中铁上海设计院集团有限公司工程勘测设计院 上海 200000
摘要：徐州地区废黄河高漫滩区、冲积平原区广泛分布有（5）3a-4c层含砂姜黏土层，该层具有中等透水性，为承压水含水层，随着徐州轨道交通工程的建设推进，含砂姜黏土层导致的基坑涌水事故频发。本文利用徐州轨道交通6号线工程京沪高铁西站（含）～大湖水库北侧段落勘察成果，通过钻探、室内土工试验、抽水试验等勘察手段，综合分析了该层的分布特点、水文地质条件、工程特性等。
关键词：含砂姜黏土层；承压水含水层；透水性
1 概述
徐州市区位于鲁南山区向黄淮海平原过渡的部位，以平原为主，冲积平原上分布有低山残丘及岗地。平原是黄淮平原的一部分，其中黄河故道地势较高，海拔标高 36～42m，其余地势低平，海拔标高32～36m，自北西向南东微倾斜。根据地貌形态、成因、微地貌特征，徐州市区内的地貌形态主要有剥蚀～溶蚀丘陵（残丘）和堆积平原两大类。其中堆积平原根据成因可分为冲积、冲（坡）-洪积和冲-湖积三类；冲积类型地貌依其微地貌特征又进一步分为冲积平原和垅状高地，冲积平原地貌类型中的冲积垅状高地：即废黄河高漫滩。本段工程（5）3a-4c层含砂姜黏土层广泛分布于废黄河高漫滩、冲积平原2个地貌单元。
2 岩土工程地质分布与特征
根据勘察成果，本段发育有第四系全新统（Q4）、上更新统（Q3）地层，覆盖层总厚度0.1～26.9m，下伏基岩为白垩系上统王氏组碎屑沉积岩。特性自上而下描述如下：
附表1 京沪高铁西-大湖水库北侧地层特性表
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3 土工试验成果
对京沪高铁西站-大湖水库北侧段落（5）3a-4c层钻探取样进行颗粒分析，经统计分析：
砂姜石含量约23.5%～92.4%，平均约61.8％，该层砂姜富集，各粒组分布如下表所示：
附表2 含砂姜黏土颗粒分析成果表
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对（5）3a-4c层中的砂姜石进行点荷载试验，得到砂姜石的饱和抗压强度标准值为：
附表3 砂姜石饱和抗压强度标
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4 抽水试验
4.1 地下水的补给、径流与排泄
该段地下水主要存在上层滞水、孔隙水，主要受大气降水、地表水体补给，排泄主要为蒸发及地下径流为主，受季节影响变化大，潜水水位2.3-2.8m，水位变化幅度1.0～2.0m。（5）3a-4c层黏土层承压水补给来源复杂，在与地表水、潜水、基岩裂隙水存在连通时，接受补给，排泄主要为人工开采及补给其它地下水含水层。水位变化幅度1.0～2.0m。
4.2 水文地质钻孔布置
在京沪高铁西站场地内布置了5口水文井，针对含砂姜黏土层含水层和基岩裂隙含水层进行抽水试验，试验采用带观测孔稳定流抽水和单孔稳定流抽水，分别在D6C5S14S1孔中进行1次降深，D6C5S14S3孔中进行3次降深，D6C5S14S5孔中进行3次降深，共进行7次降深抽水试验，并在抽水结束后进行了恢复水位观测。
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附图1 水文地质钻孔平面布置图
4.3 抽水井井管结构
钻机采用XY-2型钻机，其中D6C5S14S1、D6C5S14S2、D6C5S14S3孔开孔300mm，终孔直径180mm，孔深为地表下21m，下直径为146mm套管17m；D6C5S14S5孔开孔300mm，终孔直径180mm，孔深为地表下32m，孔深为地表下32m，下直径为146mm套管24m；D6C5S14S4孔开孔300mm，终孔直径180mm，孔深为地表下14m，下直径为146mm套管10m。
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附图2 水文井结构图
4.4 抽水试验公式
抽水试验采用带观测孔承压水完整井稳定流抽水模型和单孔承压式完整井稳定流抽水模型，计算采用下列公式：
带观测孔承压水完整井稳定流：
渗透系数K值：
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、影响半径R：
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单孔承压式完整井稳定流：
渗透系数K值：
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影响半径R：
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式中：
Q —— 抽水井的涌水量（m3/d）
H —— 含水层的原始水位（m）
sw —— 抽水井中的动水位降深（m）
R ——影响半径（m）
M ——承压水含水层厚度（m）
rw —— 抽水井的半径（m）
h1、h2 ——观测井1、2中的水位（m）
r1、r2 ——观测井1、2至抽水井的距离
S1、S2——观测井1、2中的水位降深（m）
4.5 抽水试验成果
京沪高铁西站D6C5S14S1孔初始水位埋深为4.12m，水位标高为35.63m；D6C5S14S2孔初始水位埋深为3.80m，水位标高为35.53m；D6C5S14S3孔初始水位埋深为3.62m，水位标高为35.58m；D6C5S14S4孔初始水位埋深为3.38m，水位标高为36.14m；D6C5S14S5孔初始水位埋深为3.87m，水位标高为35.61m。
抽水试验Q-f（t）、S-f（t）曲线图如下：
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附图3 Q、S- f（t）曲线
附表4 水文地质参数计算成果表1
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附表5 水文地质参数计算成果表2
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含砂姜黏土层含水层的渗透系数取7.94 m/d；基岩裂隙含水层的渗透系数取1.52 m/d。
5 对工程的影响及建议
（5）3a-4c层含砂姜黏土层局部地段顶部与（2）4-3层粉土直接接触，（2）4-3层粉土潜水在故黄河、大湖水库段与地表水水力联系密切，因此本区段（5）3a-4c层含砂姜黏土层富水性较好，潜在补给源丰富，（5）3a-4c层下伏基岩中赋存有基岩裂隙水，基岩裂隙水与承压水间无隔水层分布，基岩一般为桩基、防护桩、止水帷幕的持力层，隧道掘进施工有沟通湖水造成隧道突、涌水风险，施工过程中建议对洞顶岩层进行超前注浆加固处理，并需做好防排水措施。基坑施工过程中，当存在明显渗水点时，应在渗水点处注浆加固处理，避免渗透路径扩大，地下水渗流情况加剧，造成基坑被淹。
6 结论
（1）（5）3a-4c层含砂姜黏土透水性为中等透水，地下水具弱承压性，局部与上部潜水水力联系密切。
（2）基坑支护选型时，应根据含砂姜黏土层的富水性采取相应的工程措施。
（3）盾构选型时应考虑砂姜黏土的富水性、应根据姜石硬度及颗粒大小选择适宜的刀盘。
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