深基坑降水水資源論證分析

（河北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三水文工程地質(zhì)大隊(duì)，河北衡水市，053000） 宋 倩 劉福東

（河北地礦第三水文工程地質(zhì)勘查有限公司，河北衡水市，053000） 邢凱榮

在工程建設(shè)期間的地下水控制中貫徹執(zhí)行國(guó)家技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，保護(hù)水資源和工程環(huán)境，做到安全適用、確保質(zhì)量、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。降水工程應(yīng)選擇最佳的降水方案，將地下水位降低至建筑和市政工程要求的深度，地下水控制應(yīng)正確處理工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)和節(jié)約水資源的關(guān)系，確保工程環(huán)境安全和正常使用，保障建筑和市政工程開(kāi)挖和地下結(jié)構(gòu)施工。地下水控制采用排水、降水、隔水或回灌等工程措施。

然而依據(jù)相關(guān)地下水管理規(guī)定，新建、改建、擴(kuò)建建設(shè)項(xiàng)目申請(qǐng)取用地下水的，建設(shè)單位應(yīng)當(dāng)按照有關(guān)要求進(jìn)行建設(shè)項(xiàng)目水資源論證，提交水資源論證報(bào)告書(shū)或報(bào)告表?；咏邓Y源論證是在收集建設(shè)項(xiàng)目工程地質(zhì)、水文地質(zhì)，主要是基坑支護(hù)止水設(shè)計(jì)方案、基坑降水方案和退水方案的基礎(chǔ)上，合理確定水資源論證范圍，科學(xué)選擇分析評(píng)價(jià)方法，開(kāi)展基坑降水合理性、取水影響、退水影響的分析評(píng)價(jià)，提供分析評(píng)價(jià)科學(xué)、管理措施可行、結(jié)論正確、建議合理的基坑降水水資論證。本篇文章主要是對(duì)深基坑降水水資源論證分析進(jìn)行論述。

1 深基坑降水的主要方法

基坑降水是指在開(kāi)挖基坑時(shí)，地下水位高于開(kāi)挖底面，地下水會(huì)不斷滲入坑內(nèi)，為保證基坑能在干燥條件下施工，防止邊坡失穩(wěn)、基礎(chǔ)流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承載力下降而做的降水工作。有關(guān)深基坑基坑降水方法主要有：明溝加集水井降水、輕型井點(diǎn)降水、噴射井點(diǎn)降水、深井井點(diǎn)降水發(fā)等井點(diǎn)降水方法及截水法、帷幕排水法等。目前深基坑普遍采用井點(diǎn)降水方法。本文采用一個(gè)建筑工程深基坑降水項(xiàng)目，進(jìn)行水資源論證分析。

2 深基坑項(xiàng)目基本情況

該工程為輸變電工程樁基與地基圍護(hù)工程，項(xiàng)目建設(shè)于河北平原區(qū)。工程占地面積1913m2，變電站采用全GIS設(shè)備，配電裝置樓按照地下3層、地上1層布置。地上一層設(shè)主變間，戶外散熱器；地下一層設(shè)電容器室，二次設(shè)備室，蓄電池室，接地變室和電纜小室等房間；地下二層設(shè)配電裝置室，電抗器室等房間；地下三層為電纜夾層。消防泵房及水池布置于地下一層與配電裝置樓貼建。

根據(jù)項(xiàng)目管理實(shí)施規(guī)劃，本工程基坑總面積1913m2，土方開(kāi)挖施工時(shí)，分4 層開(kāi)挖，開(kāi)挖深度4.8m～14.5m，基坑深度最深為14.5m，需要降水的基坑面積為1433m2。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)勘察成果，20m以淺地層主要為第四系粉土及粉質(zhì)粘土。基坑開(kāi)挖嚴(yán)格按照“時(shí)空效應(yīng)”的理論，分段分層開(kāi)挖，并遵循“開(kāi)槽支撐、留土護(hù)壁、先撐后挖、嚴(yán)禁超挖”的原則。圍護(hù)墻、支撐、圍檁、地基加固達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，且基坑預(yù)降水達(dá)到開(kāi)挖面深度以下1.0m，先撐后挖。

項(xiàng)目勘察施工監(jiān)測(cè)孔2022年9月8日測(cè)得穩(wěn)定地下水位為自然地面下12.3m，根據(jù)項(xiàng)目管理實(shí)施規(guī)劃，基坑工程最深深度為自然地面下14.5m。為保障工程順利實(shí)施，采用“坑外降水”的方式，以管井降水為主，最大降水深度需降至基底以下1m，降水深度為3.2m，共布設(shè)降水井13眼，井深20m（自然地面以下），降水井的施工方法主要包括定井位、埋設(shè)護(hù)口管、安裝鉆機(jī)、鉆進(jìn)成孔、清孔換漿、井管安裝、濾料填充、井口封閉、洗井、安裝試泵、排水、井位封堵。

