duì)該問題的認(rèn)識(shí)。

2 太原市軌道交通2 號(hào)線勘察概況

2.1 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

工程涉及的主要地層為第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)地層。第四系全新統(tǒng)廣泛分布于地表，主要有填土、粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土及細(xì)砂、中砂、卵石土等，一級(jí)階地該組地層總厚度約15～30 m，河漫灘該組地層總厚度約15～25 m。第四系上更新統(tǒng)主要有粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂、中粗砂、礫砂、卵石土等，一級(jí)階地該組地層總厚度約30～40 m，河漫灘該組地層總厚度約25～40 m。

沿線地下水可分為第四系松散層孔隙潛水和微承壓水?？紫稘撍畬訛榈谒南等陆y(tǒng)沖積粉土及砂、礫石層。漫灘區(qū)潛水埋深一般2～5 m，一級(jí)階地埋深3～7 m，其中澗河以北潛水埋深5～10 m。與線路關(guān)系密切的微承壓水主要為第四系上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)沖積成因的粉土及砂礫石，零星分布，承壓性微弱，底板埋深約30～60 m，總厚度約20～40 m，厚度由北向南、從西向東逐漸變薄，富水性由強(qiáng)變?nèi)?。代表性剖面位置及剖面地質(zhì)圖分別見圖1、圖2。

圖1 W1A-W1B剖面位置

圖2 W1A-W1B剖面(單位:m)

2.2 勘察中地下水初見水位和穩(wěn)定水位存在的問題

地下水的初見水位和穩(wěn)定水位應(yīng)反映勘察期間的即時(shí)水位。而一些勘察單位對(duì)此卻有下述幾點(diǎn)不正確的認(rèn)識(shí)與做法。

1)開孔前不采用泥漿鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)地下水即判定為初見水位。

2)由于開孔至發(fā)現(xiàn)地下水前不采用泥漿鉆進(jìn)，孔壁易坍塌，無法達(dá)到量測地下水初見水位的目的，于是采用跟管(濾水管)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn)地下水即判定為初見水位;鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后終孔，回填，封孔。資料整理中將初見水位視為穩(wěn)定水位或以初見水位為基點(diǎn)，視正負(fù)偏差很小數(shù)值為穩(wěn)定水位。

3)泥漿鉆進(jìn)終孔后，要采用提水筒將孔內(nèi)泥漿提出，待穩(wěn)定一定時(shí)間后所量測的水位為穩(wěn)定水位。但提漿工序占有一定的時(shí)間，勘察工作中有人提出鉆進(jìn)過程中采用清水鉆進(jìn)，鉆孔完畢后可不必提漿，所測得的水位為穩(wěn)定水位。

2.3 初見水位和穩(wěn)定水位測量的正確做法［5-8］

上述2.2種的觀點(diǎn)和做法都是不正確的，同時(shí)也違反現(xiàn)行各類《規(guī)范》的要求。在太原軌道交通2號(hào)線勘探實(shí)施過程中，對(duì)不正確的認(rèn)識(shí)和做法進(jìn)行了糾正，并提出以下見解。

首先初見水位要考慮砂類土透鏡體中的上層滯水，即包氣帶水和細(xì)粒土毛細(xì)管水的爬升高度，細(xì)粒土滲透性能較小，毛細(xì)管水的作用使初見水位高于穩(wěn)定水位的差值較大;同時(shí)毛細(xì)水對(duì)工程也存在影響，如鹽漬土、凍脹土(在太原城市軌道交通工程中，局部地段分布著鹽漬土)。毛細(xì)水的爬升高度是伴隨著土的滲透性能高低而定，需要現(xiàn)場及時(shí)量測，可見初見水位同等重要。

其次施鉆機(jī)組必須配備水位觀測專用設(shè)備，測繩、測鐘和提水筒。鉆進(jìn)過程中注意觀察沖洗液變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)泥漿稀釋或孔口回水增加時(shí)結(jié)合巖芯心部含水量判別初見水位。

終孔后應(yīng)將孔內(nèi)泥漿提凈、沖孔，根據(jù)不同含水層滲透性，待靜止一定時(shí)間后用測鐘測定水位，當(dāng)測定水位波動(dòng)＜2 cm時(shí)，此時(shí)水位即為穩(wěn)定水位。

