深基坑排水施工節(jié)水及生態(tài)保護(hù)措施

祁 源

(湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430040)

1 引言

深基坑開挖過程中，為了將地下水位降至地下室底板之下，在封底之前，需要通過深井取水的方式抽排大量的地下水，若不采取合理的措施，除可能引起流沙、管涌、邊坡失穩(wěn)及地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害之外，也有可能導(dǎo)致地下水超采和地下水污染等生態(tài)問題[1]。必須要采取相應(yīng)的措施，才能改變目前的粗放式取水和散漫式管理情況。筆者在多年的項(xiàng)目實(shí)踐中總結(jié)有以下幾種簡(jiǎn)單有效的措施和方法。

2 工程措施

2.1 修筑沉砂池

沉砂池具有顯著的減少水土流失的作用，可以有效避免地下水中的泥沙堵塞市政管網(wǎng)，經(jīng)沉淀后的地下水，可用于施工現(xiàn)場(chǎng)的降溫、降塵及沖廁等使用，同時(shí)勤換工程車清洗池清潔水，也能有效減少工程車對(duì)城市的污染，多出的地下水再經(jīng)沉淀后用水管引至指定的排水系統(tǒng)。若條件允許，也可以聯(lián)系當(dāng)?shù)丨h(huán)衛(wèi)部門，將沉淀后的地下水再利用于城市綠化、消防、沖洗及景觀等不與人體接觸的雜用水[2]。

如果在施工過程中的抽水集中時(shí)段，由于沉砂池容積不足，出現(xiàn)滿溢的現(xiàn)象，未經(jīng)沉淀的地下水則會(huì)直接流向城市雨水管網(wǎng)，有堵塞雨水管的風(fēng)險(xiǎn)，如果出現(xiàn)該現(xiàn)象，應(yīng)采取臨時(shí)措施，在項(xiàng)目的排水管溝末端設(shè)置過濾網(wǎng)，并及時(shí)清理，避免對(duì)城市排水管網(wǎng)的堵塞，引起局部積水等污染現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.2 安裝取水計(jì)量設(shè)施

應(yīng)按照國(guó)家要求在水泵上安裝取水計(jì)量及水位監(jiān)測(cè)設(shè)施，能有效監(jiān)測(cè)抽水量和地下水位，并與項(xiàng)目同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)建設(shè)、同時(shí)運(yùn)用[3]。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，以科學(xué)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，合理抽取地下水能有效的減少抽水量，從而達(dá)到明顯的節(jié)水目的。具體操作方式如下。

(1)抽水前應(yīng)統(tǒng)一測(cè)一次各井靜止水位。

(2)抽水開始后，在水位未達(dá)到設(shè)計(jì)降深以前，每天觀測(cè)三次水位。

(3)水位達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度后，可每天觀測(cè)一次水位。

(4)繪制水位降深值與時(shí)間過程曲線圖，分析水位水量下降趨勢(shì)，預(yù)測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)降水深度要求所需的時(shí)間。

(5)根據(jù)水位、水量觀測(cè)記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產(chǎn)生的原因，及時(shí)提出調(diào)整補(bǔ)充措施，確保達(dá)到降水深度。

2.3 設(shè)置監(jiān)測(cè)警戒和應(yīng)急預(yù)案

當(dāng)遇到以下情況時(shí)應(yīng)減緩施工速度并加密、加強(qiáng)觀測(cè)，有異常情況時(shí)應(yīng)停止施工并采取相應(yīng)措施。

(1)變形實(shí)測(cè)值接近或達(dá)到估算值或發(fā)生突變時(shí)。

(2)基坑水位達(dá)到或超過設(shè)計(jì)降深，應(yīng)停止降水。

(3)基坑周圍環(huán)境水位下降接近或超出估算值時(shí)，應(yīng)采取應(yīng)急措施。

(4)若抽水引起了明顯的地面沉降，應(yīng)采取回灌等措施進(jìn)行補(bǔ)救。

2.4 優(yōu)化井群布置及抽水方案

通過計(jì)算基坑涌水量及單井取水能力，確定抽水井?dāng)?shù)量，通過降水模擬計(jì)算，優(yōu)化井群布置，能有效減少抽水量，提高施工效率[4]。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)施工工序，合理的安排抽水方案，若是整體開挖，則應(yīng)在開啟井群抽水到設(shè)計(jì)降深之后，迅速開挖直到完成封底工作，若分片區(qū)開挖則應(yīng)根據(jù)施工的需要分批開啟降水井，減少地下水的無效抽取，造成水資源的浪費(fèi)[5]。

