某提水站施工導(dǎo)流中的基坑排水

宋 升

（東港市水利水電工程移民辦公室,遼寧 東港 118300）

1 基坑排水的任務(wù)

基坑排水的任務(wù)包括以下三個(gè)方面：

（1）在上下游圍堰合攏閉氣或過(guò)水圍堰過(guò)水之后，必須在盡短的時(shí)間內(nèi)將殘留于基坑內(nèi)的積水一次排出，即初期排水。

（2）在基坑施工過(guò)程中，從圍堰及地基滲透入基坑的滲流、降雨和施工廢水等也必須不斷排出。

（3）有時(shí)為保持施工場(chǎng)地的干燥，有些工程（特別是軟基河床）還必須為降低地下水位而進(jìn)行長(zhǎng)期的抽水工作（排地下水）。

由于后兩種排水是經(jīng)常不斷進(jìn)行的，因而稱為經(jīng)常性排水。

基坑排水歷時(shí)較長(zhǎng)，如果處理的好，可為施工創(chuàng)造良好的條件；如果處理得不好，便往往會(huì)給施工帶來(lái)困難，甚至?xí)苯佑绊懻麄€(gè)工期。因此基坑排水在整個(gè)工程建設(shè)中是不容忽視的。

2 某提水站概況

某提水站位于沙壩河下游的北井子鎮(zhèn)林家村干渠沙壩倒虹吸處。主要通過(guò)提水站將沙壩河水提入干渠，西水東調(diào)，直接灌溉干渠倒虹吸以上水田，提高倒虹吸以下干渠流量與水位，以解決下游3萬(wàn)畝水田灌溉水量不足的現(xiàn)狀。本項(xiàng)工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目為：（1）新建提水泵站1座，泵房、電器室、管理間面積178.75m2，設(shè)計(jì) 4臺(tái)水泵，型號(hào)為650HW-5，配套電機(jī)75kW，總裝機(jī)容量300kW；（2）新建干渠節(jié)制閘1座；（3）改建排水涵閘1座。

3 水文與氣象

該地區(qū)多年平均降雨量為1044mm，從上游向下游遞增，大部分降雨集中在6～9月份，約占全年降雨量的70%以上，暴雨多發(fā)生在7～8月份。多年平均蒸發(fā)量為1000～1100mm，年內(nèi)分配以4～9月份為最大，約占全年蒸發(fā)量的73%。多年平均氣溫為7.9℃，1月份氣溫最低，極端最低氣溫為-32.4℃；8月份氣溫最高，極端最高氣溫為36.2℃。該地區(qū)平均風(fēng)速為2.3m/s，6～9月最大風(fēng)速為19.0m/s，平均風(fēng)速13.0m/s。無(wú)霜期為150d，初霜日一般在10月1日前后，終霜日一般在4月末。

4 初期排水

初期排水總量應(yīng)按照圍堰閉氣后的基坑積水量、抽水過(guò)程中圍堰及基礎(chǔ)滲水量、堰身及基坑覆蓋層中的含水量以及可能的降水量等四部分組成計(jì)算[1]。積水的計(jì)算水位根據(jù)截流程序不同而異。當(dāng)先圍上游圍堰時(shí)，基坑水位可近似采用截流時(shí)的下游水位；當(dāng)先截流下游圍堰時(shí)，基坑水位可近似采用截流時(shí)的上游水位。過(guò)水圍堰基坑水位應(yīng)根據(jù)退水閘的泄水條件而確定。本工程施工導(dǎo)流圍堰采用先圍上游圍堰，再圍下游圍堰。

4.1 基坑水位降落速度及排水時(shí)間

為了避免基坑邊坡因滲透壓力過(guò)大而造成邊坡失穩(wěn)產(chǎn)生坍坡事故，對(duì)于土質(zhì)圍堰或覆蓋層邊坡，其基坑水位下降速度必須控制在允許范圍內(nèi)。一般開始排水降速以0.5～0.8m/d為宜，接近排干時(shí)可允許1.0～1.5m/d。其他形式的圍堰，基坑水位降速一般不是控制條件。本工程采用土質(zhì)圍堰，故需嚴(yán)格控制基坑水位的下降速度。

排水時(shí)間的確定應(yīng)考慮基坑工期的緊迫程度、基坑水位允許下降速度、各期抽水設(shè)備及相應(yīng)用電負(fù)荷的均勻性等因素，進(jìn)行比較后再選定。一般情況下，大型基坑可采用5～7d、中型基坑可采用3～5d。本工程參照中型基坑，采用3d。

4.2 排水量計(jì)算

（1）根據(jù)圍堰型式計(jì)算堰體及地基滲流量；（2）根據(jù)基坑允許下降速度，考慮不同高程的基坑面積后求出積水排除強(qiáng)度；

（3）根據(jù)基坑允許下降速度，確定初期排水時(shí)間。

基坑滲水主要與圍堰型式、防滲措施、地基情況、排水時(shí)間等因素有關(guān)。滲流計(jì)算不易符合實(shí)際，故在初步設(shè)計(jì)中，初期排水總量常采用經(jīng)驗(yàn)估算法，一般采用2～3倍的基坑積水估算，當(dāng)覆蓋層較厚，滲透系數(shù)較大時(shí)取上限（見表1）。

