探討基坑降水限量開采地下水保護(hù)城市水資源

楊 天 忠

(太原市節(jié)約用水辦公室，山西 太原 030000)

探討基坑降水限量開采地下水保護(hù)城市水資源

楊 天 忠

(太原市節(jié)約用水辦公室，山西 太原 030000)

分析了太原市目前氣候狀況下的自然水位變化情況，探討了降水工程建設(shè)前期應(yīng)掌握的技術(shù)、參數(shù),并結(jié)合具體實例，提出了合理的基坑降水方法和節(jié)水利用方案，以科學(xué)有效的保護(hù)城市水資源。

基坑降水，地下水，排水量，參數(shù)，施工

0 引言

隨著城市建設(shè)發(fā)展，以及大型建筑物、道路、地下鐵路等建設(shè)，基坑開挖的面積、深度不斷地增加；對基坑降水設(shè)計與施工的要求也越來越高。如何科學(xué)的進(jìn)行建筑基坑降水和有效地保護(hù)地下水資源的開采和綜合利用，逐步規(guī)范建筑工程降水對地下水資源的破壞與浪費(fèi)，從而使基坑降水做到降水而不排水或少排水，排水而不浪費(fèi)，將是我們研究和探討的新課題。

1 現(xiàn)氣候狀況下的自然水位變化情況

太原市許多工程項目降水大多采用管井降水，主要開采排放第四紀(jì)孔深潛水，該市區(qū)范圍內(nèi)潛水含水層埋藏深度一般15 m以上，部分在潛水和承壓水之間隔水層薄弱地段，埋深在20 m左右，這就要求降水井的深度設(shè)計以保護(hù)下部承壓水為目的，避免引起地下水流暢的水動力條件的變化以及地基土物理力學(xué)性的改變。

降水工程是巖土工程中對地下水進(jìn)行水位和流量控制的唯一有效手段，近幾年根據(jù)市節(jié)水辦對市區(qū)各地的降水調(diào)查發(fā)現(xiàn)，太原市范圍內(nèi)地下水資源匱乏緊缺，地下水位逐年連續(xù)下降。總的發(fā)展趨勢是水位埋深加大，降水排放不合理和地基土含水層的破壞使水量逐步減少，其總體規(guī)律是：西起桃園路汾河一級階地，南北一線20世紀(jì)90年代潛水水位埋深于地表0.5 m～1 m左右，到2009年此段水位埋深2 m～5 m(近年略有回升)；向東建設(shè)路南北一線，地下潛水水位由10年前的8 m～10 m，降至如今的15 m左右，這除受東西向地形坡降的影響以外，大氣降水量變化并不太大。重要的是對節(jié)約水資源、保護(hù)水資源的節(jié)水意識淡薄，造成降水中不合理的排放浪費(fèi)了水資源。從長遠(yuǎn)城市發(fā)展角度看這種現(xiàn)象已引起市區(qū)各地不同程度的地面沉降，據(jù)有關(guān)資料表明河西、河?xùn)|區(qū)沉降值不同而尤其以河西化工區(qū)沉降為最大。

2 降水施工前應(yīng)掌控的技術(shù)及參數(shù)

在降水工程建設(shè)前期，須進(jìn)行基坑抽水試驗。要求建設(shè)單位必須對工程所在的區(qū)域和場地進(jìn)行水文地質(zhì)勘察，掌握工程建設(shè)場地及工程降水影響范圍內(nèi)的地下水賦存狀況，明確地下水類型、含水層與隔水層分布情況、地下水滲透性、地下水水位動態(tài)，地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄以及地下水與地表水的關(guān)系等，為基坑工程降水設(shè)計和施工提供詳細(xì)的水文地質(zhì)資料。

建筑工程降水設(shè)計方案應(yīng)依據(jù)JGJ/T 111—98建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范、《巖土工程勘察報告》《抽水試驗報告》《水文地質(zhì)手冊》和《城市節(jié)約用水條例》的要求進(jìn)行。必須做到以下五個方面：

