为查明水文地质条件、开发利用地下水资源或其他专门目的，运用各种勘探手段而进行的水文地质工作。水文地质勘察主要在野外进行，工作的结果需要提交水文地质勘察报告并附有相应的图件。根据目的、任务、要求和比例尺的不同，水文地质勘察可分为综合性的水文地质普查和专门性的水文地质勘探两类。
水文地质普查 其目的是查明区域水文地质条件，了解该调查地区地下水的埋藏、分布状况及补给、径流、排泄条件，概略估算地下水资源的数量和质量，为国民经济规划提供基础资料。
水文地质勘探 为各种专门目的而进行的比较详细的水文地质勘察工作。一般在水文地质普查的基础上进行，采用较大的比例尺。如供水水文地质勘探、矿床水文地质勘探、地热水文地质勘探等。在工作中一般要投入较多的勘探工程量。与工程的设计阶段相适应，专门性的水文地质勘探常可分为初步勘探和详细勘探两个阶段，每一阶段工作的结果都要提交专门性的水文地质勘探报告和有关的图件。水文地质勘察的工作内容包括：①水文地质测绘。对地下水和与其有关的各种地质现象进行实地观测和填图工作，包括收集有关的资料；布置观测点和观测线进行实地调查；测定井、泉等地下水露头的流量和水质；研究其形成条件，以查明地下水的形成、分布、埋藏条件和岩土的含水性；寻找地下水的富水地段，选定进一步勘探和试验工作的地点等。利用遥感技术，对卫星照片和航空照片进行解译，以配合水文地质测绘，是一种又快又好的方法，可以提高地面测绘的效率和精度。②地球物理勘探。地球物理勘探（简称物探）常用来寻找地下水，确定含水层的位置，划分咸水体和淡水体界线等。在水文地质勘探中常用的地面物探方法有电测深法、电剖面法、自然电场法、浅层地震法、
管井法在深基坑降水中的应用研究
宿辉
河北工程学院
提 要: 管井法具有施工简单，操作方便，造价低等优点，本文结合某高新开发区污水泵站深基坑开挖所采用的管井井点降水方案的设计情况，对管井法降水中潜水非完全井的应用进行了研究，并对管井的施工也进行了探讨。
关键词: 管井 有效带 潜水非完全井 无砂混凝土
Abstract: The tube well point method has the construction simple, operation convenience, build the low etc. in price advantage. This paper introduce the pipe well point precipitation design of the deep development in some high and new technology area, and research the application of the diving incomplete well in decline to the tube well, and discuss the tube well’s construction.
Key words: the tube well effective zone diving incomplete well
non-sandy concrete
1 引言
在地下水位较高的地区开挖深基坑，必须要采取有效的降水措施，以保证施工的安全。管井降水法以其施工方便、降深大、降水效果好，能迅速降低地下水位，提高边坡的稳定性，防止基坑出现流砂、管涌，虽然其施工成本、运行费用较高，但对渗水量大，基坑挖深大的工程来讲，管井法具有其它降水措施无法比似的优点。
2 工程概况
某市新技术产业开发区污水泵站工程包括进水闸井、格栅间、泵房、出水井、配电室及变压器室等，地下部分全部采用钢筋混凝土结构，泵房南北宽12m，东西长20m，地下埋深10.8m，属典型的深基坑施工工程。
工程所在地位于太行山东簏，华北冲积平原的中南部，地层主要由第四纪冲积形成的新近堆积土和一般堆积土组成，地形平坦，场地土层从上至下为：
1．耕植土：黄褐色，平均层厚0.5m，含植物根系，黑色有机质斑点，土质松散，稍湿，以粉土为主。
2．粉土：黄褐色，呈松散状，中密，含云母片，粘位含量平均值为8.78%，见植物根，含细砂粒，层厚3.5～4.0米，渗透系数为6.0×10-4。
