基坑降水水资源量的评价计算

魏小寒，魏 洁，叶 巍，魏 丽

（1.河北省邯郸水文勘测研究中心，河北 邯郸 056001；2.邯郸市亿润工程咨询有限公司，河北 邯郸 056001）

基坑降水是建筑施工中的常见工作。按照国家对建设项目水资源利用的有关政策，以某集团有限公司棚户区改造阳光小区施工期疏干排水的用水方案为例，进行基坑降水水资源量的分析计算。

1 基本情况

1.1 建设项目基本情况

建设项目位于邯郸主城区东部邯郸县赵张策南边，紧邻309国道，西邻规划的站前大街，东至和谐大街，北至纬五路，南至纬六路。阳光小区为某集团棚户区项目，占地约17.5 hm2，规划建设16栋25～34层高层住宅，其中1#、2#为33层住宅楼，3#、4#、7#、9#、11#、13#为27层住宅楼，5#、8#、10#、12#、14#为33层住宅楼，6#为34层住宅楼，15#、16#为24层住宅楼；内设幼儿园、小学、超市和物业管理等公用设施，地下车库及其他地下设施。项目总建筑面积501 352.02 m2，其中地上建筑面积396 547.38 m2、地下建筑面积104 804.64 m2。

1.2 取水目的

取水目的是疏干基坑内地下水，保障建设项目基础顺利施工，属建筑施工临时用水。

1.3 分析评价范围

拟开采的地下水为潜水，含水层分布较连续稳定，地下水补给以侧向径流和降水入渗为主，排泄主要为人工开采和侧向流出，开采影响范围局限于基槽降水影响范围，面积为0.2 km2。

2 取用水量合理性分析

2.1 取水合理性分析

根据阳光小区项目岩土勘察报告，建设场地见两层地下水。第1 层地下水水位为地表以下5.0～7.0 m，为上层孔隙潜水，含水层主要为第4层粉土及第4-1层粉砂，补给及排泄主要为大气降水及蒸发，水位变化幅度为上下1.0 m 左右。第2 层地下水水位为地表以下14.5 m，为微承压水，含水层主要为第7 层细砂、第8 层粉土及第8-1 层细砂，补给及排泄为地下径流及人工取水。本层水为当地村民的饮用水源。根据区域水文地质资料，勘察场区地下水年均水位变幅在1.0～2.0 m。本项目住宅配套地下建筑基槽平均深度为7.5 m，因此在基槽开挖时存在施工降水问题，进行基坑降水是十分必要的。

2.2 取水的可靠性和可行性

建设项目基坑降水方案采取基坑内管井降水形式，将地下水位降至基底以下1 m。按照《建筑基坑支护技术规程》，考虑到基坑周围环境及相邻建筑物和管线对基坑的施工要求，将本基坑工程支护结构分为3个单元，分别采用桩锚支护、土钉墙支护和自然放坡支护。通过延长渗径、改变渗流状态，以减少基坑降水对周边环境影响。基坑降水采取打地下水群井的方式。基坑四周空旷，三倍基坑深度范围无建筑，四周无地下、地上管线。建设项目取水的基坑降水方案是可靠和可行的。

2.3 用水合理性分析

基坑降水主要是在土建施工阶段，时段为2 a。施工期疏干排水具有阶段性，施工完毕后不再取水。所取用的地下水除少量蒸发损失外，直接排入支漳河。用水是合理的。

3 区域水文地质条件分析

3.1 含水层、隔水层

邯郸县区域含水层垂直方向与地层岩组的划分相当，划分为4个含水岩组。

第一含水岩组属全新统地层。底板埋深60～70 m，为近代河流的冲积物和湖积物。含水层岩性以粉、细沙为主，结构松散，厚度不一，砂层厚度3～20 m。

第二含水岩组属上更新统地层。顶板埋深40～80 m，底板埋深160～180 m，岩性特征为灰黄色、棕色或浅棕黄色砂质黏土、粉质黏土夹砂层，结构较为松散。为半承压水，含水层岩性以粉、细沙为主，其次为中砂，单层厚度3～15 m。

第三含水岩组属中更新统地层。顶板埋深165～185 m，底板埋深约350 m，岩性特征上段为绣黄、红黄、棕褐黏土夹锈黄色砂层，土层有长石及钙质结核；下段为棕红色、棕褐色黏性土夹砂层，为承压水，含水层岩性以细砂和中砂为主，其次为粉砂，单层厚度3～12 m。矿化度小于1.0 g/l，单位涌水量2～10 m3/h·m，单井出水量50～60 m3/h。该含水层很少开采，而在咸水区开采的深层淡水即为这一含水层，成井深度在270～350 m。

第四含水岩组属下更新统地层。底板埋深450～500 m，为冲积、湖积沉积物。隔水层主要为黏土层。

3.2 地下水补给路径、排泄条件

浅层地下水补给来源主要是大气降水入渗补给，约占地下水总补给量的60～90%；其次是山前侧向径流补给、河道渗漏补给和渠系渗漏补给、渠灌田间入渗补给和井灌回归补给等。深层地下水补给条件较差，主要补给方式为侧向径流补给。由于深层地下水大量开采，在深层水水位大幅下降区域，存在上层咸水的越流补给，总的径流方向是由西向东。排泄以人工开采为主。

