淺談基坑降水在南陽(yáng)市中心醫(yī)院四標(biāo)段的綜合利用

吳偉東,王照虎,范振雷,王國(guó)梁

（1.中國(guó)建筑第七工程局有限公司,河南 鄭州 450000；2.鄭州市工程質(zhì)量監(jiān)督站,河南 鄭州 450000）

引言

在建筑工程施工過程中,深基坑降水為將地下水將至施工面以下0.5 m～1 m 左右的位置,以避免基坑邊坡坍塌,基坑冒水涌砂等現(xiàn)場(chǎng),實(shí)現(xiàn)工程在保證質(zhì)量和安全的前提下能夠正常有序的進(jìn)行施工。深基坑降水經(jīng)相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)合格后可用于整個(gè)項(xiàng)目的臨時(shí)用水,施工現(xiàn)場(chǎng)消防、汽車清洗、建筑結(jié)構(gòu)施工過程中的水泥養(yǎng)護(hù)、砂漿拌和水、裝飾裝修等施工用水,不僅節(jié)約了水資源,同時(shí)降低了施工成本[1-2]。

1 工程概況

南陽(yáng)市中心醫(yī)院新區(qū)醫(yī)院建設(shè)項(xiàng)目共分為四個(gè)標(biāo)段,本項(xiàng)目承建其第四標(biāo)段,本項(xiàng)目主要承建8#主樓及相關(guān)地下室,地上五層,地下二層,基坑深度為10.8 m ～13.8 m,基底標(biāo)絕對(duì)高為115.2 m ～118.2 m,建筑高度為23.2 m,整個(gè)項(xiàng)目共設(shè)置84 口降水井,其中本標(biāo)段內(nèi)降水井為15 口,潛水泵揚(yáng)程為100 m,本項(xiàng)目8#主樓屋面與降水井的最大垂直距離為34.7 m,水頭壓差在降水井排水泵排水能力范圍內(nèi)。

2 勘察報(bào)告

根據(jù)勘察報(bào)告,本工程地下水位高度為117.8 m,地下水在地面以下8.7 m～9.8 mm,為第四系松散巖類孔隙潛水,主要含水巖性分為兩類,分別為層泥質(zhì)粗砂和層含卵礫粗砂及下部砂性土體,滲透系數(shù)在35 m/天～40.0 m/天,本工程正負(fù)零絕對(duì)高程為129 m,筏板墊層絕對(duì)標(biāo)高為115.2 m,基礎(chǔ)施工時(shí)基坑降水4 m 左右。工程地質(zhì)剖面圖,見圖1。

圖1 工程地質(zhì)剖面

3 降水管井布置

見圖2。

圖2 降水管井布置圖

4 具體應(yīng)用

4.1 水質(zhì)檢測(cè)

項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)施工前按照相關(guān)規(guī)范對(duì)基坑降水的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),根據(jù)檢測(cè)結(jié)果,確定基坑降水在本項(xiàng)目收集利用的用途,如現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)、生活、消防、噴淋降塵、車輛沖洗、場(chǎng)區(qū)綠化、廁所沖洗、建筑施工（包括結(jié)構(gòu)施工中的混凝土養(yǎng)護(hù)、混凝土試塊養(yǎng)護(hù)、砌筑抹灰、裝飾裝修施工）等用水等[3-4]。

4.2 計(jì)算單井滲水量

根據(jù)工程地質(zhì)剖面圖可知3 類土絕對(duì)標(biāo)高為115.5 m ～-119.3 m,四類土絕對(duì)標(biāo)高為99.4 m～115.5 m,根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙,本項(xiàng)目基礎(chǔ)地底絕對(duì)標(biāo)高為118.2 m,降水井井深24 m,降水范圍有3.7 m 三類土和20.3 m 四類土組成,基坑管井降水示意圖,見圖3。

圖3 基坑降水示意圖

總降水量計(jì)算如下表所示：

計(jì)算公式：總降水量 Q=1.366k（2H-Sd）×Sd/log［2×（b1+b2）/πr0×cos（π（b1-b2）/2（b1+b2））］名稱 取值 名稱 取值H 24 Sd 5.5 b1 150 b2 120

通過計(jì)算得出基坑總降水量為27 286.367 m3/d

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙,現(xiàn)場(chǎng)共設(shè)置有84 口降水井,假設(shè)每口井的降水能力相同,則每口井的降水能力為q=Q/84=324.84 m3/d=3.76 L/s。

4.3 計(jì)算施工現(xiàn)場(chǎng)用水量

根據(jù)臨水施工方案,施工現(xiàn)場(chǎng)消防、車輛沖洗、結(jié)構(gòu)施工中的混凝土養(yǎng)護(hù)、砂漿攪拌用水、裝飾裝修施工用水量為10 L/s[5]。

4.3.1 施工高峰澆筑養(yǎng)護(hù)用水量計(jì)算（L/s）

施工高峰澆筑養(yǎng)護(hù)用水量計(jì)算公式如下表所示：

通過上述公示計(jì)算得出施工高峰澆筑養(yǎng)護(hù)用水量為4.80 L/S。

4.3.2 砌磚用水量

砌磚用水量計(jì)算公式如下表所示：

K1 取值為1.05；Q1 取值為18 000 m3；N1 取值為200 L/m3；T1 取值為180,K2 取值為1.5

通過上述公示計(jì)算得出砌磚用水量為4.80 L/S

4.3.3 抹灰用水量

采用如下公示進(jìn)行計(jì)算

K1 取值為1.05；Q1 取值為18 000 m3；N1 取值為30 L/m3；T1 取值為130,K2 取值為1.5

通過上述公示計(jì)算得出抹灰用水量水量為0.11 L/S

4.3.4 工程施工作業(yè)總用水量

工程施工作業(yè)總用水量Q=施工高峰澆筑養(yǎng)護(hù)用水量+砌磚用水量+抹灰用水量+抹灰用水量=4.80+0.54+0.11=5.45 L/S

4.3.5 消防水量

考慮同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)發(fā)生次數(shù)為1 次,消火栓用水量設(shè)計(jì)為10 L/S。

