摘要：空隙少而小的致密巖（土）層是相對(duì)的不（弱）透水巖（土）層，稱為隔（弱透）水層，一般情況下按隔水層考慮的粘土層及粉質(zhì)粘土層，由于其內(nèi)部存在微結(jié)構(gòu)決定的特殊地下水，在工程中需作降水處理。本文以無錫地鐵2號(hào)線九里河站-無錫東站區(qū)間基坑降水為例，針對(duì)粉土、粘土層及粉質(zhì)粘土層等弱含水層，從滲透系數(shù)（K）的確定、降水施工方案設(shè)計(jì)、成井施工工藝、機(jī)具選擇及降水運(yùn)行管理4個(gè)方面闡述弱含水層基坑降水。
1、工程概況
無錫地鐵二號(hào)線九里河站及九里河站～無錫東站區(qū)間，位于無錫市安鎮(zhèn)。車站和區(qū)間都采取大放坡開挖，總長(zhǎng)度579.86m，開挖深度車站14m左右，區(qū)間在14m～11.6m，基坑寬度23.5m，坡頂寬度82.5m左右。
2、工程地質(zhì)條件
工程沿線地勢(shì)平坦，水系發(fā)達(dá)，地面標(biāo)高一般在4.50～5.2m之間。按其成因類型、巖性及其工程特性，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，主要含水層為：
3粉質(zhì)粘土夾粉土層：沖湖積相沉積物，灰黃～青灰色，軟塑為主，薄層層理發(fā)育，薄層粉質(zhì)粘土與粉土互層。
2層粉土層：沖湖積相沉積物，灰色，少～中密濕，夾薄層粉質(zhì)粘土，局部呈互層狀分布，搖振反應(yīng)中等。
3降水重點(diǎn)和難點(diǎn)
根據(jù)地層及水文地質(zhì)特征，本降水工程有如下特征：
1、含水層為弱含水層：3層粉質(zhì)粘土夾粉土及2層粉土含水層均為弱含水層，滲透性差，所以要求成井質(zhì)量必須很好，不然將抽不出水且容易涌砂。
2、粉質(zhì)粘土一般夾薄層粉土，由于其內(nèi)部存在微結(jié)構(gòu)決定的特殊地下水，其滲水將對(duì)邊坡的穩(wěn)定造成影響，必須把其水位降到安全水位以下。薄層粉土降水必須采取全孔濾管及全孔濾料。
4、滲透系數(shù)（K）的確定
滲透系數(shù)K值是含水層固有的特性，無論是穩(wěn)定流理論還是非穩(wěn)定流理論，在一定厚度弱含水層中的單井出水量主要取決于含水層滲透系數(shù)(K)，其它因素影響較小。滲透系數(shù)的測(cè)定方法有：現(xiàn)場(chǎng)抽水實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室測(cè)定兩種。對(duì)于重大工程，宜采用現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)，以取得較為準(zhǔn)確的滲透系數(shù)值。其方法是在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置抽水井，并距離抽水孔為1X與2X處設(shè)兩個(gè)觀測(cè)井（X為距離，三者在同一直線上），在抽水過程中，記錄水位降深及水量直到穩(wěn)定一定時(shí)間。
由于弱含水層補(bǔ)給速度慢、抽水時(shí)就會(huì)形成斷流，成為間歇式抽水，不利于抽水相關(guān)參數(shù)的采集。針對(duì)此情況，可以在試驗(yàn)過程中將水泵接反轉(zhuǎn)或在水泵出水口添置一個(gè)三通，讓另外2股水流回抽水井中，從而可以保證抽水試驗(yàn)不間斷進(jìn)行。由此獲得的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出準(zhǔn)確的滲透系數(shù)（K）。
5、降水施工方案設(shè)計(jì)
