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钻孔压水试验技术的应用研究

王祎
  
安家(建筑与工程)
2021年54期
深圳市勘察研究院有限公司 广东省 深圳市 518026

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摘要:在工程项目勘察中需要进行压水试验,钻孔压水试验是测定岩层透水性的方法之一,结合工程实例,详细阐述了钻孔压水试验的方法,结合钻孔压水试验在现阶段的具体应用状况,探究可行的完善措施。

关键词:钻孔;压水试验;透水率

1.压水试验原理

压水试验是用专门的止水设备把一定长度的钻孔试验段隔离出来,然后用固定的水头向这一段钻孔压水,水通过孔壁周围的裂隙向岩体内渗透,最终渗透的水量会趋于一个稳定值。根据压水水头、试段长度和稳定渗入水量,可以判定岩体透水性的强弱。通常以透水率q表示,单位为吕荣(Lu)。尤其是在基坑勘察中,钻孔压水试验有着举足轻重的位置。

2.压水试验方法

2.1项目概况

以蔡屋围C地块旧村改造项目为例,该项目地块南北长78.6m,东西长89.5m,用地面积约5284m2,拟建1栋29层(高度97.200m)、1栋47层(高度149.250m)的公寓+住宅及局部3层商业裙楼。建筑基础型式拟采用筏板基础+旋挖灌注桩基础。基坑面积约4340m2,周长约335m,西侧设地下室3层,基坑深度为13m,东侧设2层地下室,基坑深度为8m。基坑支护采用咬合桩+内支撑、桩锚支护型式;基坑设计使用年限为2年。

2.2压水试验方法

根据工程特点、试验目的及要求,本次压水试验为ZK1、ZK2、ZK3号钻孔,每个钻孔3段,共进行9段压水试验。

(1)钻孔

压水试验孔开孔孔径采用Φ108mm,选用XY-1型地质钻机,外形尺寸小,搬迁灵活,适用于金刚石和硬质合金钻进,钻杆加卸方便并能保证成孔质量。

(2)洗孔

洗孔采用压水法,洗孔时将封闭塞下到试验段顶20cm处,流量达到水泵的最大出水量,边洗孔边观察孔口回水的清洁程度,直至回清水时方可结束。洗孔和压水采用3NSN高压灌浆泵。

(3)试段隔离

隔离选用的YS型液(气)压灌浆塞,胶塞具有良好的膨胀性和耐压性能,封闭压水孔段比较可靠,并安装和卸除方便。主要优点是膨胀率高,封闭可靠,适应地层能力强,常用规格有Ф53mm、Ф63mm、Ф73mm和Ф89mm四种,适用孔深50~100m,本次压水试验采用Ф89mm。

(4)压力和流量观测

根据设计及压水试验精度要求,压水试验量测设备采用自动记录仪进行采集数据。在向试段送水前,应打开排气阀,待排气阀连续出水后,再将其关闭;压水试验孔自上而下分段进行压水试验,并采用“五点法”;压水试验孔分段长度为5.0m;本次压水试验孔“五点法”压水试验压力为:采用0.2,0.4,0.6,0.4,0.2 MPa;压入流量的稳定标准为:将压力调到规定数值,并保持稳定后,每1~2min测读一次压入流量,当流量无持续增大趋势,且五次流量读数中最大与最小值之差小于最终值的10%,或最大值与最小值之差小于1.0L/min时,本阶段试验即可结束,取最终值作为计算值;重复以上步骤,进行下一试段的压水试验,直至该孔压水试验完成。

3.压水试验结果分析

3.1压水试验P-Q曲线绘制及类型判断

根据每个试验段压水试验过程中不同压力和对应的流量绘制P-Q曲线,纵轴为压力P(MPa),横轴为流量Q(L/min)。P-Q曲线在升压阶段用实线连接,降压阶段用虚线连接。

根据升压阶段P-Q曲线的形状以及降压阶段P-Q曲线与升压阶段P-Q曲线之间的关系,确定试验段升压阶段P-Q曲线类型。

当压水试验在最大压力阶段压入流量仍为0 L/min时,不必绘制P-Q曲线只用地层透水率表示。每个试段的试验成果,应采用试验段透水率和P-Q曲线的类型符号(加括号)表示,如0.23(A)、12(B)、8.5(D)等。

3.2试验孔数据统计

本次压水试验有三级压力五个阶段,选用最大压力阶段的流量和压力计算岩体的透水率。岩体透水率的单位为吕荣(Lu),其定义为在0.60MPa的试验压力条件下,平均每米试验段的渗透水量。按照现行的《水利水电工程钻孔压水试验规程》(DL/T5331-2005)要求,结合本次试验方法,试验段岩体透水率q其计算公式如下:

式中:q为透水率(Lu);L为试验段长(m);Q为压入流量(L/min),五点法取最大压力值时的相应压入流量;P为压水压力(MPa),五点法取最大压力值;Lu为吕荣,即在1MPa压力下,每米段长每分钟的压入水量。

各试验段试验结果汇总表见表1所示。

本次压水试验为ZK1、ZK2、ZK3号钻孔,每个钻孔3段,共进行9段压水试验。试验表明透水率在 0.10~4.34Lu之间,平均为1.355Lu,满足要求。

4.结束语

在修建桥梁、高层建筑和水工建筑时,必须研究建筑物区及其影响范围内岩体的透水性。测定岩体渗透性的方法有多种,其中压水试验是最常用的在钻孔内进行的岩体原位渗透试验。本文通过对深圳蔡屋围C地块旧村改造项目基坑底地层进行了钻孔压水试验,查明基坑底地层渗透性,为本工程施工降排地下水和基础施工提供水文参数,为后续施工人工挖孔或冲孔桩降水提供依据。

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