2.5 注意封井施工

施工降水結(jié)束后，對(duì)降水井采取分批停止降水、分批回填的方法進(jìn)行封堵，每批次的井應(yīng)盡量分散開。其工藝流程如下：水井抽水→起泵→投入砂石混合料→澆筑C10混凝土→振搗密實(shí)→回填2%水泥土[6]。

3 管理措施

3.1 加強(qiáng)對(duì)地下水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)

在施工期內(nèi)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)地下水水質(zhì)、水位、水溫進(jìn)行監(jiān)控，防止地下水枯竭和水質(zhì)污染。

3.2 加強(qiáng)設(shè)備管理

降水期間應(yīng)對(duì)抽水設(shè)備和運(yùn)行狀況進(jìn)行維護(hù)檢查，每天的檢查不少于3次，觀測(cè)和記錄水泵的工作壓力，電動(dòng)機(jī)、水泵溫度、電流、出水等情況，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，使抽水設(shè)備始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)[7]。抽水設(shè)備應(yīng)進(jìn)行定期保養(yǎng)，降水期間不得隨意停抽。注意保護(hù)井口，防止雜物掉入井內(nèi)，經(jīng)常檢查排水溝，防止?jié)B漏。在更換水泵時(shí)應(yīng)測(cè)量井深，掌握水泵安裝的合理高度，防止埋泵[8]。

3.3 提高節(jié)水及生態(tài)保護(hù)的意識(shí)

設(shè)施方面，要在項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，考慮安裝相應(yīng)的水質(zhì)和計(jì)量設(shè)施，讓節(jié)水及生態(tài)保護(hù)可以采取定量管理；同時(shí)應(yīng)在項(xiàng)目部加強(qiáng)節(jié)水及生態(tài)保護(hù)的宣傳和教育，加強(qiáng)水法水規(guī)的宣傳，提高節(jié)水及生態(tài)保護(hù)意識(shí)。

3.4 積極響應(yīng)水務(wù)行政主管部門監(jiān)督

水務(wù)行政主管部門在施工過程中會(huì)對(duì)基坑項(xiàng)目展開監(jiān)督管理工作，主要包括對(duì)地下水抽排水量和地下水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)。項(xiàng)目部應(yīng)積極配合水行政主管部門開展相關(guān)工作，在依法依規(guī)的前提下，做好節(jié)水及生態(tài)保護(hù)工作。

4 實(shí)例研究

以武漢市某項(xiàng)目深基坑工程為例，該工程位于長(zhǎng)江左岸，緊鄰漢口江灘，施工降水水源地位于漢口城區(qū)塊段，地表主要分布全新統(tǒng)沖積、沖湖積物，具河流沖積二元結(jié)構(gòu)特征，水文地質(zhì)條件比較單一，主要含水巖組為第四系全新統(tǒng)承壓含水層中的地下水。場(chǎng)地內(nèi)對(duì)基坑工程有影響的主要有上層滯水及深層的承壓水，水文條件如下。

(1)上層滯水：主要賦存于淺層填土中，無統(tǒng)一的自由水面，其水位、水量隨季節(jié)變化，主要受大氣降水、生活排放水滲透補(bǔ)給；部分勘察孔中測(cè)得上層滯水水位在自然地面以下1.00～2.5 m。雜填土層(埋深0.00～2.1 m)與淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層(埋深2.1～5.2 m)水平向滲透系數(shù)稍大，在動(dòng)水壓力作用下易受擾動(dòng)產(chǎn)生滲水等現(xiàn)象。

(2)承壓水：武漢地區(qū)一級(jí)階地承壓水水位的絕對(duì)標(biāo)高值一般為17.0～22.3 m，水位動(dòng)態(tài)明顯受降水及大氣降水綜合影響，尤其枯、豐水期隨江水起落，地下水位相應(yīng)升降。