3．粉土：灰褐色，中密，含云母碎片，见铁锈斑，夹杂大量粉质粘土团块，层厚4.0～5.1米，渗透系数为6.0×10-4。
4.粘土：灰色，具有可塑性，韧性较高，切面光滑，含有机质，见白色螺壳碎片，含小姜石，层厚0.7～2.10米，渗透系数2.0×10-6。
5．粉质粘土：灰黄、褐黄色，具有可塑性，局部硬塑，稍有光泽，含姜石、氧化铁，夹砂层透镜体，姜石粒径小于1cm，含量10～20%，本层所有钻孔均未揭穿，揭露层厚9.50～14.50米，渗透2.0×10-5。
3 基坑降水方案设计研究
降水疏干方案选择得正确与否对整个工程影响甚大，疏干效果的好环直接影响着基坑开挖和基坑边坡的稳定。泵站基坑深度大，工期和施工顺序要求严格，选择适合场区特点的降水方案非常重要。
3.1 水文地质模型建立
在本本中地质基本可认为均质、各向同性，地下水为潜水，二维层流状态，垂直方向将地下水位以下粉土、粘土、粉质粘土视为同一含水层，由于粉质粘土层厚很大，管井未能达到相对不透水层，因此在采用“等代大井法”时按潜水非完整井计算。由于本工程水位降落达8米，基坑挖深范围大，从基坑边缘向外延伸5倍影响半径，并未见明显阻隔等边界条件变化，故视为无限边界条件，因此采用管井法降低地下水位。取综合渗透系数，按面状基坑、均质含水层、潜水非完整井计算基坑涌水量和干扰条件下的单个降水井的出水量。
3.2 有效带深度的确定
由于地层渗透系数小，采用管井法计算时能否和实际情况相符合，满足工程降水的要求，计算参数的选取便显得十分重要。在大井法计算中，潜水完整井法已有十分完善的理论，算法比较成熟，而非完整井法则由于算法十分复杂，没有系统的理论解，在实际计算时引入含水层抽水“有效带”的概念，将非完整井转换为设计理论较成熟，计算方法相对简单的“等效”完整井计算。
有效带是指在非完整井抽水时，其影响深度不能达到含水层的底部，只能影响到一定深度，这一深度视为抽水的“有效带”。有效带深度可假定为与非完整井流量及水位降深相同时的等效完整井含水层厚度。一般我们经常以近似的方法来计算有效带深度，见表1。
表1 有效带深度近似计算
0.2 0.5
0.3 0.8
但由地质条件千差万别，采用此近似计算的结果也可能有较大的误差，为此在非完整井群降水时的单井涌水量计算的近似解基础上，推导出了有效带深度验证公式：
（1）
式中H0为有效带深度（m）；Q基坑总涌水量，（m3／d）；k为含水层渗透系数(m／d)；n为降水井数量；R为降水影响半径， ，(m)；x0为基坑当量半径， ， A为基坑的面积（m）；s0为抽水井水位降深，(m)；d为管井滤管直径，(m)；s为基坑中心水位降低深度，(m)。
3.3 基坑排水管井设计
1．计算基坑总涌水量
根据潜水非完整井涌水量计算公式： （2）
式中 为滤水管长度，(m)； ； ；引入数据得Q为284.2m3/d。
2．确定井点数量及井距
根据单井集水量公式： ，得
井点的数量： ，可知 ，实际取井点为10。
井距： ，式中D为基坑周边长度；由于本工程土体渗透性弱，适当减小井距，取井距为13m。
3．水位降深校核
在确定井点数量及井距后，须进行水位降深的验算，看基坑的水位降幅是否能满足工程的要求。基坑水位降深可按以下公式进行校核：
式中 为各井点距基坑中心的距离，经验算满足要求。
4 管井施工设计
4.1 井管的选择
井管应具有足够的强度，能抗腐蚀，具有一定的耐久性，并便于加工制造，运输安装。目前用于建筑物基坑降水的井管有钢管、铸铁管、钢筋混凝土管、无砂混凝土管等，对于建筑物基坑降水的井管，应用时间相对较短，考虑经济因素，一般在透水层采用无砂混凝土管，在不透层一般采用混凝土井管。井管节长1m，两端部浇筑长10cm混凝土，以提高强度。
在施工过程如果操作不当易出现无砂混凝土滤水管破碎等现象，主要原因是井管龄期短、强度低，或在井管安放过程中出现撞击。水泥无砂管破裂一般出现在井底部，这类问题往往比较难处理，一般的方法是下入钻头将井管扫碎，用泵吸反循环钻进吸出碎渣后重新下管。
4.2 滤料的选择
