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【摘 要】本文介绍了采用旁压膜作为钻孔注水试验止水措施的方法，简便易行，结果可靠。
【关键词】注水试验；止水措施；旁压膜；渗透系数
1. 前言
在岩土工程勘察中经常需要提供土层的渗透系数，现在较为常用的办法为钻孔抽水试验及室内渗透试验。抽水试验耗时长且成本高，室内渗透试验的结果一般比实际小很多，有时与抽水试验结果相差一个数量级以上。钻孔注水试验的难点是将试验段隔开，如果能够解决止水的问题。
2. 钻孔注水试验
钻孔注水试验分为常水头注水试验和变水头注水试验，其中常水头注水试验适用于渗透系数较大的粉土、粉砂，变水头注水试验适用于渗透系数较小的粉土、粘性土。
2.1 传统试验方法缺点。注水试验的难点之一是如何把试验段隔开，传统的做法是采用套管止水。管止水的一种方法是先成一个比试验孔径小一号的钻孔至预定试验段底部，再用与试验套管同尺寸的钻头扩孔至预定试验段顶部，用重锤敲击套管至试验段顶部，再用试验套管同尺寸的钻头扩孔至试验段底部。这种方法工序复杂，且容易失效，一旦套管与孔壁之间不能完全闭合，注水量就会偏大，得到的渗透系数也偏大。另外一种办法是先成孔至预定试验段底部，在套管底部绑扎膨胀材料（如海带、麻绳），再下设套管至试验段顶部，这种方法的止水效果也不理想，而且在下套管过程中容易把孔壁土块挤到试验段内影响试验精度。
2.2 旁压膜止水机理及试验过程。
（1）旁压试验中使用的旁压膜为橡胶材料，具有很好的膨胀性能，在旁压试验过程中是充水膨胀，当然也可以充气膨胀，膨胀后能与孔壁土紧密结合达到止水的效果，并且可以反复使用。气源可以选择氮气或者用普通打气筒加压，试验示意图见图1。
（2）试验前先量测地下水位，试验过程：第一步成孔，试验段需采用清水钻进，成孔钻头比旁压膜略大，我单位旁压膜直径90mm，钻头直径91mm；第二步安装试验用滤管、套管，先将透水滤管置于试验段中，将旁压膜段置于试验段上方，再在旁压膜上方连接不透水的套管，先给旁压膜充气，再往套管中注入清水，变水头法测量水头下降量，开始间隔时间为1分钟，连续观测5 次，然后间隔为10 分钟，观测3 次，后期观测间隔时间应根据水位下降速度确定，可按30 分钟间隔进行，常水头法使套管中水位高出地下水位一定高度或至孔口并保持固定不变用流量计或量桶量测注入流量；第三步计算，可按照相关规范公式计算。旁压膜作用于孔壁的压力等于压力表读数减去旁压膜约束力，旁压膜约束力可以用旁压仪仪器标定确定，江苏溧阳产PM-2A型预钻式旁压仪（旁压膜直径90mm）旁压膜约束力最大值一般为60 ～ 80KPa。通过现场试验发现，当孔壁土层为硬可塑粘性土时，压力可以加到1.5 ～ 2.0MPa；当孔壁土层为软塑粘性土或粉土时，孔壁压力需谨慎施加，以接近深度修正后的地基承载力特征值为宜，过小的压力不能使旁压膜与土体完全紧贴，过大压力会使孔壁土层达到剪切破坏而产生裂纹，导致止水失败。试验过程中随着土体变形，压力会逐渐变小，可以通过观察压力表的变化及时补充气压。检查止水是否成功的标准是在旁压膜充气以后再往套管内注水后观察套管外围钻孔内水位的变化，如果止水成功，套管外围的钻孔中水位不发生变化，如果止水失败，水位会明显上升，同时套管内的水位会迅速下降。笔者使用的旁压膜为江苏溧阳产PM-2A型预钻式旁压仪上配套旁压膜，直径90mm，旁压膜套在一个金属骨架上，金属骨架结构类似于旁压器的金属骨架，骨架内部开一个孔连接进气管，为了能够为旁压膜均匀充气，金属骨架气孔横向布置一条气槽，竖向对称布置两条气槽，金属骨架长约30cm，上下5cm 留有丝口，上部丝口接套管，下部丝口接滤管，旁压膜充气膨胀后直径可达14cm。金属骨架结构及充气前后对比示意见图2。
