地下水初见水位与稳定水位探讨

朱军

(中铁第一勘察设计院集团有限公司地质路基处，陕西西安710043)

地下水初见水位与稳定水位探讨

朱军

(中铁第一勘察设计院集团有限公司地质路基处，陕西西安710043)

目前在岩土工程勘察中对地下水初见水位和稳定水位的认识还不统一，实际勘察中难免存在一些不正确的做法。本文首先梳理了现行规范对地下水初见水位和稳定水位的定义及测量方法，其次以太原轨道交通2号线勘察中遇到的实际问题为基础，对钻探过程中地下水初见水位和稳定水位的测量作了一些探索和总结，提出了可行性强的测量地下水初见水位和稳定水位的方法，对现阶段轨道交通勘察具有一定的借鉴作用。

地下水 初见水位 稳定水位 勘察

1 地下水初见水位、稳定水位的定义

地下水对轨道交通工程的影响极大，基础设计中的抗浮水位、防水水位及设防水位等参数均与地下水初见水位和稳定水位有关联，准确量测地下水水位意义重大。

《铁路工程水文地质勘察规程》(TB 10049—2004)对初见水位的定义为当钻孔揭露含水层时，初次发现的地下水面高程［1］。《地下铁路轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB 50307—1999)8.3.2条文说明有不同的表述:初见水位的量测，一般在工程勘察中从钻具带上土样观测，土样由湿到很湿带水时的标高，即为初见水位。由湿到很湿的表述概念不是很清楚。目前新的《城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB 50307—2012)已经取消了该条，而是规定勘察时遇地下水应量测水位，当场地存在对工程有影响的多层含水层时，应分层量测(10.3.2)［2］。

关于稳定水位的认识比较统一，《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2009版)7.2.2和7.2.3条文说明规定，稳定水位是指钻探时的水位经过一定时间恢复到天然状态后的水位［3］。由于地下水位恢复到天然状态的时间长短受含水层渗透性影响显著，《城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB 50307—2012)同时规定，稳定水位从停钻到量测的时间:砂土和碎石类土不宜少于0.5 h，粉土和黏性土不宜少于8 h。

从各类规范中可以看出，对于初见水位和稳定水位的定义已经比较清晰，对稳定水位的测量规范中有明确的规定。实际钻探过程中如何正确测量初见水位有不同的认识，尤苏南［4］探讨了关于初见水位的不同观点及测量方法，并认为钻进过程中遇到地下水位时立即停钻测得的地下水位是初见水位，这与文献［1］初见水位的定义亦是一致的。

本文依据规范规定，结合太原市轨道交通2号线勘察情况，进一步探讨了地下水初见水文和稳定水位在钻探过程中的测量方法，避免了实际工作中错误的做法，提高了勘察质量，加深了对该问题的认识。

2 太原市轨道交通2 号线勘察概况

2.1 工程地质及水文地质条件

工程涉及的主要地层为第四系全新统、上更新统地层。第四系全新统广泛分布于地表，主要有填土、粉质黏土、黏质粉土、砂质粉土及细砂、中砂、卵石土等，一级阶地该组地层总厚度约15～30 m，河漫滩该组地层总厚度约15～25 m。第四系上更新统主要有粉质黏土、黏质粉土、砂质粉土、粉细砂、中粗砂、砾砂、卵石土等，一级阶地该组地层总厚度约30～40 m，河漫滩该组地层总厚度约25～40 m。

沿线地下水可分为第四系松散层孔隙潜水和微承压水。孔隙潜水含水层为第四系全新统冲积粉土及砂、砾石层。漫滩区潜水埋深一般2～5 m，一级阶地埋深3～7 m，其中涧河以北潜水埋深5～10 m。与线路关系密切的微承压水主要为第四系上更新统和全新统冲积成因的粉土及砂砾石，零星分布，承压性微弱，底板埋深约30～60 m，总厚度约20～40 m，厚度由北向南、从西向东逐渐变薄，富水性由强变弱。代表性剖面位置及剖面地质图分别见图1、图2。

图1 W1A-W1B剖面位置

图2 W1A-W1B剖面(单位:m)

2.2 勘察中地下水初见水位和稳定水位存在的问题

地下水的初见水位和稳定水位应反映勘察期间的即时水位。而一些勘察单位对此却有下述几点不正确的认识与做法。

1)开孔前不采用泥浆钻进，钻进中发现地下水即判定为初见水位。

2)由于开孔至发现地下水前不采用泥浆钻进，孔壁易坍塌，无法达到量测地下水初见水位的目的，于是采用跟管(滤水管)钻进，钻进中发现地下水即判定为初见水位;钻孔达到设计孔深后终孔，回填，封孔。资料整理中将初见水位视为稳定水位或以初见水位为基点，视正负偏差很小数值为稳定水位。

3)泥浆钻进终孔后，要采用提水筒将孔内泥浆提出，待稳定一定时间后所量测的水位为稳定水位。但提浆工序占有一定的时间，勘察工作中有人提出钻进过程中采用清水钻进，钻孔完毕后可不必提浆，所测得的水位为稳定水位。