計(jì)算公式：施工高峰澆筑養(yǎng)護(hù)用水量q1=K1×（∑Q1*N1*K2）/T1×t×8×3 600名稱 取值 名稱 取值 N1 150 K1 24 Q1 5.5 / /T1 120 K2 1.5 / /

計(jì)算公式：砌磚用水量 q2=［K1*∑（Q1*N1）/（T1*B）］*K2/（8*3 600）名稱 取值 名稱 取值 N1 150 K1 24 Q1 5.5 / /T1 120 K2 1.5 / /

4.3.6 工程現(xiàn)場(chǎng)施工用水量確定

根據(jù)計(jì)算結(jié)構(gòu),工程施工作業(yè)總用水量Q1=5.45 L/s,消防用手量Q2=10l/s,Q1＜Q2,故取施工現(xiàn)場(chǎng)用水量為10 L/s,約為單井滲水量的三倍。

4.3.7 臨時(shí)給水及消防水管管徑確定

根據(jù)下述計(jì)算方法確定管徑大小

給水主干管管徑D=100 mm

4.4 基坑降水綜合利用策劃

根據(jù)計(jì)算結(jié)果施工現(xiàn)場(chǎng)用水量約為單井滲水量的三倍,故需要三口降水井來(lái)滿足施工現(xiàn)場(chǎng)用水。

根據(jù)本項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)策劃與臨水施工方案,本工程結(jié)構(gòu)沿東西方向接近對(duì)稱結(jié)構(gòu),故劃分為兩個(gè)施工段（施工段劃分具體如圖4 所示）,室外消防干管上每隔50 m～120 m 安裝一組DN65 的消火栓,每組消火栓內(nèi)均配備一支水槍、兩條水龍帶（25 m/條）。消火栓箱靠近北側(cè)圍擋安裝,用磚砌支墩支撐,消防箱處設(shè)紅色警示燈,3 m 以內(nèi)不得堆放雜物。從消防環(huán)狀管網(wǎng)引直徑DN100 的管道作為各個(gè)樓號(hào)消防用水主立管,沿結(jié)構(gòu)外墻（陽(yáng)臺(tái)處）向樓上敷設(shè),立管管材材質(zhì)為焊接鋼管,焊接連接。管道除銹后刷底漆（防銹漆）兩道、面漆（大紅漆）兩道。立管根部用鑄鋼蝶閥控制,并設(shè)DN20 銅閘閥作為泄水閥,便于管道安裝與檢修。每根消防用水主立管每層作業(yè)面預(yù)留DN65 消火栓甩口,靠近消火栓處設(shè)置消防箱,消防箱內(nèi)配25 m 長(zhǎng)水帶兩卷,配19 mm 直徑水槍一支。

圖4 施工現(xiàn)場(chǎng)施工段劃分圖

考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,一次性布設(shè)臨水設(shè)施,且滿足施工用水需要,故優(yōu)先考慮距離兩個(gè)施工段最近的降水井,降水井的選擇如圖5 所示。

圖5 降水井利用點(diǎn)位圖

本工程在進(jìn)行基坑降水綜合利用時(shí),在結(jié)構(gòu)主體內(nèi)消防用水主立管底部與潛水泵相連,給水管整體成“U”型,在給水管達(dá)到施工樓層或者屋面層后開始向下布設(shè),直至室外市政管井,樓層施工用水接駁口設(shè)置在給水管的上水管一側(cè),如此,各樓層停止用水時(shí)降水管井的水頭壓差為室外市政管井標(biāo)高H9- 潛水泵標(biāo)高H0,這樣可以降低降水井內(nèi)潛水泵的工作負(fù)荷,同時(shí)降低電能的損耗。節(jié)約施工成本。

根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖紙,基坑降水待主體施工完成后方可停止降水,故基坑降水不能滿足項(xiàng)目施工全生命周期,本工程在市政給水管和降水井給水主管預(yù)留接駁口,等降水井停止使用后,將降水井的給水主管與市政給水主管相連接,以保證后續(xù)工程能夠正常運(yùn)行,見圖6。

圖6 基坑降水循環(huán)利用原示意圖

4.5 基坑降水回收利用動(dòng)態(tài)調(diào)整

隨著現(xiàn)場(chǎng)施工樓層逐漸升高,施工至8#樓四層時(shí)由于各個(gè)樓層均處用水階段,水頭損失較大,導(dǎo)致水壓不足,此時(shí)在降水井處增加滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求的變頻增壓泵,以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要。

5 結(jié)論

利用了基坑降水收集系統(tǒng)在本工程項(xiàng)目中的綜合利用,施工現(xiàn)場(chǎng)消防、汽車清洗、建筑結(jié)構(gòu)施工過程中的水泥養(yǎng)護(hù)、砂漿拌和水、裝飾裝修等施工水都來(lái)源于基坑降水收集系統(tǒng),不但節(jié)省了市政用水量,也節(jié)省了水資源,還節(jié)省了建筑成本,同時(shí)符合綠化建筑的特點(diǎn),具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。