表1 初期排水總量計(jì)算表

計(jì)算表達(dá)式為：

式（1）中：Q為初期排水流量，m3/s；V為基坑的積水體積，m3；T 為初期排水時(shí)間，s（取 3d）。

5 經(jīng)常性排水

在基坑積水排干后，圍堰內(nèi)外的水位差增大，此時(shí)滲透流量相應(yīng)增大。另外，由于基坑已開始施工，在施工過(guò)程中還有不少施工廢水積蓄在基坑內(nèi)，需要不停地排除;在施工期內(nèi)還會(huì)遇到降雨，當(dāng)降雨量較大且歷時(shí)較長(zhǎng)時(shí)，其水量也是不可低估的。

經(jīng)常性排水由基坑滲水、降雨匯水、施工棄水等組成。

（1）基坑滲水

主要計(jì)算圍堰堰體和地基滲水兩部分，應(yīng)按照圍堰工作過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大滲透水頭來(lái)計(jì)算。最大滲水量還應(yīng)適當(dāng)考慮圍堰接頭漏水及岸坡繞流滲水量等。

（2）降雨匯水

降雨匯水按照一般時(shí)段和暴雨時(shí)段分別計(jì)算。一般時(shí)段可按照多年年平均降雨量計(jì)算排水量；暴雨時(shí)段可按照多年最大日降雨強(qiáng)度計(jì)算排水量，要求在1d排干考慮最大排水強(qiáng)度。

（3）施工棄水

包括混凝土養(yǎng)護(hù)用水、沖洗用水、冷卻用水、土石壩的碾壓和沖洗用水、施工機(jī)械用水等。用水量應(yīng)根據(jù)氣溫條件、施工強(qiáng)度、混凝土澆筑層厚、結(jié)構(gòu)型式等決定。

本設(shè)計(jì)暫忽略其他因素，只考慮滲透量，故有以下計(jì)算。

單位寬度滲流量[2]為：

式（2）～（5）中：q為單位寬度滲流量，m3/sm；k為堤身滲透系數(shù)，m/s；H1為上游水位，m；H2為下游水位，m；h0為下游逸出點(diǎn)高度，m；m1為上游坡坡率；m2為下游坡坡率。

再用試算法使兩計(jì)算式中的h0相等，得出所要求的q，從而得出單位寬度滲流量，進(jìn)而得到總滲透量（見表2）。

式（6）中l(wèi)為圍堰的長(zhǎng)度。從而得到:

表2 經(jīng)常性排水總量計(jì)算表

6 排水設(shè)備的選擇

無(wú)論是初期排水還是經(jīng)常性排水，當(dāng)其布置形式及排水量確定后，便可進(jìn)行水泵的選擇。即根據(jù)不同排水方式對(duì)排水設(shè)備技術(shù)性能的要求，按照所能提供的設(shè)備型號(hào)及動(dòng)力情況以及設(shè)備利用的經(jīng)濟(jì)原則[3]，合理選用水泵的型號(hào)及數(shù)量。

水泵的選擇，既要根據(jù)不同的排水任務(wù)，不同的揚(yáng)程和流量選擇不同的泵型，又要注意設(shè)備的利用率。在可能的情況下盡量使各個(gè)排水時(shí)期所選的泵型一致。

本工程在初期排水選擇大容量低水頭水泵；在降低地下水位時(shí)（經(jīng)常性排水），選用小容量中高水頭水泵；在集中基坑積水的匯水排出圍堰外的，選擇大容量中高水頭的水泵。為了運(yùn)轉(zhuǎn)方便，選擇容量不同的水泵組合運(yùn)用。

在泵型初步選定后，根據(jù)各型水泵所承擔(dān)的排水流量以及公式（7）來(lái)確定水泵臺(tái)數(shù)（見表3）。

表3 水泵備用量參考表

式（7）中：ni為某一型號(hào)水泵臺(tái)數(shù)；Qi為某一型號(hào)水泵所承擔(dān)的計(jì)算排水流量，L/s；πi為某一型號(hào)水泵單機(jī)排水流量，L/s；Ki為備用系數(shù)。

7 計(jì)算成果

基坑排水包括初期基坑積水排除和經(jīng)常性排水兩部分。初期基坑面積0.35萬(wàn)m2，按3d抽干計(jì)，抽水強(qiáng)度148.85m3/h，排水總量1.07萬(wàn)m3。經(jīng)常性排水包括圍堰滲水，施工棄水及降雨，經(jīng)常性排水在基坑四周設(shè)排水溝，排水溝底寬0.6m，深0.8m，底坡 0.003，集水井 3×3×2m，抽水強(qiáng)度為8.25m3/h。抽水設(shè)備容量大小由二期決定，初期排水選用250WQ600-9-30型水泵2臺(tái)備一，經(jīng)常性排水選用80WQ29-8-2.2型水泵3臺(tái)備一。

8 結(jié)語(yǔ)

基坑排水的效果還受天氣、溫度等各種因素的影響，因此，施工人員要根據(jù)工程情況的不同，在保證整個(gè)施工不受到影響的前提下，選擇最合理的施工技術(shù)，從而為整個(gè)工程的質(zhì)量提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]SL303—2004.水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]中華人民共和國(guó)水利部國(guó)際合作與科技司.堤防工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

[3]水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).水利水電工程施工手冊(cè)第五卷施工導(dǎo)截流與度汛工程[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.