滤料的选择是管井质量的重要保证，选择粒径的大小应遵循一个最基本的原则，即针对某一含水层所选配的滤料，要使在强力洗井或除沙的条件下，能将井孔周围含水层的部分较细的沙粒和泥团等冲出或抽出，又能保证在正常工作条件下不会产生任何的涌沙。
4.3 井管的安装
清孔换浆后，便可发开始安装井管。井管安装采用钢丝绳托盘下管法，硬木托盘上端先配置一节混凝土实管，外浇灌热沥青，泥管外壁包一层80目尼龙滤布、两管接头30cm用土工布包裹，其外再用3—4根竹片竖向固定。
井管下完后应立即填滤料，反滤料应均匀地分布在井管的四周，滤料的厚度尽量均匀。滤料的填筑高度应同地层相适应，一般应高出含水层进入不透水层lm，以防滤料沉降。
5 结束语
在目前基础降水设计中,大多采用“等代大井法”的完整井算法,因为此种方法比较成熟,计算简单,但笔者查阅的许多资料中,有不少却忽略完整井的适用条件,甚至在潜水层很深的情况下,都用其进行计算,这势必产生较大的误差。
此外“等代大井法”虽然应用十分广泛，但我们也应注意到以下几点：1. 对于具有不同渗透系数的多层土组成的含水层，用各土层渗透系数的加权平均值替代多层土的渗透系数计算的降深曲线(曲面)与实际情况是有差异的，且这种误差与各土层渗透系数的差值成正比。2．现在所用的“等代大井法”是以基坑的几何中心为圆心的假想大井，而在基坑平面形状比较复杂的情况下，计算误差将会很大。3.在计算基坑涌水量时，我们采用基坑中心水位降低值量作为基坑水位降深值，但在大量的工程实践中，发现其在地层的渗透系数较大时其结果比较准确，而在地层透水性较弱时，如粉质粘土，基坑涌水量计算值偏小。
水文地质勘察报告提纲
Ⅰ 供水水文地质勘察报告提纲
报告应根据勘察任务要求，在详细阐述水文地质条件基础上，进行水量、水质评价，作出科学的结论并重点论证水源开采后是否引起环境地质问题，对水源方案要进行经济技术对比。各勘察阶段内容有所不同，但一般情况下应包括下列内容：
一、序言（前言）
1.说明勘察工程的委托单位、工作范围、勘察阶段、需水量和水质要求、勘察工作依据的技术标准等。
2.说明地下水开采现状、污水排放和污染情况及以后水源开发利用规划。
3.叙述本区的水文地质研究程度和已有资料利用情况，本次勘察需要解决的问题。
4.简述本次勘察过程，投入的主要工作量、设备及人员情况，所取得的成果及其质量评述。
二、自然地理概况
1.地形、地貌：概述本区的地表形态，相对高差，各地貌单元的成因类型、分布特征、分布范围和基本特征。
2.水系、水文、简述勘察区的水系和主要河流名称、位置、发源地、汇水面积、河流形态及河床渗透、冻结情况，枯、洪水期的水位、流量变化情况，断流天数，洪水淹没范围，开发利用及水质污染情况等。说明最近水文站的地点和观测期限。
3.气象：简述勘察区的气候类型、所属气候区、降水量、蒸发量、气温等多年平均值和历年最高、最低值（列表）及土壤冻结深度等。
本章应着重说明上述因素与地下水的关系。
三、地质概况
1.地层：简述地层顺序，接触关系及出露情况、岩性、产状、岩层厚度、成因类型及分布规律。
2.地质构造：简述勘察区主要构造类型、特征、分布及其与地下水赋存和运动的关系。
四、水文地质
1.叙述含水层（带）分布和埋藏规律、岩性、厚度、渗透性和富水性、各含水层之间水力联系及地表水体与地下水的水力联系。
2.简述地下水类型及补给，迳流和排泄条件，地下水动态变化规律。
3.简述地下水化学类型、物理性质、细菌含量、放射性元素及其变化规律。
4.在具有大量开采地下水历史的地区，应详细叙述地下水开采现状和污染情况，根据地下水长期观测资料和地下水开采调查资料，说明市政水源地、工业自备井和农业井开采量。说明地下水的补给和消耗情况，地下水降落漏斗的分布范围，漏斗中心水位下降率和水质变化情况，以及所引起的环境地质问题查明其原因，分析其发展趋势，并提出防治措施和建议。
五、水量评价
主要阐述地下水资源评价的原则和方法，参数确定的依据，计算地下水的补给量、储存量，并按拟建水源地的开采方案和取水构筑物的形式计算允许开采量，论证其保证程度，预测其发展趋势。
六、水质评价
根据已查明的地下水水质按现行《生活饮用水卫生标准》及其它水质要求，进行评价和预测。
七、结论及建议