1)在基坑開挖后地下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工期內(nèi)，地下水動水位應(yīng)保持在基坑底以下0.5 m～1 m，嚴(yán)格控制地下水開采量，限量開采。

2)基坑內(nèi)深部承壓水過大時應(yīng)作止水帷幕墻滲透性穩(wěn)定計算并合理確定止水帷幕墻的截水深度，避免坑內(nèi)外壓差過大而導(dǎo)致基坑底部隆起。

3)降水期間要考慮周邊鄰近建筑物的沉降及地下管線的安全，避免止水帷幕墻漏水而引起周邊建筑物損壞。

4)確保基坑邊坡的穩(wěn)定性和周邊建筑物的安全，嚴(yán)格控制排水量及井的深度(如表1所示)。

表1 地下水控制方法適用條件表

5)提高節(jié)水意識，綜合利用基坑降水，應(yīng)做到降水而不排水，排水而不浪費(fèi)，科學(xué)保護(hù)地下水資源。

基坑降水應(yīng)采取基坑周邊設(shè)置止水帷幕，如防滲墻、排樁等。當(dāng)工程建設(shè)場地內(nèi)地下水位較高，需要降低地下水位時，基坑工程降水設(shè)計應(yīng)結(jié)合節(jié)水保泉原則，并確實保證基坑周邊環(huán)境建筑的安全。對泉脈處、周邊建筑物地表沉降敏感的區(qū)域或降水持續(xù)時間較長的工程，應(yīng)采取基坑周邊設(shè)置止水帷幕、坑內(nèi)降水坑外回灌定時觀測的方案，應(yīng)進(jìn)行專家論證不應(yīng)采用坑外降水或不設(shè)止水帷幕墻就直接降水的方式。

止水帷幕可采用全封閉式或半封閉式，且符合規(guī)程中4.1.3規(guī)定。滿足有關(guān)規(guī)范要求；當(dāng)降水或降壓的含水層厚度較大時，止水帷幕墻應(yīng)有足夠的嵌固深度，使其不能產(chǎn)生繞滲；坑內(nèi)降水井埋置深度不應(yīng)超過止水帷幕墻的深度。且應(yīng)在坑外設(shè)回灌體系和觀測體系。如有條件時盡可能采用全封閉式降水?？刂瓶油庠叵滤坏幕痉€(wěn)定；應(yīng)利用降水井抽取的地下水經(jīng)過沉淀或過濾后進(jìn)行回灌，回灌水量應(yīng)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，回灌井的水位應(yīng)高于原地下水位1 m～1.5 m?；毓嗟姆椒ǎ嚎刹捎镁c、砂井、砂溝等進(jìn)行。

深基坑降水應(yīng)符合驗算公式：

潛水完整井：

Q=1.366K′(2H-s)S/nlgR-lg(r1·r2·…·rN)。

或Q=1.366K′(2H-S)S/lgR-lgr0。

承壓水完整井：

Q=2.73K′MS/lgR-1/n(r1·r2·r3·…·rn)。

或Q=2.73K′MS/lgR-lgr0。

其中,Q為基坑出水量，m3/d；S為基坑設(shè)計水位降深值，m；R為影響半徑，m；n為降水井?dāng)?shù)，個；H為潛水含水層的厚度，m；r0為基坑范圍的影響半徑，m；M為承壓含水層的厚度，m；K′為垂直滲透系數(shù)，m/d。

建設(shè)工程中如何綜合利用基坑降水，解決好降水而不排水、排水而不浪費(fèi)水資源，可進(jìn)行探討。

深層次回灌實例(一)：

某小區(qū)打一眼200 m的滲水井，開孔、終孔孔徑700 mm，井管采用壁厚8 mm的卷皮鋼管，管徑300 mm，井管排列0 m～100 m為井壁管，100 m～200 m按含水層排列60 m的濾水管、40 m的井壁管。濾料填充0 m～100 m用粘土球進(jìn)行填充封閉，100 m～200 m用0.2～0.5的圓礫石濾料填充，濾料層厚度為190 mm。含水層地層主要以①砂卵石層、②粗砂礫石層、③中細(xì)砂層。

