王慧玲 陈素云 张学平

（1北京市勘察设计研究院有限公司 北京 100038 2北京市环境岩土工程技术研究中心 北京 100038）

引言

随着城市建设发展，城市杂填土数量急剧增加，杂填土成分复杂，且堆填范围、深度等均具有一定的随意性[1-3]。涉及杂填土区域的设计、施工，尤其是地下水控制问题，就需要掌握杂填土的成分、性质，及其涌水情况。

本文根据某道路勘察成果，分析城市杂填土的特征，通过在杂填土区域的抽水试验，分析杂填土含水层的涌水情况，并应用抽水试验成果推测填土地下水控制区域，为地下水控制设计与施工提供依据。

1 工程概况

拟建道路位于北京市朝阳区，需下穿现状铁路，下穿段最大深度在7m左右，下穿路段北侧分布有填土坑。

场区表层为人工堆积层，厚度在0.60～13.50m不等，主要为粉质粘土素填土、房渣土、碎石填土及生活垃圾土，填土坑内以房渣土、生活垃圾等杂填土和碎石填土为主。人工堆积层之下的第四纪沉积层由交互沉积的砂类土、黏性土和粉土组成，4～8m深度以细砂、粉砂为主，可赋存地下水，其下至14m深度以弱透水的粉质黏土、黏土等为主。

2 地下水分布条件

道路沿线20m深度内主要分布2层地下水，第1层地下水主要赋存于地表下8m深度范围内的细砂、粉砂层中，沿线该层水静止水位标高35.86～36.34m，水位埋深2.26～4.69m。第2层地下水分布于铁路北侧的填土坑范围内，主要赋存于人工堆积的杂填土中，静止水位标高32.25～32.56m，水位埋深6.48～7.46m。场区地层情况见图1。

图1 场区水文地质剖面图

由于填土坑内含水层是在原人为挖土深坑的基础上回填大孔隙的房渣土、碎石等形成的局部含水层，具有以下特点：一是分布范围相对较小，仅局限于填土坑的范围。根据调查访问，填土坑东西向长约500m、南北向长约250m，且不规则。二是厚度变化大，填土坑内填土厚度为4.30～13.50m不等。含水层厚度在0～5.9m不等，在丰水季节水位较高时，含水层厚度相应增大。三是渗透性强，由于填土坑内人工回填土主要为房渣土和碎石填土，且回填时间较短，最早回填时间距今不超过3年，因此该填土层密实度差，孔隙大，从而导致了其渗透性强，钻探时钻孔涌水情况也反映出了涌水迅速的特点。

由填土坑所在位置典型水文地质剖面图可以看出，填土坑切穿了第1层含水层，填土坑内地下水与道路处第1层地下水水位差异较大，可以将其视为相对独立的不同含水层，但从两层地下水赋存层位的接触关系和水位变化规律上看，两层地下水将存在一定的水力联系，第1层地下水补给填土坑地下水。另外，考虑到两个含水层的渗透性差异，即填土坑含水层的渗透性要远远大于第1层，可以认为填土坑含水层为第1层含水层的局部汇流入渗排泄区。

3 抽水试验布置

道路路基及挡墙施工路段将直接涉及第1层地下水，穿越铁路北侧填土坑段，路基和挡墙基础施工将涉及填土坑地下水。填土区域涌水量情况对于工程设计、施工有重要意义。

在铁路北侧填土坑范围内布置针对填土坑含水层的抽水试验，试验区段含水层底板标高在26.57m左右，变化不大，水位标高32.41m，含水层厚度6m左右，含水层岩性主要为房渣土。抽水试验设计1眼抽水井，井深13.30m。并在不同间距布设3个观测孔。3个观测孔孔号分别为 w23(观 1)、w22(观 2)和 w27(观 3)，深度分别为13.30m、13.40m和13.50m，过滤管长度分别为1.95 m、1.97 m、1.92m，距离抽水井间距分别为2.6m、5.6m、13.4m。

抽水试验总计历时3天，抽水平均稳定流量为478m3/d(19.93m3/h)，抽水期间主井稳定水位降深在 m，各观测孔水位井深在0.16m左右，抽水过程中地下水位标高历时曲线见图2。

图2 抽水试验观测孔水位历时曲线

4 抽水试验成果分析

针对杂填土坑含水层的抽水试验为潜水非稳定流抽水，运用非稳定流计算方法，利用观测孔水位下降资料计算水文地质参数，采用直线图解法计算求得杂填土含水层的渗透系数可达500m/d之上。

填土坑内地下水仅在有限范围内分布，非连续、稳定层位，可视为有界含水层。虽然第1层含水层和第2层含水层之间存在一定的水力联系，但第1层以粉砂、细砂为主的含水层渗透系数小于1m/d，第2层以杂填土为主的含水层渗透系数达500m/d以上，与漂石、块石等的渗透性相当[4-5]，两个含水层的渗透系数差异极大，填土坑的边界可近似考虑为隔水边界。按照第2层含水层的渗透系数和分布面积推算，其影响范围应为整个填土坑的范围。

从本次抽水试验的资料整理、分析中也验证了上述分析。依据地下水动力学相关理论，分析抽水试验观测孔的Δh2-lgt关系曲线（图3）可以发现，曲线中出现多个直线段，说明抽水孔周围存在多条隔水边界。根据抽水试验孔与初步圈定的填土坑部分界线的相关位置，试验孔东侧的边界线距试验孔最近，且基本为一条直线，可视其为一条直线隔水边界。而图3也表现出第2直线段斜率约为第1直线段的2倍。

图3 w23观测孔Δh2-lgt关系曲线图

根据地下水非稳定井流计算方法中的相关理论和计算方法[6]，可利用观测孔资料确定抽水井至直线边界的距离（λ）。计算方法如图4所示。

图4 井流试验确定边界位置示意图

tc为第一、第二直线交点的时间；

（t01）为第一直线与lgt轴交点的时间。

计算得到w23观测孔至虚井距离ρ＝16.6m，抽水井至隔水边界距离λ为8.3m左右。与实际调查的填土坑边界基本一致，也验证了试验分析的有效性。

综合分析，填土坑内以房渣土、碎石填土等杂填土为主的含水层渗透性强，渗透系数可达500m/d之上，但其影响范围有限，主要还是局限于填土坑范围，填土坑边界距离抽水试验井约8.3m。

结语

（1）城市杂填土成分复杂，以建筑垃圾、生活垃圾混合填埋为主，分布范围、厚度等均有一定的随机性。

（2）城市杂填土含水层涌水量主要与填埋成分相关，以房渣土为主的杂填土渗透系数可达到500m/d以上，与碎石土含水层的渗透系数相当,但其影响范围主要受填土区域及填土性质影响。

（3）杂填土抽水试验成果可反应出隔水边界情况，可根据地下水非稳定井流计算方法，利用观测孔确定抽水井至直线边界的距离。

[1]张振营,吴世明,陈云敏.城市生活垃圾土性参数的室内试验研究[J].岩土工程学报，2000，22（1）22-26.

[2]戴韶生，刘志明.城市杂填土土工特性的研究及常用地基处理方法[J].探矿工程，2002（5）20-21.

[3]北京市区杂填土地基处理技术综述[J].岩土工程技术,2007（2）:94-100.

[4]张国栋，廖爱明，李泯蒂等，碎石土渗透特性试验研究[J].水利水运工程学报，2016,(5):91-95.

[5]王双，李小春，王少泉等.碎石土级配特征对渗透系数的影响研究[J].岩石力学与工程学报,2015(s2):4394-4402.

[6]陈崇希，林敏.地下水动力学[M].1999.