隨著天津市軌道交通建設(shè)步伐的加快，地鐵深基坑工程越來(lái)越多，深度越來(lái)越大。在建設(shè)過(guò)程中基坑和地下水的處理往往是憑經(jīng)驗(yàn)，一些工程由于不合理的降水措施，造成資源浪費(fèi)、延誤工期，甚至對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物造成不利影響。

地鐵車站的基坑降水工程中，當(dāng)基坑開(kāi)挖深度較大且坑底以下承壓含水層厚度較大，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)地下連續(xù)墻或止水帷幕不能截?cái)喑袎汉畬拥那闆r，即為懸掛式止水帷幕的情況。由于懸掛式止水帷幕不能完全截?cái)嗌顚映袎汉畬?，在基坑?nèi)降水過(guò)程中，坑內(nèi)降水會(huì)導(dǎo)致坑內(nèi)外水力聯(lián)系，上部降水也會(huì)影響下部含水層的水位變化，進(jìn)而導(dǎo)致基坑外建（構(gòu)）筑物發(fā)生沉降或變形。

在地下水豐富的軟土地區(qū)，基坑降水專項(xiàng)設(shè)計(jì)越來(lái)越引起重視，而降水設(shè)計(jì)合理與否很大程度取決于土層的滲透系數(shù)提供的準(zhǔn)確與否，因此在含水層豐富、地層條件較復(fù)雜的地區(qū)往往通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)來(lái)確定各含水層的滲透系數(shù)、水量大小、影響半徑等參數(shù)。目前很多學(xué)者對(duì)天津地區(qū)含水層進(jìn)行了抽水試驗(yàn)研究[1～4]；屈新文[5]對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)某深大基坑工程進(jìn)行了水文地質(zhì)勘察，獲取了混合含水層的滲透系數(shù)以及混合地層的單井涌水量等參數(shù)；張俊紅[6]對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)土體的滲透系進(jìn)行了試驗(yàn)研究，從室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)兩種方法中，獲取了含水層的滲透系數(shù)。

以上研究所開(kāi)展的抽水試驗(yàn)大多是為獲取含水層的滲透系數(shù)、單井出水量、影響半徑等參數(shù)，忽略了含水層間水力聯(lián)系的研究。由于含水層在垂向上呈層狀分布，地下連續(xù)墻只能截?cái)嗑植亢畬?，而不能截?cái)啻瓜蚍植嫉乃泻畬樱虼瞬榍搴畬又g的水力聯(lián)系，明確上部降水過(guò)程中下部未被止水帷幕隔斷的含水層失水情況，即查明含水層之間弱透水層的越流補(bǔ)給情況，也是抽水試驗(yàn)的重點(diǎn)。該工作將為降水井的深度、降水井布置等深化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，最大限度降低坑內(nèi)降水對(duì)深層含水層的影響，從而降低對(duì)周邊環(huán)境的不利影響。

本文采用現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)的方法，在天津某地鐵深基坑工程的場(chǎng)地外選擇典型地層分布區(qū)域，進(jìn)行群井、分層抽水試驗(yàn)，確定含水層的滲透系數(shù)并且通過(guò)數(shù)值模擬反演的方法，獲取深層承壓含水層間弱透水層的垂向越流系數(shù)，判斷上下含水層的水力聯(lián)系。

1 工程概況

某地鐵車站為地下三層島式站臺(tái)車站，標(biāo)準(zhǔn)段底板埋深25.97 m，盾構(gòu)井段基坑最大開(kāi)挖深度約27.77 m。場(chǎng)地60 m深度范圍內(nèi)地下水可劃分依次為潛水、第一微承壓水、第二微承壓水，見(jiàn)圖1。

圖1 典型地質(zhì)剖面

潛水含水層與第一微承壓含水層間的弱透水層較厚，第一微承壓含水層呈層狀分布，局部存在隔水層，第二微承壓含水層與第一微承壓含水層間弱透水層較薄。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

1）測(cè)得各含水層埋深。

2）通過(guò)單井試驗(yàn)，獲取觀測(cè)水位數(shù)據(jù)，繪制觀測(cè)井水位隨時(shí)間的變化曲線。

3）通過(guò)單井試驗(yàn)數(shù)據(jù)，求取各含水層的滲透系數(shù)、單井涌水量等參數(shù)。

4）通過(guò)群井抽水試驗(yàn)，模擬計(jì)算深層承壓水間弱透水層的越流系數(shù)，探明場(chǎng)地潛水含水層與第一承壓含水層、第一承壓含水層上下部地層、第一承壓含水層與第二承壓含水層的水力聯(lián)系特征，為確定合理的降壓井降水方案提供依據(jù)。

