水利工程施工節(jié)水技術(shù)與應(yīng)用

馬志華，王學(xué)究，劉青

（1.河南省水利第一工程局，河南 鄭州450046；2.河南水利與環(huán)境職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州450008）

1 項(xiàng)目概述

引江濟(jì)淮工程（河南段）第五施工標(biāo)段主要包括調(diào)蓄水庫、加壓泵站和供水管道工。七里橋調(diào)蓄水庫工程為引江濟(jì)淮（河南段）干線工程重要節(jié)點(diǎn)，七里橋加壓泵站位于調(diào)蓄水庫北部，供水管道工程位于河南省商丘市柘城縣，全長管道采用PCCP管道，管線長度3.62 km。

根據(jù)現(xiàn)場勘察，地下水位埋深4～5 m，地下水位普遍高出溝槽建基面0.50～2 m，施工中存在大量的降排水工作。

2 施工降排水技術(shù)

施工降水時大量抽取地下水，可能會引起場地周圍地面沉降、建筑物變形以及水資源環(huán)境惡化。隨著近些年全球環(huán)保意識的增強(qiáng)，保護(hù)和節(jié)約地下水資源的認(rèn)識不斷加強(qiáng)。2021 年10月21日，國務(wù)院發(fā)布了《地下水管理?xiàng)l例》，新條例規(guī)定了一系列限抽、限排措施，制定降水方案時，一般應(yīng)優(yōu)先考慮隔水帷幕方案，先封閉，后降水。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況和施工造價的約束，引江濟(jì)淮工程降水沒有要求設(shè)置隔水帷幕，在泵站及管道工程采用了管井降水技術(shù)。

2.1 生產(chǎn)生活用水

在泵站單獨(dú)設(shè)置一處施工營地，沿管線中間設(shè)置一處施工營地，施工營地內(nèi)部設(shè)置生活區(qū)、設(shè)備停放區(qū)及材料堆放區(qū)；在施工營地及施工點(diǎn)內(nèi)打1眼深40 m的生活用水，供作業(yè)人員生活用水。施工用水采用現(xiàn)場管井水。

2.2 管道工程降水

施工現(xiàn)場降水主要采用管井降水，局部降水效果不佳時，配以真空井點(diǎn)降水，降水管井布置于管道右側(cè)，距離管溝開口線約1 m，井深20 m，間距25 m，基坑排水通過水泵進(jìn)行抽排。

2.3 泵站降水

泵站工程管井降水布置于基坑內(nèi)，管井中心距離建筑物輪廓線4 m，距開挖底邊線2 m，布置13 眼井；在進(jìn)口段布置2 眼降水井；共計(jì)20眼井，管井間距可根據(jù)降水情況做適當(dāng)調(diào)整。

2.4 場內(nèi)排水管網(wǎng)（溝渠）

結(jié)合基坑降水收集處理技術(shù)要求，沿工作面外圍開挖1條排水溝，與附近河道或溝渠相連，地下水通過水泵統(tǒng)一抽排至排水溝中。管道分段施工，排水溝根據(jù)降水井排水情況合理進(jìn)行分段，每段之間在排水溝內(nèi)設(shè)置圍堰。

3 施工降水回收利用技術(shù)

3.1 施工降水回灌技術(shù)

根據(jù)管道工程戰(zhàn)線長，降水周期短的特點(diǎn)，地下水回灌方式采用重力式。管井降水或真空井點(diǎn)降水抽出的地下水經(jīng)過排水溝，利用已施工管道段的降水井作為回灌井進(jìn)行回灌。施工降水工作面附近有坑塘、溝渠時，利用工作面兩側(cè)的坑塘、溝渠臨時蓄水回灌。泵站工程降水井降水周期長，抽水量大，確定采用加壓回灌技術(shù)。

3.1.1 現(xiàn)場布置

回灌井均布在泵站周圍，回灌井間距按35 m布置，封閉回灌管線設(shè)置在基坑縱向位置向外40 m的位置；為確保完成80%回灌率，增加回灌效率，回灌井底部應(yīng)處于滲透性較好的透水層。

3.1.2 工藝流程

原位回灌試驗(yàn)后，基坑降水井抽出的地下水通過排水管道輸送至三級沉淀箱，將地下水中的大顆粒雜質(zhì)進(jìn)行沉淀過濾，并通過水處理裝置凈化后，通過機(jī)械加壓裝置進(jìn)行加壓，再通過回灌管道進(jìn)行加壓回灌。

3.1.3 回灌壓力

回灌壓力應(yīng)根據(jù)工藝試驗(yàn)確定，回灌壓力不宜過高，一般控制在1 MPa以內(nèi)。

3.2 施工降水回收利用技術(shù)