3. 工程实例
3.1 某项目位于常州武进区，一层地下室，室外地面高程为黄海高程0.5 米，地下室底板标高为黄海高程-5.0 米，承压水埋藏于③层土中。③层粉土夹粉质粘土灰，稍密，含云母碎片，上部3.0 ～ 7.0 米夹粉质粘土较少，局部夹粉砂；下部7.0 ～ 17.0夹软塑状粉质粘土较多，呈互层状。土层分布见图3。
3.2 采用旁压膜止水的钻孔注水试验，成孔直径91mm，套管及止水旁压膜直径为90mm，滤管长度1.3 米，滤管段包扎80 目尼龙网1 层，共完成了3 个孔的注水试验，针对③层粉土夹粉质粘土的试验点13 个，失效2 个，试验成果果及与室内试验成果对比见表1，注水试验典型Ht/H0 与时间关系图图见图4。
4. 结论
采用旁压膜止水的钻孔注水试验方便快捷，相对抽水试验成本较低，试验主要反映的是土层水平渗透系数，对于该场地粉土，约为室内试验值的2 倍，符合含水层夹水平向粘性土薄层的特征，与本地区同类含水层抽水试验值也较吻合，因而成果可靠，是值得推广的一种原位测试手段，但还应在其它土性的含水层继续试验，进一步验证该方法的适用性。
参考文献
[1] 中华人民共和国水利部. 水利水电工程钻孔注水试验规程[S]. 北京：中国水利水电出版社，2007.
[2] 工程地质手册编委会. 工程地质手册（第四版）[S]. 北京：中国建设工业出版社，2007.
【关键词】注水试验；止水措施；旁压膜；渗透系数
1. 前言
在岩土工程勘察中经常需要提供土层的渗透系数，现在较为常用的办法为钻孔抽水试验及室内渗透试验。抽水试验耗时长且成本高，室内渗透试验的结果一般比实际小很多，有时与抽水试验结果相差一个数量级以上。钻孔注水试验的难点是将试验段隔开，如果能够解决止水的问题。
2. 钻孔注水试验
钻孔注水试验分为常水头注水试验和变水头注水试验，其中常水头注水试验适用于渗透系数较大的粉土、粉砂，变水头注水试验适用于渗透系数较小的粉土、粘性土。
2.1 传统试验方法缺点。注水试验的难点之一是如何把试验段隔开，传统的做法是采用套管止水。管止水的一种方法是先成一个比试验孔径小一号的钻孔至预定试验段底部，再用与试验套管同尺寸的钻头扩孔至预定试验段顶部，用重锤敲击套管至试验段顶部，再用试验套管同尺寸的钻头扩孔至试验段底部。这种方法工序复杂，且容易失效，一旦套管与孔壁之间不能完全闭合，注水量就会偏大，得到的渗透系数也偏大。另外一种办法是先成孔至预定试验段底部，在套管底部绑扎膨胀材料（如海带、麻绳），再下设套管至试验段顶部，这种方法的止水效果也不理想，而且在下套管过程中容易把孔壁土块挤到试验段内影响试验精度。
2.2 旁压膜止水机理及试验过程。
（1）旁压试验中使用的旁压膜为橡胶材料，具有很好的膨胀性能，在旁压试验过程中是充水膨胀，当然也可以充气膨胀，膨胀后能与孔壁土紧密结合达到止水的效果，并且可以反复使用。气源可以选择氮气或者用普通打气筒加压，试验示意图见图1。