弱含水層的降水設(shè)計(jì)計(jì)算與富水層不同，弱含水層滲透系數(shù)遠(yuǎn)小于富水層，在其他條件相同的情況下，其影響半徑也遠(yuǎn)小于富水層。本基坑主要含水層為3粉質(zhì)粘土夾粉土、2層粉土層。均為弱含水層，且2層粉土具有微承壓性，故在降水設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮單獨(dú)布置降壓井。
通過滲透系數(shù)對(duì)水量的計(jì)算，僅僅作為參考，本次降水主要是降低含水層以及非含水層中的粉土夾層中的水量和水頭，且弱含水層在降水過程中出現(xiàn)井內(nèi)動(dòng)水位與基坑底面靜水位相差較大的現(xiàn)象（在抽水試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，主井抽水時(shí)水位降深20m，46m處的觀測(cè)井水位僅下降0.18m，水位基本不動(dòng)）。根據(jù)抽水試驗(yàn)中出現(xiàn)影響影響半徑較小情況，降水井間距不易太大，同時(shí)通過地下水流數(shù)學(xué)模型模擬計(jì)算，布置22口井同時(shí)抽水基坑中間點(diǎn)水位僅下降1.5m，所以建議取消單獨(dú)布置降壓井，使用混合井較為安全，同時(shí)使用混合井費(fèi)用也比布置降壓井低得多。
6、成井工藝及施工機(jī)具選擇
為保證成井質(zhì)量，針對(duì)該地層，選用了以下二種施工工藝：
?。?）正循環(huán)成井工藝，泥漿護(hù)壁，鉆機(jī)選用80-ZJ130型高效輕型水井鉆機(jī)、SR100旋挖鉆機(jī)。
?。?）反循環(huán)成井工藝，泥漿護(hù)壁，鉆機(jī)選用GF200型車載反循環(huán)鉆。
通過試驗(yàn)可以看出，采用正循環(huán)工藝的QJ-130水井鉆機(jī)成井單井出水量平均值為1.48m3/h，而采用反循環(huán)工藝的GF200型鉆機(jī)單井出水量平均值為1.221.48m3/h。相比之下，針對(duì)粉土、粉質(zhì)量粘土夾粉土等弱含水層來講，采用正循環(huán)工藝普通水井鉆機(jī)施工能取得較好的成井質(zhì)量。
7、降水運(yùn)行管理
由于弱含水層補(bǔ)給速度慢、抽水時(shí)就會(huì)形成斷流，成為間歇式抽水。在此情況下，水泵容易空轉(zhuǎn)，需要工人及時(shí)關(guān)閉水泵，而水位恢復(fù)后又需要工人及時(shí)抽水，井?dāng)?shù)量少，一定數(shù)量的工人可以完全保證降水運(yùn)行。若井?dāng)?shù)量大的話，將增加大量勞動(dòng)力，特別是夜間更是無法保證正常降水運(yùn)行。鑒于此情況，在水泵上增加一個(gè)外掛的自動(dòng)控制系統(tǒng)，可以保證水泵在水位達(dá)到起抽線時(shí)自動(dòng)抽水，水位在停抽線時(shí)自動(dòng)切斷水泵電源，既提高水泵使用壽命，也節(jié)省了施工成本。
8、結(jié)論
1、采用抽水試驗(yàn)方法求取滲透系數(shù)時(shí)，因弱含水層滲透性差，抽水容易形成斷流而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況采用水泵電線反接或在水泵出水口處添置一個(gè)三通，以確保水流量穩(wěn)定。
2、此類地層中若存在微承壓水，可以不考慮單獨(dú)布置降壓井，直接采用混合井較為安全，同時(shí)施工成本費(fèi)用較少。
3、針對(duì)粉土、粉質(zhì)粘土等弱含水層，采用正循環(huán)施工工藝施工，能取得較好的成井質(zhì)量及出水量。
4、弱含水層補(bǔ)給速度慢、抽水時(shí)就會(huì)形成斷流，可以采用水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高水泵使用壽命。
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