該項(xiàng)目取水期為2022年11月1日到2023年5月31日，共計(jì)212d，總降排量為4.28 萬(wàn)m3，同時(shí)該項(xiàng)目在降水井安裝水表計(jì)量排水量，降水經(jīng)過(guò)集水箱儲(chǔ)存后一部分經(jīng)三級(jí)沉淀池沉淀用于工程施工用水，剩余部分通過(guò)水車?yán)\(yùn)排放至項(xiàng)目區(qū)東1km處的河道。項(xiàng)目基坑平面圖見(jiàn)下圖。

圖1 項(xiàng)目基坑平面圖

3 基坑總降排水量計(jì)算

該深基坑未設(shè)置止水帷幕的疏干降水，采用等效大井涌水量結(jié)合疏干量，按大井法計(jì)算基坑降水總涌水量。根據(jù)《建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范》JGJ111-2016，圓形或長(zhǎng)寬比小于20的矩形基坑，可按等效大井計(jì)算涌水量，結(jié)合該項(xiàng)目巖土工程勘察以及抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用潛水完整井計(jì)算公式：

式中：Q-涌水量（m3/d）；K—含水層的滲透系數(shù)（m/d），根據(jù)抽水試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果，為7.84m/d；H-潛水含水層厚度（m），根據(jù)鉆孔資料含水層主要為粉砂-細(xì)沙，厚度3.2m；S-設(shè)計(jì)降水深度（m），本次降水需降至基坑坑底1m以下的位置，降水深度為3.2m；R-影響半徑（m）；R=2S√HK，為32.06m，r0-引用半徑（m），按r0=0.565√F，F(xiàn)為井點(diǎn)系統(tǒng)的圍合面積（m2），結(jié)果為21.4m；R0-引用影響半徑（m）；R0=R+r0，為53.5m。經(jīng)計(jì)算，日涌水量為201.65m3/d，取水時(shí)間按212d計(jì)算，該項(xiàng)目有效大井涌水量42749.8m3。

降雨入滲補(bǔ)給量：將雨入滲補(bǔ)給量計(jì)算公式：Q降=P·α·F

式中：Q降-降水入滲水量（m3）；F-降雨入滲面積，因基坑底部無(wú)排水系統(tǒng)，降雨入滲面積；即基坑總面積，1913m2；P-降雨量，本次取113.6mm；α-年降水入滲系數(shù)，計(jì)算區(qū)降水入滲補(bǔ)給系數(shù)，根據(jù)包氣帶巖性及地下水位埋深查《河北地下水》河北平原降水入滲系數(shù)表，確定為0.25。該項(xiàng)目降水期為2022年11月1日～2023年5月30日，考慮降水時(shí)間-處于枯水期和平水期，施工期降水量合計(jì)為全年總降水量的-20%進(jìn)行計(jì)算，容城縣多年平均568mm，該項(xiàng)目降水期間對(duì)應(yīng)的降水量約為113.6mm，該區(qū)域降水入滲水量為-54.3m3。

因此，項(xiàng)目總共需降水量為42804.1m3。

車輛清洗和降塵用水、混凝土養(yǎng)護(hù)用水：項(xiàng)目基坑開(kāi)挖面積1913m2，開(kāi)挖深度4.8～14.5m，項(xiàng)目分四次土方開(kāi)挖，第四層土方開(kāi)挖面積1433m2，開(kāi)挖深度3.2m，每輛車運(yùn)土量按20m3/車計(jì)算，為230次；此外混凝土在降水施工期需6000m3，商品混凝土罐車等車輛沖洗次數(shù)600 次，車輛沖洗次數(shù)共計(jì)830次。參考《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中載重汽車高壓水槍沖洗用水定額為80～120L/輛·次，該項(xiàng)目采用指標(biāo)下限值80L/輛·次，則用水量為：830 次×80L/輛·次×0.001=66.4m3。現(xiàn)場(chǎng)霧化降塵：應(yīng)環(huán)保要求，現(xiàn)場(chǎng)需進(jìn)行霧化降塵，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置有固定噴淋裝置和移動(dòng)式霧炮、水車進(jìn)行霧化降塵，霧化面積2000m2左右，每日噴霧四次，根據(jù)過(guò)往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，推算現(xiàn)場(chǎng)日均需水量為10m3，降水期現(xiàn)場(chǎng)霧化降塵需水量為：10m3×212d=2120m3。

混凝土養(yǎng)護(hù)用水：項(xiàng)目基礎(chǔ)混凝土在降水施工期間共計(jì)約6000m3，混凝土養(yǎng)護(hù)用水定額0.25m3/m3，則項(xiàng)目總養(yǎng)護(hù)用水量為：6000m3×0.25m3/m3=1500m3。

綜上，經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目工程在降水期內(nèi)施工用水量為車輛沖洗、霧化降塵混凝土養(yǎng)護(hù)用水之和，為3686.4m3。外排水量：該項(xiàng)目共需降水量為42804.1m3，施工用水 3686.4m3，外排水量39117.7m3。

4 項(xiàng)目主要用水環(huán)節(jié)