2.3 初见水位和稳定水位测量的正确做法［5-8］

上述2.2种的观点和做法都是不正确的，同时也违反现行各类《规范》的要求。在太原轨道交通2号线勘探实施过程中，对不正确的认识和做法进行了纠正，并提出以下见解。

首先初见水位要考虑砂类土透镜体中的上层滞水，即包气带水和细粒土毛细管水的爬升高度，细粒土渗透性能较小，毛细管水的作用使初见水位高于稳定水位的差值较大;同时毛细水对工程也存在影响，如盐渍土、冻胀土(在太原城市轨道交通工程中，局部地段分布着盐渍土)。毛细水的爬升高度是伴随着土的渗透性能高低而定，需要现场及时量测，可见初见水位同等重要。

其次施钻机组必须配备水位观测专用设备，测绳、测钟和提水筒。钻进过程中注意观察冲洗液变化，当发现泥浆稀释或孔口回水增加时结合岩芯心部含水量判别初见水位。

终孔后应将孔内泥浆提净、冲孔，根据不同含水层渗透性，待静止一定时间后用测钟测定水位，当测定水位波动＜2 cm时，此时水位即为稳定水位。

为了减少工序，提高钻进效率，有人提出采用清水钻进，以规避钻孔终孔后，用提筒将孔内泥浆提尽这一道工序。

清水钻进引起孔内漏水，极易造成孔壁不稳定，坍塌、掉块，形成孔内事故的机率大幅上升，无法完成孔内钻进。再则，清水在钻孔中的作用为冷却钻头，润滑钻具，地下有水已失去清水在钻进中的作用，加之由于水分子的作用，砂层极易坍塌，形成不了冲洗液的循环，易造成孔内事故、环境水污染等且达不到目的而告终。

3 地下水量测操作的可行性建议

现行《城市轨道交通岩土工程勘察规范》对地下水水位的量测要求为分层量测，而每个钻孔均采用分层量测，工作量大，且耗费时间较长，工作可行性难度十分大。以下建议可以解决这一棘手问题。

1)首先可以肯定的是每个钻孔采用泥浆钻进是正确的。太原轨道交通2号线沿线地层孔壁易坍塌，往往产生埋钻等孔内事故;而泥浆具有冷却钻头、润滑钻具、携带岩粉和保护孔壁的作用，致使钻进可以顺利进行从而达到终孔的目的。终孔后采用提水筒提出孔内泥浆，待静止一定时间后所量测的水位即为稳定水位。

2)钻孔深度范围内有2个或2个以上的含水地层，应进行分层量测地下水位。在钻穿第一层含水层并进行水位观测后，应采用泥球等材料止水，套管隔水，抽干孔内存水，再对下一含水层进行水位观测。稳定水位的量测要求每个工点选择2～4个钻孔，将钻孔中的泥浆提净，待72 h后量测地下水的稳定水位。

上述操作即能满足规范分层量测的要求，实际工作中可操作性强，符合各阶段勘察的精度要求。在太原地铁2号线勘察中得到了很好的应用。该项目在初勘及详勘阶段实测地下水初见水位和稳定水位数据见表1及表2。

表1 潜水初见水位及稳定水位

表2 微承压水初见水位及稳定水位

4 结语

地下水位的量测准确与否，决定着工程质量的优劣，直接影响工程病害和使用功能或工程造价;并对饱和粉土和砂类土的液化范围、等级判定，对各地层土的物理力学指标等均有着很大的影响，故在勘察期间应高度重视。本文针对太原轨道交通2号线地质勘察工作中各勘察单位对地下水初见水位及稳定水位的不正确认识及测量方法进行了讨论及纠正，并提出了可行性强的操纵方法。根据实测结果，第四系孔隙潜水中，初见水位高于或等于稳定水位，而在承压水中，初见水位低于稳定水位。此外，准确判定地下水位是鉴别勘察质量的重要指标之一。

［1］中华人民共和国铁道部.TB 10049—2004铁路工程水文地质勘察规程［S］.北京:中国铁道出版社，2004.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.GB 50307—2012城市轨道交通岩土工程勘察规范［S］.北京:中国计划出版社，2012.

［3］中华人民共和国建设部.GB 50021—2001岩土工程勘察规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［4］尤苏南.关于地下水初见水位的讨论［J］.价值工程，2012 (26):66-67.

［5］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50157—2013地铁设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2013.

［6］中铁第一勘测设计院集团有限公司.铁路工程地质手册［M］.2版.北京:中国铁道出版社，2005.

［7］中铁第一勘测设计院集团有限公司.太原轨道交通2号线初勘岩土工程勘察报告［R］.西安:中铁第一勘测设计院集团有限公司，2013.

［8］中华人民共和国铁道部.TB 10014—2012铁路工程地质钻探规程［S］.北京:中国铁道出版社，2012.

(责任审编孟庆伶)

U212.2

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.05.17

1003-1995(2015)05-0065-03

2014-12-16;

2015-02-10

朱军(1962—)，男，河南沁阳人，工程师。