1.概括阐述本区水文地质条件。
2.提出地下水水量和水质的结论意见。
3.提出取水构筑物的类型、数量及抽水设备类型、规格的建议。
4.提出地下水资源合理利用和保护的建议。
5.根据本次勘察存在的问题，对今后勘察工作提出建议。
八、附图、附表、附件
1.平面图
a.实际材料图；
b.地质地貌图；
c.综合水文地质图（或供水水文地质图）；
d.地下水水化学图；
e.地下水污染程度图（××离子等值线图）；
f.地下水等水位线图（或等压线图）；
g.含水层等厚度线图（或埋藏深度图）；
h.地下水开采现状图（开采利用规划图）；
i.数值法计算剖分图；
j.地下水资源评价图（地下水资源分布图）；
k.地下水开采强度图；
l.地下水位预测图；
2.剖面图及其它图表
a.水文地质剖面图；
b.综合地质柱状图；
c.钻孔柱状图；
d.抽水试验综合成果图；
e.长期观测地下水动态曲线图；
f.勘察试验综合成果统计表；
g.井泉调查统计表；
h.地下水开采量统计表；
i.地下水污染调查统计表；
j.水质分析资料汇总表；
k.长期观测地下水动态资料汇总表；
l.颗粒分析资料汇总表；
m.历年河流水文观测资料汇总表；
n.历年气象观测资料汇总表。
3.附件
a.技术委托书；
b.与工程有关的会议纪要和技术联系单。
Ⅱ 矿区水文地质勘察报告提纲
一、工作概况
1.工作的主要目的和任务。
2.前人工作情况和主要成果。
3.本次工作的时间、过程、完成的工作量。
4.工作方法和各项工作的质量评述。
二、区域水文地质条件
1.区域地形地貌、气候、地表水特征及其对矿床充水的影响程度。
2.区域岩石、构造含水性、地下水类型、水力性质、地下水的分布、埋藏、富水性特征对矿床充水的影响。
3.区域隔水层、阻水断层的分布、产状、厚度及隔水程度。
4.水文地质分区的原则和依据，各水文地质分区的特征，边界条件，地下水的补给、径流、排泄条件。
三、矿区水文地质条件
1.矿区在区域水文地质单元中的位置，最低侵蚀基准面的标高，洪水淹没界线范围，首期开采地段（或第一二开采水平）及储量计算最低边界的标高。
2.矿区各含水层的岩性、厚度、分布、产状、埋藏条件、单位涌水量、渗透系数或导水系数、贮水系数、给水度，裂隙或岩溶的发育程度、分布规律，地下水的水位（水压）、水质、水温，以及补给径流、排泄条件，各含水层之间的水力联系；各隔水层的岩性、厚度、分布、产状、埋藏条件、稳定性及隔水程度，确定矿床充水主要含水层、含水构造的依据及其与矿体之间的关系。
3.构造破碎带的规模、产状、分布及水文地质特征，评述对未来开采的影响程度。
4.地表水的特征，地表水及地下水的动态变化，地下水与地表水的水力联系程度。
5.矿床充水主要因素、进水方式。
6.根据生产矿井的调查访问和观测资料，说明生产矿井的位置，开采的最大深度及标高，开采面积、产量、充水来源、排水量历年来发生突水事故的情况，并分析突水事故的原因，叙述老窿的分布范围、标高、开采深度、积水情况、地面塌陷分布的范围以及对开采的影响。
四、矿坑涌水量预测
1.阐述矿坑（或露天采场）的充水水源及边界条件。
2.论述计算公式选择和参数确定的依据。
3.列出可供设计利用的，首期开采地段（或第一开采水平）的正常和最大的矿坑涌水量，并估算下一开采水平的矿坑涌水量。评述矿坑涌水量预测的结果。
五、矿区工程地质
1.矿区工程地质条件：根据地质构造，岩石建造类型，工程地质岩组、风化，岩溶及其它物理地质现象，水文地质特征等基本因素，论述工程地质条件，阐述工程地质分区，分段或分带的特征。
2.矿床开采的工程地质评价：对矿床顶底板，主要井巷围岩的稳固性或露天采矿场边坡稳定性及其它影响矿床开采的物理、地质、工程地质作用进行评价。预测中可能出现的主要工程地质问题和可能出现的地段，提出维护和改善岩体稳定性的建议。
3.处于地震活动区的勘探矿区，应阐述历史地震发生的情况及矿区的地震烈度。
六、供水水源方向
1.指出可能作为供水的水源地，概述其水文地质特征。
2.初步评价供水水源地的水量，水质及其变化。
3.提出进一步工作的意见。
七、结论与建议
1.论述矿区水文地质工程地质类型。
