探讨基坑降水限量开采地下水保护城市水资源

杨 天 忠

(太原市节约用水办公室，山西 太原 030000)

探讨基坑降水限量开采地下水保护城市水资源

杨 天 忠

(太原市节约用水办公室，山西 太原 030000)

分析了太原市目前气候状况下的自然水位变化情况，探讨了降水工程建设前期应掌握的技术、参数,并结合具体实例，提出了合理的基坑降水方法和节水利用方案，以科学有效的保护城市水资源。

基坑降水，地下水，排水量，参数，施工

0 引言

随着城市建设发展，以及大型建筑物、道路、地下铁路等建设，基坑开挖的面积、深度不断地增加；对基坑降水设计与施工的要求也越来越高。如何科学的进行建筑基坑降水和有效地保护地下水资源的开采和综合利用，逐步规范建筑工程降水对地下水资源的破坏与浪费，从而使基坑降水做到降水而不排水或少排水，排水而不浪费，将是我们研究和探讨的新课题。

1 现气候状况下的自然水位变化情况

太原市许多工程项目降水大多采用管井降水，主要开采排放第四纪孔深潜水，该市区范围内潜水含水层埋藏深度一般15 m以上，部分在潜水和承压水之间隔水层薄弱地段，埋深在20 m左右，这就要求降水井的深度设计以保护下部承压水为目的，避免引起地下水流畅的水动力条件的变化以及地基土物理力学性的改变。

降水工程是岩土工程中对地下水进行水位和流量控制的唯一有效手段，近几年根据市节水办对市区各地的降水调查发现，太原市范围内地下水资源匮乏紧缺，地下水位逐年连续下降。总的发展趋势是水位埋深加大，降水排放不合理和地基土含水层的破坏使水量逐步减少，其总体规律是：西起桃园路汾河一级阶地，南北一线20世纪90年代潜水水位埋深于地表0.5 m～1 m左右，到2009年此段水位埋深2 m～5 m(近年略有回升)；向东建设路南北一线，地下潜水水位由10年前的8 m～10 m，降至如今的15 m左右，这除受东西向地形坡降的影响以外，大气降水量变化并不太大。重要的是对节约水资源、保护水资源的节水意识淡薄，造成降水中不合理的排放浪费了水资源。从长远城市发展角度看这种现象已引起市区各地不同程度的地面沉降，据有关资料表明河西、河东区沉降值不同而尤其以河西化工区沉降为最大。

2 降水施工前应掌控的技术及参数

在降水工程建设前期，须进行基坑抽水试验。要求建设单位必须对工程所在的区域和场地进行水文地质勘察，掌握工程建设场地及工程降水影响范围内的地下水赋存状况，明确地下水类型、含水层与隔水层分布情况、地下水渗透性、地下水水位动态，地下水的补给、径流、排泄以及地下水与地表水的关系等，为基坑工程降水设计和施工提供详细的水文地质资料。

建筑工程降水设计方案应依据JGJ/T 111—98建筑与市政降水工程技术规范、《岩土工程勘察报告》《抽水试验报告》《水文地质手册》和《城市节约用水条例》的要求进行。必须做到以下五个方面：

1)在基坑开挖后地下基础结构施工期内，地下水动水位应保持在基坑底以下0.5 m～1 m，严格控制地下水开采量，限量开采。

2)基坑内深部承压水过大时应作止水帷幕墙渗透性稳定计算并合理确定止水帷幕墙的截水深度，避免坑内外压差过大而导致基坑底部隆起。

3)降水期间要考虑周边邻近建筑物的沉降及地下管线的安全，避免止水帷幕墙漏水而引起周边建筑物损坏。

4)确保基坑边坡的稳定性和周边建筑物的安全，严格控制排水量及井的深度(如表1所示)。

表1 地下水控制方法适用条件表

5)提高节水意识，综合利用基坑降水，应做到降水而不排水，排水而不浪费，科学保护地下水资源。

基坑降水应采取基坑周边设置止水帷幕，如防渗墙、排桩等。当工程建设场地内地下水位较高，需要降低地下水位时，基坑工程降水设计应结合节水保泉原则，并确实保证基坑周边环境建筑的安全。对泉脉处、周边建筑物地表沉降敏感的区域或降水持续时间较长的工程，应采取基坑周边设置止水帷幕、坑内降水坑外回灌定时观测的方案，应进行专家论证不应采用坑外降水或不设止水帷幕墙就直接降水的方式。

