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  • 地下水加压回灌在富水地层的应用案例——济南某项目
    2017-01-20 14:38:00

    济南市位于东经116º 54'~117º 02',北纬36º 35'~36º 40'之间,南依泰山,北临黄河,水文地质条件特殊,是著名的“泉城”。地下水的保护在以“泉”闻名的济南市显得尤为重要,地下轨道交通建设等重大地下工程对泉水的影响备受关注,而工程地下水回灌正是实施“护泉”的重要途径之一。

    该项目位于济南西郊,距离“天下第一泉”风景区不到20 km,详细位置参阅图1。地勘钻探资料揭示,场地范围内的土层主要为人工堆积层(Q4ml)、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)、第四上更新统冲洪积层(Q3al+pl)三大类。工程涉及范围内的地下水主要以松散岩类空隙水赋存,上部潜水水位埋深11.70 ~ 13.00 m,含水层主要为粉质黏土⑧层,主要受降水补给和山区地下水径流补给,以侧向径流、人工开方式排泄;下部承压水静止水头埋深12.20 ~ 13.58 m,含水层主要为卵石⑧1层、⑩1层、?1层,承压水主要受大气降水入渗补给及第四系松散岩类孔隙水渗透补给,排泄以人工开采为主。

    图1

    该项目为地下双层双跨岛式车站,主体结构为双层双跨框架结构,全长340.95 m,呈东西走向,标准段宽度20.70 m,端头井段宽度25.00 m。基坑采用明挖法施工,开挖深度17.85 m ~ 19.94 m,采用套管咬合钻孔灌注桩+内支撑体系。基坑地下水控制采用坑内降水、坑外回灌一体化的方案:基坑内共布置30口疏干井,疏干井底部标高在基底以下5.0 m;坑外回灌采用管井加压回灌工艺。工程平面布置详见图2。

    图2

    为明确单井回灌量与地层的对应关系,探究回灌量、回灌压力及回灌影响半径之间的对应关系,在基坑回灌全面运行之前,分两个含水层组进行回灌试验。其中,第一含水层组包括⑧1层、⑩1层卵石层,第二含水层组为 ?1层卵石层,每个含水层组设置5口试验井,试验平面布置详见图3。

    图3

    第一含水层组的HI-3单井试验累计回灌时间为30h,地下水回灌总量为1380 t,其中常压回灌时间为5 h,回灌总量203.5 t。井口压力0.02 MPa的回灌量相比常压状态下,增长10.6%;井口压力0.05MPa的回灌量相比常压状态下,增长29.6%;井口压力0.07 MPa的回灌量相比常压状态下,增长50.6%。HI-3单井回灌量历时变化情况如图4。

    图4

    第二含水层组的HII-3单井试验累计回灌时间为28 h,地下水回灌总量为2591.5 t,其中常压回灌时间为3 h,回灌总量191.6 t。井口压力0.02 MPa的回灌量相比常压状态下,增长7.2%;井口压力0.05 MPa的回灌量相比常压状态下,增长21.7%;井口压力0.07 MPa的回灌量相比常压状态下,增长62.2%。HII-3单井回灌量历时变化情况详见图5。

    图5

    本次试验采取自动采集设备进行水位监测,水位监测贯穿整个试验的始终。各观测井水位在实验开始阶段上升较快,随着实验的进行,水位上升量曲线呈基本稳定、缓慢上升的趋势。图6为GI-1单井回灌试验周边各观测井的水位历时变化曲线。

    图6

    开启增压泵后,各观测井水位升量均有一个明显的增长,随着压力等级的增加,水位上升量表现为阶梯式增长形式。观测井水位上升量与对应试验井距离的对应关系详见图7。

    图7

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