該項(xiàng)目基坑面積8714 m2，滲透系數(shù)13.20 m/d，影響半徑201.76 m，自然地面標(biāo)高25.2 m，開挖深度21.95 m，超降深度1 m，承壓水自然地面以下5.50 m，承壓水含水層厚度30.6 m，過濾器進(jìn)水部分的長(zhǎng)度為20 m，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》(JGJ120-2012)，結(jié)合該項(xiàng)目基本情況，將群井按大井簡(jiǎn)化，利用均質(zhì)含水層承壓水非完整井的基坑涌水量計(jì)算公式[9，10]，經(jīng)計(jì)算，基坑涌水量為27104.55 m3/d。

若按抽水能力大于基坑涌水量設(shè)計(jì)，取水量非常大，所以建設(shè)單位采取了地連墻打入基巖的防滲止水措施，并取得了較好的止水效果，通過抽水連通試驗(yàn)，得出結(jié)論，該項(xiàng)目抽水井和觀測(cè)井在周邊地下連續(xù)墻落地式止水帷幕隔斷坑內(nèi)水力聯(lián)系情況下，觀測(cè)井的水位降深最大不到0.1 m。說明本工程已施工的周邊地下連續(xù)墻落地式止水帷幕隔斷坑內(nèi)水力聯(lián)系的效果非常明顯，即其隔水效果好；同時(shí)也說明了地下連續(xù)墻具有較好施工質(zhì)量，確保了其隔水效果?？茖W(xué)的設(shè)計(jì)方案和優(yōu)良的施工質(zhì)量，為后期節(jié)水措施的有效性奠定了基礎(chǔ)。所以從設(shè)計(jì)階段就應(yīng)將合理開采地下水作為重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)在施工中也要嚴(yán)控施工質(zhì)量，為有效節(jié)水、保護(hù)生態(tài)提供支撐。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)共鑿40眼井，包括27眼降水井，及13眼坑內(nèi)觀測(cè)井，井深32 m，單井抽水能力為80 m3/h。按照施工計(jì)劃，27眼抽水井中，有兩眼需抽水61 d，其余25眼井需抽水30 d。按照每眼井每天有效抽水10 h，可計(jì)算出總抽水量為69.76×104m3。

若死板的按照施工計(jì)劃施工，抽水量同樣較多。為了達(dá)到最好的節(jié)水和及生態(tài)保護(hù)效果，該項(xiàng)目采取了通過安裝計(jì)量和監(jiān)測(cè)設(shè)施的措施監(jiān)測(cè)抽水量及地下水位，并修建沉砂池，將抽出的地下水沉淀后充分利用，根據(jù)施工需求，靈活開啟抽水井，并記錄了每天的開井抽水情況，截取部分取水臺(tái)賬展示如表1。

表1 取水臺(tái)賬展示

可見，通過監(jiān)控地下水位，可以在達(dá)到施工要求之后立即停止取水，大為減少取水總量，最后實(shí)際抽取水量為30.32×104m3。比按照整體開挖粗獷抽水，抽水量減少了56%，達(dá)到了明顯的節(jié)水目的。

對(duì)于抽取的地下水，建設(shè)單位采取了能用全用的策略，減少了水資源的浪費(fèi)，用水環(huán)節(jié)涉及項(xiàng)目?jī)?nèi)的部分生活用水，主要是施工現(xiàn)場(chǎng)的降塵以及工地車輛、機(jī)械的洗刷等方面。施工過程中這一部分的生活用水在其他時(shí)段主要以城市自來水為水源，在施工降水期間則優(yōu)先使用抽取的地下水，減少水資源的浪費(fèi)。由于地下水水質(zhì)不適合作為生活用水(飲用水、淋浴水、洗滌水等)，該項(xiàng)目主要的利用方式為沖洗及綠化用水(沖洗地面、道路用水、沖洗汽車用水、沖洗設(shè)備用水、澆灑綠地用水等)。

由于采取了合理的措施，該項(xiàng)目體現(xiàn)出了明顯的節(jié)水及生態(tài)效應(yīng)。對(duì)同類型項(xiàng)目具有較高的借鑒意義。

5 結(jié)論

在深基坑排水施工過程中，應(yīng)該鼓勵(lì)建設(shè)單位多采取有效的節(jié)水及生態(tài)保護(hù)措施，從設(shè)計(jì)階段開始，充分考慮地下水的保護(hù)措施，優(yōu)化井群設(shè)計(jì)及抽水方案，施工過程中通過對(duì)地下水合理抽取、充分回用、按期監(jiān)測(cè)水質(zhì)，達(dá)到節(jié)水和保護(hù)生態(tài)的目的。