為了減少工序，提高鉆進(jìn)效率，有人提出采用清水鉆進(jìn)，以規(guī)避鉆孔終孔后，用提筒將孔內(nèi)泥漿提盡這一道工序。

清水鉆進(jìn)引起孔內(nèi)漏水，極易造成孔壁不穩(wěn)定，坍塌、掉塊，形成孔內(nèi)事故的機(jī)率大幅上升，無法完成孔內(nèi)鉆進(jìn)。再則，清水在鉆孔中的作用為冷卻鉆頭，潤滑鉆具，地下有水已失去清水在鉆進(jìn)中的作用，加之由于水分子的作用，砂層極易坍塌，形成不了沖洗液的循環(huán)，易造成孔內(nèi)事故、環(huán)境水污染等且達(dá)不到目的而告終。

3 地下水量測操作的可行性建議

現(xiàn)行《城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范》對(duì)地下水水位的量測要求為分層量測，而每個(gè)鉆孔均采用分層量測，工作量大，且耗費(fèi)時(shí)間較長，工作可行性難度十分大。以下建議可以解決這一棘手問題。

1)首先可以肯定的是每個(gè)鉆孔采用泥漿鉆進(jìn)是正確的。太原軌道交通2號(hào)線沿線地層孔壁易坍塌，往往產(chǎn)生埋鉆等孔內(nèi)事故;而泥漿具有冷卻鉆頭、潤滑鉆具、攜帶巖粉和保護(hù)孔壁的作用，致使鉆進(jìn)可以順利進(jìn)行從而達(dá)到終孔的目的。終孔后采用提水筒提出孔內(nèi)泥漿，待靜止一定時(shí)間后所量測的水位即為穩(wěn)定水位。

2)鉆孔深度范圍內(nèi)有2個(gè)或2個(gè)以上的含水地層，應(yīng)進(jìn)行分層量測地下水位。在鉆穿第一層含水層并進(jìn)行水位觀測后，應(yīng)采用泥球等材料止水，套管隔水，抽干孔內(nèi)存水，再對(duì)下一含水層進(jìn)行水位觀測。穩(wěn)定水位的量測要求每個(gè)工點(diǎn)選擇2～4個(gè)鉆孔，將鉆孔中的泥漿提凈，待72 h后量測地下水的穩(wěn)定水位。

上述操作即能滿足規(guī)范分層量測的要求，實(shí)際工作中可操作性強(qiáng)，符合各階段勘察的精度要求。在太原地鐵2號(hào)線勘察中得到了很好的應(yīng)用。該項(xiàng)目在初勘及詳勘階段實(shí)測地下水初見水位和穩(wěn)定水位數(shù)據(jù)見表1及表2。

表1 潛水初見水位及穩(wěn)定水位

表2 微承壓水初見水位及穩(wěn)定水位

4 結(jié)語

地下水位的量測準(zhǔn)確與否，決定著工程質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響工程病害和使用功能或工程造價(jià);并對(duì)飽和粉土和砂類土的液化范圍、等級(jí)判定，對(duì)各地層土的物理力學(xué)指標(biāo)等均有著很大的影響，故在勘察期間應(yīng)高度重視。本文針對(duì)太原軌道交通2號(hào)線地質(zhì)勘察工作中各勘察單位對(duì)地下水初見水位及穩(wěn)定水位的不正確認(rèn)識(shí)及測量方法進(jìn)行了討論及糾正，并提出了可行性強(qiáng)的操縱方法。根據(jù)實(shí)測結(jié)果，第四系孔隙潛水中，初見水位高于或等于穩(wěn)定水位，而在承壓水中，初見水位低于穩(wěn)定水位。此外，準(zhǔn)確判定地下水位是鑒別勘察質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。

［1］中華人民共和國鐵道部.TB 10049—2004鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程［S］.北京:中國鐵道出版社，2004.

［2］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50307—2012城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范［S］.北京:中國計(jì)劃出版社，2012.

［3］中華人民共和國建設(shè)部.GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［4］尤蘇南.關(guān)于地下水初見水位的討論［J］.價(jià)值工程，2012 (26):66-67.

［5］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50157—2013地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2013.

［6］中鐵第一勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.鐵路工程地質(zhì)手冊［M］.2版.北京:中國鐵道出版社，2005.

［7］中鐵第一勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.太原軌道交通2號(hào)線初勘巖土工程勘察報(bào)告［R］.西安:中鐵第一勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2013.

［8］中華人民共和國鐵道部.TB 10014—2012鐵路工程地質(zhì)鉆探規(guī)程［S］.北京:中國鐵道出版社，2012.

(責(zé)任審編孟慶伶)

U212.2

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.05.17

1003-1995(2015)05-0065-03

2014-12-16;

2015-02-10

朱軍(1962—)，男，河南沁陽人，工程師。