止水帷幕可采用全封闭式或半封闭式，且符合规程中4.1.3规定。满足有关规范要求；当降水或降压的含水层厚度较大时，止水帷幕墙应有足够的嵌固深度，使其不能产生绕渗；坑内降水井埋置深度不应超过止水帷幕墙的深度。且应在坑外设回灌体系和观测体系。如有条件时尽可能采用全封闭式降水。控制坑外原地下水位的基本稳定；应利用降水井抽取的地下水经过沉淀或过滤后进行回灌，回灌水量应进行控制和调节，回灌井的水位应高于原地下水位1 m～1.5 m。回灌的方法：可采用井点、砂井、砂沟等进行。

深基坑降水应符合验算公式：

潜水完整井：

Q=1.366K′(2H-s)S/nlgR-lg(r1·r2·…·rN)。

或Q=1.366K′(2H-S)S/lgR-lgr0。

承压水完整井：

Q=2.73K′MS/lgR-1/n(r1·r2·r3·…·rn)。

或Q=2.73K′MS/lgR-lgr0。

其中,Q为基坑出水量，m3/d；S为基坑设计水位降深值，m；R为影响半径，m；n为降水井数，个；H为潜水含水层的厚度，m；r0为基坑范围的影响半径，m；M为承压含水层的厚度，m；K′为垂直渗透系数，m/d。

建设工程中如何综合利用基坑降水，解决好降水而不排水、排水而不浪费水资源，可进行探讨。

深层次回灌实例(一)：

某小区打一眼200 m的渗水井，开孔、终孔孔径700 mm，井管采用壁厚8 mm的卷皮钢管，管径300 mm，井管排列0 m～100 m为井壁管，100 m～200 m按含水层排列60 m的滤水管、40 m的井壁管。滤料填充0 m～100 m用粘土球进行填充封闭，100 m～200 m用0.2～0.5的圆砾石滤料填充，滤料层厚度为190 mm。含水层地层主要以①砂卵石层、②粗砂砾石层、③中细砂层。

渗水管的包缠；采用12号铅丝、丝距0.75 mm～1.0 mm，铅丝与钢管之间顺井管长度均匀垫Ф10 mm钢筋10根与井管点焊、间距105 mm、铅丝用锡焊定位、渗水管两端焊Ф14 mm钢筋做挡箍、挡箍距离管端500 mm，在渗水管铅丝滤网外包80目尼龙网两

层、用铅丝绑扎定位，尼龙网外包缠棕皮两层、用14号铅丝定位、丝距80 mm，渗水管可分节制作，接口处用电焊焊接。

因该小区采用地热井取暖有大量的地下水抽出，为不使地下水位下降，采用渗水井进行回灌，回灌量约15 t/h～20 t/h。井内回灌水位高度约-7 m～-8 m之间，24 h进行回灌。在回灌了20 d后回灌水位有下降现象，水位高度约9 m，表明回灌顺畅(见图1)。

积蓄排水实例(二)：

某工地距公园湖最近距离是150 m，基坑深10 m，占地面积为22 500 m2，地下水位为-3.5 m，降水深度为-11 m，基坑设降水井76眼，降水井深度为16 m其中减压井5眼、深度24 m，周边回灌井25眼，观测井17眼，计42眼，累计118眼。每眼降水井日排水量约32 m3，累计日排水量2 432 m3，降水时间为100 d。经和公园协商同意将降水井排出的水通过沉淀排入公园湖内，即在基坑周边设集中排水管，排水管端部设三级沉垫池，从沉垫池到公园湖筑暗渠将沉淀后的水直接流入公园湖中，作为湖水的补充。

3 结语

在建设工程中，提高节水意识、保护地下水、节约水资源，综合利用基坑降水是保护生态环境的一种措施，对实现降水而不排水、排水而不浪费，把深层次的含水层作为一个自然的储水仓，进行深层次的回灌，将浅层的水运用自然的压力回灌和渗透的方法，是值得探讨的新的技术。对无条件回灌和渗透的工程可实施排水而不浪费的措施，将排出的水利用管网、收集池积蓄起来，用于城市绿化、道路喷洒、补充游园湖水等城市用水工程，既保护了生态自然也实现了节水利用。实践而知限量开采地下水，充分利用水资源，有效节水，利用把浅层水回灌到深层次的含水层是一个可行的新的技术措施。

[1] JGJ/T 111—98，建筑与市政降水工程技术规范[S].

[2] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[S].

Discussion on foundation pit precipitation and limited exploitation of groundwater to protect urban water sources

Yang Tianzhong

(WaterConservationOfficeofTaiyuanCity,Taiyuan030000,China)

This paper analyzed the natural water level changes situation under the current climate status in Taiyuan, discussed the should grasp technology, parameters before precipitation engineering construction, and connecting with specific examples, put forward reasonable foundation pit precipitation method and water using plan, so as to scientific and effective protection of urban water resources.

foundation pit precipitation, groundwater, displacement, parameter, construction

2015-08-26

杨天忠(1963- )，男，工程师

1009-6825(2015)31-0173-02

TU991.64

A