項(xiàng)目基坑排水采用“井點(diǎn)降水、管道排水”的方式，基坑降排水量為13308.72m3，采用13 眼降水井降水，基坑周邊設(shè)置了排水管路、集水箱、三級(jí)沉淀池，集水箱容積72m3，用水方式為管井降水和沉淀池取水，降水經(jīng)排水管網(wǎng)匯入集水箱經(jīng)排水管到達(dá)三級(jí)沉淀池沉淀后施工使用，剩余降排水量由水車?yán)\(yùn)至大河鎮(zhèn)胡村河道。施工用水為車輛沖洗、現(xiàn)場(chǎng)霧化降塵和混凝土養(yǎng)護(hù)用水。

設(shè)計(jì)單井最大出水量10m3/d，13眼井利用方式根據(jù)用水量和集水箱容量進(jìn)行調(diào)蓄，該項(xiàng)目各用水環(huán)節(jié)充分利用基坑疏干降水，井口安裝計(jì)量設(shè)施，對(duì)用水環(huán)節(jié)進(jìn)行計(jì)量，施工建筑用水量采用施工量及相應(yīng)定額進(jìn)行計(jì)算。

主要用水指標(biāo)：該項(xiàng)目車輛沖洗定額按《建筑給水排水規(guī)范》中載重汽車高壓水槍沖洗用水定額為80～120L/輛·次，本次取下限值80L/輛·次，符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，用水指標(biāo)是合理的?；炷琉B(yǎng)護(hù)定額根據(jù)《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》施工臨時(shí)用水用電計(jì)算部分混凝土養(yǎng)護(hù)用水定額為0.2～0.4m3/m3，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，用水指標(biāo)合理。

5 水資源節(jié)約保護(hù)和管理措施

節(jié)約措施：建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行綜合治理，做到環(huán)保、清潔生產(chǎn)。為了保護(hù)該區(qū)域地表水資源，提出如下水資源節(jié)約措施：堅(jiān)持節(jié)約用水、不浪費(fèi)水，堅(jiān)決杜絕跑、冒、滴、漏等浪費(fèi)現(xiàn)象；合理配置水量計(jì)量監(jiān)控設(shè)施，節(jié)約利用水資源；加強(qiáng)水資源稅征收制度，節(jié)約用水；安排專業(yè)人員勤于對(duì)各種供水設(shè)備、管道進(jìn)行經(jīng)常性的調(diào)試、保養(yǎng)、維修，積極做好管道的防漏、查漏及檢修工作。

保護(hù)措施：水資源保護(hù)主要是水土保持、節(jié)約用水和防止水污染等，采取的工程措施主要有以下幾方面：嚴(yán)格按照行政主管部門(mén)批準(zhǔn)的取水量取水，不隨意超采。及時(shí)掌握降水井水位變化情況，根據(jù)降水井的實(shí)際出水量，在不影響基坑開(kāi)挖前提下，可以根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)停抽部分降水井，盡量減少取水量；基坑開(kāi)挖和降水作業(yè)應(yīng)選擇在降水量小、地下水位低的季節(jié)進(jìn)行，通過(guò)合理的安排施工組織計(jì)劃盡量減小降水難度，同時(shí)增加基坑底部結(jié)構(gòu)物的施工緊湊性，使得結(jié)構(gòu)物能盡早達(dá)到回填或防水、防淹要求，從而縮短降水作業(yè)的時(shí)間。同時(shí)項(xiàng)目選用環(huán)保、無(wú)污染材料，防止地下水污染。

管理措施：嚴(yán)格執(zhí)行上級(jí)部門(mén)關(guān)于節(jié)約用水的有關(guān)政策、規(guī)定；組織單位職工積極參加節(jié)約用水活動(dòng)，增強(qiáng)節(jié)約用水自覺(jué)性；建立管理領(lǐng)導(dǎo)小組，對(duì)管道、水龍頭進(jìn)行定期檢查維修，杜絕跑、冒、滴、漏現(xiàn)象；不可改變?nèi)∷猛尽?/p>

6 深基坑降水水資源論證結(jié)論

該項(xiàng)目取水方式為潛水泵抽取淺層地下水，采用大井法計(jì)算深基坑降排水量，方法可靠；基坑降水抽取的地下水經(jīng)排水管路匯入集水箱，后通過(guò)排水管到達(dá)三級(jí)沉淀池，沉淀后用于降水期間施工用水，剩余部分通過(guò)水車?yán)\(yùn)至河道排放。取水為臨時(shí)性活動(dòng)，項(xiàng)目所在區(qū)域不屬于地下水限采區(qū)和禁采區(qū)，淺層地下水尚有取水空間，水質(zhì)良好，取水對(duì)水環(huán)境沒(méi)有污染，項(xiàng)目周邊為在建住宅項(xiàng)目，因此取水對(duì)周圍其他用水戶不會(huì)造成影響，因此取水是合理的，也不涉及補(bǔ)償問(wèn)題。項(xiàng)目取水對(duì)區(qū)域水資源影響很小；對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)影響；不對(duì)其他用戶產(chǎn)生影響。退水方案較可行，較合理。