施工降水所排出的水不能及時進(jìn)行回灌的，采用收集、存儲等措施回收后，可用于其他場所的供水。

3.2.1 砂漿攪拌用水

地下水的水質(zhì)一般都符合混凝土用水的要求，在對地下水的回收利用當(dāng)中，首先將基坑當(dāng)中的地下水進(jìn)行存放處理，然后將汲取出的地下水進(jìn)行簡單的過濾，過濾完成后進(jìn)行沉淀，然后直接在砂漿的攪拌當(dāng)中進(jìn)行運(yùn)用。

3.2.2 混凝土養(yǎng)護(hù)用水

水泥水化作用受到濕度條件的影響，因此為了保證混凝土在澆筑之后能夠達(dá)到相應(yīng)的強(qiáng)度，必須采取養(yǎng)護(hù)措施。

3.2.3 職工生活用水

大部分生產(chǎn)工人都會居住在建筑工地當(dāng)中，因此需要提供生活用水。施工降水經(jīng)過過濾、沉淀等處理后，符合《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》，可作為生活用水、洗漱用水、沖洗用水、飲用水等進(jìn)行使用。

3.2.4 灑水車以及車輛沖洗用水

在施工中都會配備專業(yè)的施工車輛和灑水車，因此也會配有獨(dú)立的洗車設(shè)施以及洗車場地。

3.2.5 綠化用水

無論是城市道路的灑水還是綠化植物的種植都需要大量的水資源，這些地下水正好可以應(yīng)用與公路灑水車的用水以及綠化植物種植澆灌用水，作為城市綠化水源，還可以大大節(jié)省政府的經(jīng)濟(jì)開支。

3.2.6 施工現(xiàn)場消防用水

為保證施工的安全，在施工現(xiàn)場都應(yīng)儲備專業(yè)的消防用水，安裝無塔供水系統(tǒng)一套，在消防主管上每隔60 m預(yù)留一個消防管帶接頭，以保證施工現(xiàn)場的消防用水。

3.2.7 農(nóng)田灌溉用水

泵站周邊及管線兩側(cè)存在大量的農(nóng)田，而在農(nóng)田的種植和生長過程中需要大量的灌溉水，施工降水可連接農(nóng)田水利工程，專門用于對農(nóng)田進(jìn)行灌溉。

4 綜合效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

水利工程施工的主要特點(diǎn)為：建設(shè)周期長、施工戰(zhàn)線長，受汛期和季節(jié)影響較大，各個工程的施工方案不可復(fù)制。截水帷幕技術(shù)、壓力回灌技術(shù)等綠色施工技術(shù)相對于常規(guī)技術(shù)施工成本偏大，高于現(xiàn)行水利定額降排水的取費(fèi)，《地下水管理?xiàng)l例》已明確由政府或建設(shè)單位補(bǔ)償解決。

4.2 社會效益

該技術(shù)積極響應(yīng)了政府“綠色施工”的號召，節(jié)約了水資源，為公司贏得了良好的社會聲譽(yù)。通過綠色回收理念在水利工程施工中應(yīng)用，施工過程中的材料使用投入減少，縮短了施工周期，填補(bǔ)了行業(yè)的技術(shù)空白，為其他類似工程提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

4.3 環(huán)保效益

截水帷幕技術(shù)、回灌技術(shù)、儲存下滲技術(shù)在保證工作面降水達(dá)到設(shè)計(jì)深度的前提下，抽水量達(dá)到最少，維持了地下水生態(tài)平衡，保護(hù)了水資源，減少了周圍附屬物的沉降。收集處理技術(shù)結(jié)合了地下水控制和與水生態(tài)保護(hù)技術(shù)，減少了抽取地下水所造成的資源損耗，降低能源產(chǎn)出，節(jié)約施工用水，綠色環(huán)保。

5 結(jié)語

目前，水利工程施工降水回收利用技術(shù)的文獻(xiàn)資料較少，在工程實(shí)踐中系統(tǒng)應(yīng)用回收技術(shù)尚屬探索階段，施工降水及回收利用成本有待于進(jìn)一步優(yōu)化。為進(jìn)一步推動水利工程綠色施工工作，提高施工項(xiàng)目節(jié)水能力，建議及時開展以下工作。

一是要積極進(jìn)行降水技術(shù)攻關(guān)，盡量減少抽水量，保持地下水資源生態(tài)平衡；優(yōu)化儲水、蓄水技術(shù)，盡可能保持降水施工進(jìn)度和施工需水時段同步。二是水利工程施工企業(yè)在綠色施工標(biāo)準(zhǔn)要求下，要具有較強(qiáng)的責(zé)任感和使命感，正確處理經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益之間的矛盾。三是應(yīng)積極創(chuàng)建和完善管理體系，加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，充分認(rèn)識綠色施工的必要性。做好頂層設(shè)計(jì)，盡快出臺《地下水管理?xiàng)l例》配套的鼓勵政策，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方利益，推動水利工程綠色施工的順利開展。