3 試驗(yàn)井布置

根據(jù)抽水試驗(yàn)?zāi)康?，分別在潛水含水層、第一承壓含水層和第二承壓含水層設(shè)置試驗(yàn)井。其中，潛水含水層設(shè)置2口抽水井和1口觀測(cè)井，均采用孔徑700 mm，井徑400 mm的無(wú)砂水泥管，井深24 m；第一承壓含水層呈層狀分布且局部不連續(xù)，設(shè)置2口42 m深的試驗(yàn)井和1口51 m深的觀測(cè)井，觀測(cè)井用于觀測(cè)抽取潛水井和第一承壓水降水井過(guò)程中，第一承壓含水層下部地層水位變化；第二承壓含水層距離第一承壓含水層較近，為判定第一和第二承壓含水層的連通性，在第二承壓含水層設(shè)置1口觀測(cè)井，主要是觀測(cè)上部承壓含水層抽水對(duì)下部承壓含水層的影響，判定上下含水層的水力聯(lián)系。承壓含水層試驗(yàn)井采用孔徑≮650 mm，井徑≮273 mm的鋼管井。見(jiàn)表1-表2和見(jiàn)圖2。

表1 試驗(yàn)井

表2 試驗(yàn)工況

圖2 試驗(yàn)井平面布置

4 單井試驗(yàn)

對(duì)每一含水層初始水位進(jìn)行了連續(xù)2 d的觀測(cè)，潛水含水層平均埋深約為3.3 m，第一承壓水平均埋深約為9.54 m，第二承壓含水層平均埋深約為10.56 m，初始水埋深變化約6 cm/d。

潛水含水層單井試驗(yàn)采用額定出水量6 m3/h的水泵，實(shí)際出水1.5 m3/h，試驗(yàn)期間動(dòng)水位降至約-16 m，潛水觀測(cè)井水位降深2.18～3.06 m，第一承壓水和第二承壓水觀測(cè)井水位均未出現(xiàn)下降趨勢(shì)；第一承壓含水層單井抽水試驗(yàn)期間，抽水井動(dòng)水位降深約6 m，同層與試驗(yàn)井相同深度的觀測(cè)井水位降深1.42 m，第一承壓含水層下部地層觀測(cè)井水位降深0.95 m，第二承壓層試驗(yàn)井水位降深0.1 m，潛水觀測(cè)井水位未有明顯變化，見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 潛水含水層單井試驗(yàn)期間各井水位變化曲線

圖4 第一微承壓含水層單井試驗(yàn)期間各井水位變化曲線

通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的降深曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相匹配，能完成數(shù)據(jù)分析。采用Aquifer Test軟件，對(duì)本次抽水試驗(yàn)的實(shí)測(cè)曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行擬合并求取了各含水層的水文地質(zhì)參數(shù)。見(jiàn)圖5-圖6和表3。

圖5 G1-1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合

圖6 K2-2實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合

表3 含水層水文地質(zhì)參數(shù)

5 群井試驗(yàn)結(jié)果與分析

分別在潛水含水層和第一承壓含水層進(jìn)行了群井抽水試驗(yàn)。潛水含水層群井抽水試驗(yàn)期間，動(dòng)水位降深約15 m，潛水觀測(cè)井水位降深4.13 m，第一承壓含水層和第二承壓水觀測(cè)井水位并未出現(xiàn)下降趨勢(shì)；第一承壓含水層群井試驗(yàn)期間，動(dòng)水位降深約10 m，第一承壓含水層觀測(cè)井水位降深2.23 m，第二承壓含水層觀測(cè)井水位降深0.12 m，潛水觀測(cè)井并未出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

通過(guò)單井試驗(yàn)取得的含水層水文地質(zhì)參數(shù)和群井試驗(yàn)取得的井流和水位觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)值模擬的方法進(jìn)行反演分析，獲得場(chǎng)地弱透水層的擬合參數(shù)，見(jiàn)圖7。通過(guò)模擬計(jì)算，擬合出第一和第二承壓含水層之間的弱透水層的垂向滲透系數(shù)為0.042 m/d。

圖7 G3-1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬計(jì)算結(jié)果擬合曲線

6 試驗(yàn)結(jié)論

1）分析單井和群井試驗(yàn)期間各含水層觀測(cè)井水位變化數(shù)據(jù)，說(shuō)明潛水與其下部承壓含水層水力聯(lián)系不明顯，而第一承壓含水層上下地層存在連通性，第二承壓含水層與第二承壓含水層存在一定的水力聯(lián)系。

2）通過(guò)抽水試驗(yàn)獲取了各含水層的初始水位。

3）通過(guò)單井抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲取了各含水層滲透系數(shù)以及儲(chǔ)水系數(shù)。

4）通過(guò)群井抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，數(shù)值模擬反演得出第一、第二微承壓含水層間弱透水層的垂向滲透系數(shù)為0.042 m/d，為后續(xù)確定合理的減壓降水方案提供了理論依據(jù)。