滲水管的包纏；采用12號鉛絲、絲距0.75 mm～1.0 mm，鉛絲與鋼管之間順井管長度均勻墊Ф10 mm鋼筋10根與井管點焊、間距105 mm、鉛絲用錫焊定位、滲水管兩端焊Ф14 mm鋼筋做擋箍、擋箍距離管端500 mm，在滲水管鉛絲濾網(wǎng)外包80目尼龍網(wǎng)兩

層、用鉛絲綁扎定位，尼龍網(wǎng)外包纏棕皮兩層、用14號鉛絲定位、絲距80 mm，滲水管可分節(jié)制作，接口處用電焊焊接。

因該小區(qū)采用地?zé)峋∨写罅康牡叵滤槌?，為不使地下水位下降，采用滲水井進(jìn)行回灌，回灌量約15 t/h～20 t/h。井內(nèi)回灌水位高度約-7 m～-8 m之間，24 h進(jìn)行回灌。在回灌了20 d后回灌水位有下降現(xiàn)象，水位高度約9 m，表明回灌順暢(見圖1)。

積蓄排水實例(二)：

某工地距公園湖最近距離是150 m，基坑深10 m，占地面積為22 500 m2，地下水位為-3.5 m，降水深度為-11 m，基坑設(shè)降水井76眼，降水井深度為16 m其中減壓井5眼、深度24 m，周邊回灌井25眼，觀測井17眼，計42眼，累計118眼。每眼降水井日排水量約32 m3，累計日排水量2 432 m3，降水時間為100 d。經(jīng)和公園協(xié)商同意將降水井排出的水通過沉淀排入公園湖內(nèi)，即在基坑周邊設(shè)集中排水管，排水管端部設(shè)三級沉墊池，從沉墊池到公園湖筑暗渠將沉淀后的水直接流入公園湖中，作為湖水的補(bǔ)充。

3 結(jié)語

在建設(shè)工程中，提高節(jié)水意識、保護(hù)地下水、節(jié)約水資源，綜合利用基坑降水是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一種措施，對實現(xiàn)降水而不排水、排水而不浪費(fèi)，把深層次的含水層作為一個自然的儲水倉，進(jìn)行深層次的回灌，將淺層的水運(yùn)用自然的壓力回灌和滲透的方法，是值得探討的新的技術(shù)。對無條件回灌和滲透的工程可實施排水而不浪費(fèi)的措施，將排出的水利用管網(wǎng)、收集池積蓄起來，用于城市綠化、道路噴灑、補(bǔ)充游園湖水等城市用水工程，既保護(hù)了生態(tài)自然也實現(xiàn)了節(jié)水利用。實踐而知限量開采地下水，充分利用水資源，有效節(jié)水，利用把淺層水回灌到深層次的含水層是一個可行的新的技術(shù)措施。

[1] JGJ/T 111—98，建筑與市政降水工程技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

Discussion on foundation pit precipitation and limited exploitation of groundwater to protect urban water sources

Yang Tianzhong

(WaterConservationOfficeofTaiyuanCity,Taiyuan030000,China)

This paper analyzed the natural water level changes situation under the current climate status in Taiyuan, discussed the should grasp technology, parameters before precipitation engineering construction, and connecting with specific examples, put forward reasonable foundation pit precipitation method and water using plan, so as to scientific and effective protection of urban water resources.

foundation pit precipitation, groundwater, displacement, parameter, construction

2015-08-26

楊天忠(1963- )，男，工程師

1009-6825(2015)31-0173-02

TU991.64

A