（2）试验前先量测地下水位，试验过程：第一步成孔，试验段需采用清水钻进，成孔钻头比旁压膜略大，我单位旁压膜直径90mm，钻头直径91mm；第二步安装试验用滤管、套管，先将透水滤管置于试验段中，将旁压膜段置于试验段上方，再在旁压膜上方连接不透水的套管，先给旁压膜充气，再往套管中注入清水，变水头法测量水头下降量，开始间隔时间为1分钟，连续观测5 次，然后间隔为10 分钟，观测3 次，后期观测间隔时间应根据水位下降速度确定，可按30 分钟间隔进行，常水头法使套管中水位高出地下水位一定高度或至孔口并保持固定不变用流量计或量桶量测注入流量；第三步计算，可按照相关规范公式计算。旁压膜作用于孔壁的压力等于压力表读数减去旁压膜约束力，旁压膜约束力可以用旁压仪仪器标定确定，江苏溧阳产PM-2A型预钻式旁压仪（旁压膜直径90mm）旁压膜约束力最大值一般为60 ～ 80KPa。通过现场试验发现，当孔壁土层为硬可塑粘性土时，压力可以加到1.5 ～ 2.0MPa；当孔壁土层为软塑粘性土或粉土时，孔壁压力需谨慎施加，以接近深度修正后的地基承载力特征值为宜，过小的压力不能使旁压膜与土体完全紧贴，过大压力会使孔壁土层达到剪切破坏而产生裂纹，导致止水失败。试验过程中随着土体变形，压力会逐渐变小，可以通过观察压力表的变化及时补充气压。检查止水是否成功的标准是在旁压膜充气以后再往套管内注水后观察套管外围钻孔内水位的变化，如果止水成功，套管外围的钻孔中水位不发生变化，如果止水失败，水位会明显上升，同时套管内的水位会迅速下降。笔者使用的旁压膜为江苏溧阳产PM-2A型预钻式旁压仪上配套旁压膜，直径90mm，旁压膜套在一个金属骨架上，金属骨架结构类似于旁压器的金属骨架，骨架内部开一个孔连接进气管，为了能够为旁压膜均匀充气，金属骨架气孔横向布置一条气槽，竖向对称布置两条气槽，金属骨架长约30cm，上下5cm 留有丝口，上部丝口接套管，下部丝口接滤管，旁压膜充气膨胀后直径可达14cm。金属骨架结构及充气前后对比示意见图2。
3. 工程实例
3.1 某项目位于常州武进区，一层地下室，室外地面高程为黄海高程0.5 米，地下室底板标高为黄海高程-5.0 米，承压水埋藏于③层土中。③层粉土夹粉质粘土灰，稍密，含云母碎片，上部3.0 ～ 7.0 米夹粉质粘土较少，局部夹粉砂；下部7.0 ～ 17.0夹软塑状粉质粘土较多，呈互层状。土层分布见图3。
3.2 采用旁压膜止水的钻孔注水试验，成孔直径91mm，套管及止水旁压膜直径为90mm，滤管长度1.3 米，滤管段包扎80 目尼龙网1 层，共完成了3 个孔的注水试验，针对③层粉土夹粉质粘土的试验点13 个，失效2 个，试验成果果及与室内试验成果对比见表1，注水试验典型Ht/H0 与时间关系图图见图4。
4. 结论
采用旁压膜止水的钻孔注水试验方便快捷，相对抽水试验成本较低，试验主要反映的是土层水平渗透系数，对于该场地粉土，约为室内试验值的2 倍，符合含水层夹水平向粘性土薄层的特征，与本地区同类含水层抽水试验值也较吻合，因而成果可靠，是值得推广的一种原位测试手段，但还应在其它土性的含水层继续试验，进一步验证该方法的适用性。
参考文献
[1] 中华人民共和国水利部. 水利水电工程钻孔注水试验规程[S]. 北京：中国水利水电出版社，2007.
[2] 工程地质手册编委会. 工程地质手册（第四版）[S]. 北京：中国建设工业出版社，2007.