2.评价矿区水文地质工程地质工作程度。
3.对开采的防水、治水、排供结合、综合利用、防止污染等提出意见。
4.提出矿区主要工程地质问题及防治措施的意见，指出矿坑排水流干后可能产生的地面塌陷的分布和范围。
5.提出进一步工作的意见。
八、附图、附表、附件
1.附图
a.区域水文地质图；
b.矿区水文地质图；
c.矿区水文地质剖面图；
d.坑道水文地质图；
e.抽水试验综合成果图；
f.地下水动态与降水量关系曲线图；
g.矿坑涌水量预测图；
h.主要含水层等水位（压）线图（视具体情况亦可与水文地质图合并）；
i.岩溶发育程度图；
j.矿区工程地质图及剖面图（或与水文地质图合并）；
k.工程地质钻孔综合柱状图，工程地质山地工程素描图；
l.井巷工程地质剖面图或露天采矿场边坡工程地质剖面图；
m.照片、素描图及插图。
根据矿区的实际情况与需要尚可编制实际材料图，水文地质柱状对比图，工程地质柱状对比图、第四纪地质图和地貌图等。
2.附表
a.钻孔静止水位一览表；
b.钻孔抽水试验成果表；
c.钻孔漏水、涌水及遇溶洞情况一览表；
d.地下水、地表水动态及气象资料综合表；
e.溶洞分布情况统计表；
f.风化带，构造破碎带及含水层厚度统计表；
g.矿坑涌水量计算表；
h.老窿、生产矿井、民井、泉的调查资料综合表；
i.水质分析表；
j.岩（土）试验成果汇总表；
k.各种工程地质观测资料汇总表。
3.附件
a.技术委托书；
b.与工程有关的会议纪要和技术联系单。
Ⅲ 勘察报告编写注意事项
一、勘察报告应在项综合分析全部勘察资料的基础上编写
报告内容应该有论据、有分析、有建议，力求简明扼要，文字通顺，条理分明，除了定性的分析以外，应尽量有定量的分析。凡能采用图表来表示者，应尽量采用图表形式。凡各种重要地质、水文地质现象，均应采用各种插图加以说明，以减少文字叙述。
二、报告的文字组成及一般要求
报告由封面、扉页、正文等组成。正文是报告的核心，叙述要清楚，层次要清晰，文字要简练，名词术语要统一。
1.名词术语、符号、量纲均应符合有关标准规范的规定。
2.计量单位一律用法定计量单位。
3.报告章节统一编号。正文可用章、节，以下用一、（一）、1、（1），也可章用1，节用1.1，小节用1.1.1，后用一、（一）、1、（1）。
4.标点符号要按出版总署公布的“标点符号使用法”准确使用。
5.表格：表序号可写在表右上面，按章或节编写，如表3-1-1表示第3章第1节第1个表。
6.插图：图序号写在图的下面，按章、节编号，如图2-1-1表示第二章第1节第1张插图。
三、报告提纲的使用原则
1.上述两种报告提纲为大型水文地质勘察工程的报告提纲，中、小型工程可根据具体情况予以删减。
2.如因工作需要或技术委托书要求，可编写专门技术报告，如物探报告、测量报告等。
岩土工程竣工报告编写提纲
1.前言
建设单位的名称、工程所处的自然地理位置、设计单位、工程将达到的水平、投产（使用）后的作用、工程质量、安全生产、协作精神等，要求文字简练，重点突出，内容可灵活把握。
2.工程开、竣工日期
3.实际完成的工程量
4.工程地质及水文地质条件
5.施工执行标准
6.施工工艺及质量监控
6.1 按施工方案（施工组织设计）的施工顺序、操作方法、如何满足施工规范和操作规程、满足质检程序和记录签署程序达到合格要求。
6.2 岩土工程治理先做试验的工程，将试验方法、检测标准、试验结果纳入报告。
6.3 岩土工程治理，有必要实行监测的工程，将监测方法、检测标准、监测结果视情况纳入报告或另提报告。
9.工程质量评述
9.1 所用的材料符合施工规范要求，有出厂（场）合格证，复试合格。
9.2 工程质量和数量符合施工规范和设计要求。
9.3 检测和试验符合规范和设计要求。
9.4 混凝土试块强度100%合格（采用统计方法）。
9.5 工程质量测试达到100%合格。
9.结论
该工程经过……方努力，质量评定达到合格（优良）等级，可转入下序施工。
9.按当地“交工技术档案编制办法”进行编制
9.1 正确选用施工用表（包括竣工图）。
9.2 正确编排装钉顺序，做到目录和实际页数相符。
9.3 资料归档份数及交付。
