[发明专利]现场注水试验施工方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及勘探技术领域，尤其涉及一种现场注水试验施工方法及与可实现该方法的装置。

背景技术

随着城市建设的迅猛发展，工程建设中涉及的深基坑工程越来越多，如轨道交通地下车站、高层建筑地下室、地下车库等。深基坑设计、施工过程中，发生基坑失稳事故往往与地下水有关，渗透系数是计算深基坑渗流稳定和基坑降水设计的重要参数。目前，渗透系数有采用室内渗透试验和现场渗透试验等方法进行测定。室内渗透试验由于受取土质量、试件体积、试验边界条件等因素的限制，所测得的渗透系数偏小，而现场渗透试验得出的渗透系数较为客观真实。

现场渗透试验方法有试坑注水试验和钻孔注水试验二大类。在岩土工程勘察中，目前普遍采用现场简易钻孔降水头注水试验方法，施工工艺多采用预钻孔后下套管并用隔水材料将试验段与非试验段隔开后进行试验，或在钻孔中将套管击入一定深度，使试验段与非试验段隔开，再用芯管将试验段水冲掏空，作为渗入段。因此，常采用的隔水方法如下：

(1)海带隔水法

该法注水管一般利用钢套管连接而成，钻孔完成后，先在注水段上部的套管外侧捆绑干海带后，下入孔内。依靠海带的遇水膨胀作用作为隔水材料。一般将干海带捆绑于紧靠试验段上部位置，海带长度约0.5～1.0m，捆扎2～3道铁丝或螺旋状捆扎。注水管安装就位一段时间后，干海带遇水膨胀，将试验段与上部土层隔开，开始进行注水试验。该法一般采用外径Φ73mm护套管。

用干海带作隔水材料时，干海带的用量、捆绑位置、松紧程度难以控制。干海带的用量太多，不能下放到位，太少，又不能起到很好的隔水效果；干海带捆绑太松，在套管下放时容易脱落，难以保证在预定位置隔水，太紧，海带胀开程度不够，影响隔水效果。

(2)粘土球隔水法

该法注水管一般采用PVC管，在PVC管与钻孔之间的空隙内注入粘土球，一般先在渗透段注入粗砂层作滤水层、再注入粘土球隔水。经过一段时间后，粘土球遇水膨胀，起到隔水作用。该法一般采用外径Φ53mm的PVC管。

用粘土球作为隔水材料，粘土球粒径和向孔内注入速度控制是关键。勘探孔和套管间环形间隙偏窄，若粘土球粒径偏大，存在粘结，粘土球注入速度快，很容易在上部堵塞，不能下沉至指定位置，影响隔水效果。另外，采用PVC管作为注水管，由于材料强度不够以及接头联接不严，易产生漏水现象，且PVC管一般无法重复利用，成本较高。

(3)套管隔水法

该方法是先将注水试验段上部土层进行预钻孔，在到达试验段上部1～2m处停钻，下套管至钻孔深度，然后将套管击入至试验段顶部，再在套管内采用外径Φ36mm的芯管和外径Φ52mm的钻头进行水冲钻进，将套管内废土清除并将试验段水冲成孔，试验段上部1～2m击入套管段因为连续击入，套管与土壁紧密结合，起到隔水作用。

但采用上述隔水方法存在以下问题：

a、击入套管时，套管易晃动，导致套管隔水不严，未起到很好的隔水作用，造成上部土层或套管外水下渗。

b、若清水清孔泵量、时间不足，会清孔不干净，孔壁受泥浆影响，不能真实反映土层的渗透性；洗孔过度，粉性土、砂土容易发生塌孔现象。

c、渗水段孔径经水冲而成，容易导致渗水段孔壁不规则，且渗水半径难以控制，水冲压力过大，孔径容易变大，过小，达不到要求孔径。

(4)气囊隔水法

该法注水管一般利用钢套管连接而成，钻孔完成后，先在注水段上部设置气囊，再下钢套管，气囊通过输气管与地表的高压氮气连接。气囊到达指定位置后，打开高压氮气瓶，试验段上部的气囊充气膨胀，阻断了试验段地下水和钻孔壁外循环水及上部含水层水力联系。该法一般采用外径Φ73mm套管。

气囊法隔水效果较好，但操作繁琐，气囊材料和下入操作要求较高，否则易划破。

总体而言，上述试验方法施工环节较多，受控因素多(如施工工艺、操作方法等)，且对注水试验队伍要求较高，受劳务操作人员的操作方法、技术水平等因素限制，导致所测数据可靠程度降低，测试精度较差。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种既操作简单，又能客观真实地反映土层渗透系数的现场试验施工方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种既操作简单，又能客观真实地反映土层渗透系数的现场试验施工方法。