3.3 浅层地下水动态

邯郸县地下水赋存于第四系多层结构的松散岩层中，主要接收大气降水和地表水（包括河渠及灌溉回归水）的入渗补给，其次潜水侧向补给。排泄方式以人工开采和侧向流出为主。浅层地下水为入渗—开采型。一般情况农灌井年内动态变化为：3—4 月春灌开始，地下水位开始下降；5—6 月底前后出现年内最低水位；7—8 月随降水量的增加，地下水位开始回归，至年底或来年1—3月达到最高水位。

4 评价区地下水环境概况

4.1 场地地层土质情况

根据项目岩土勘察报告，勘察范围内所见地层，除第1 层为填土外，其余均为冲洪积地层。按岩性特征、埋藏分布和工程特性指标等共分为13个工程地质层。其中，1～9 层所见地层的情况如下：第1 层为填土，层厚0.30～1.80 m，层底埋深0.30～1.80 m，上部多为耕土，中下部以粉质黏土、粉土为主。第2层为粉质黏土，层厚0.70～2.50 m，层底埋深1.10～3.00 m。第3 层为粉土，层厚0.20～4.00 m，层底埋深3.80～5.80 m。第4层为粉土，层厚2.50～5.20 m，层底埋深7.20～9.50 m。第5 层为粉质黏土，层厚2.50～6.70 m，层底埋深11.40～14.40 m。第6 层为粉质黏土，层厚2.80～7.40 m，层底埋深15.90～20.00 m。第7 层为细砂，层厚0.30～3.80 m，层底埋深16.50～22.00 m。第8 层为粉土，层厚2.00～7.00 m，层底埋深21.00～25.70 m。第9 层为粉质黏土，层厚2.20～9.00 m，层底埋深27.00～32.60 m。

4.2 地下水类型及含水层

建设项目区勘察场地见2层地下水。其中，第1层水位为地表下5.0～7.0 m，第2 层水位为地表下14.5 m，具体详见2.1所述。

5 基坑降水水资源量计算

5.1 选取2#住宅楼进行基坑降水计算

项目小区16 栋高层住宅，分栋开挖基坑。鉴于小区内水文地质情况基本一样，本次基坑降水水资源量的计算选取2#楼，为33 层住宅楼。基坑开挖长度为98 m、宽33 m，上口开挖面积3 234 m2。

5.1.1 基坑涌水量的计算公式

根据岩土勘察报告，基坑降水为含水层潜水完整井井群，计算公式为：

式中：K 为土的渗透系数（m/d）；H 为含水层厚度（m）；S 为水的降低值（m）；R 为抽水影响半径（m），R= 1.95S；Xo为基坑的假想半径（m），当矩形基坑长宽比小于5时，可简化成假想半径Xo的圆形井，按下式计算：

式中：F 为基坑井点管所包围的平面面积（m2）；π 为圆周率，取3.141 6。

5.1.2 参数的确定

根据项目区岩土勘察报告，通过分析计算选取含水层厚度H为5.85 m。平均地下水埋深取5 m，开挖深度取7.5 m，以降深至基坑槽底以下1 m 计，降深S 为3.5 m。根据河北省平原与山间盆地地区松散岩石浅层岩性垂直渗透系数和本项目岩土勘察报告，参照渗透系数经验值表，选取相应土质的渗透系数为0.086 4 m/d。

5.1.3 计算成果

根据选取的2#楼基坑降水各项参数，通过计算得出基坑涌水量为62.8 m3/d，详见表1。根据建设项目施工要求，基坑降水按25 d计算，则基坑降水量为1 570 m3。

表1 项目区2#住宅楼基坑降水计算参数和成果

5.2 阳光小区总基坑降水计算

根据阳光小区施工平面图，仅对所建16 栋高层建筑基坑开挖降水进行分析计算。16 栋高层建筑基坑开挖面积统计，详见表2。

表2 16栋高层建筑基坑开挖面积统计

依据2#楼基坑降水成果，阳光小区按开挖总面积38 000 m2、基坑降水25 d 分析计算出小区基坑降水涌水量为738 m3/d，总基坑降水18 448 m3。基坑降水经所建蓄水池沉淀后，除用于项目消防使用外，其余经渠道排入支漳河。

6 基坑降水的工程措施

综合考虑建设项目阳光小区基坑的水文地质条件，采用基坑内管井降水，基坑内降水至基底以下1 m。降水井井径400 mm，间距约15 m。井管外滤料宜采用粒径1～4 mm 石屑砾料，并保证不均匀系数小于2。应用深井泵或深井潜水泵抽水，井点使用前应进行试抽水，确认无漏水气等异常现象。

在基坑开挖前，应首先设置地下水位观测井，对开挖场地的地下水位进行复核，若发现水位与设计情况有较大差异时应及时通知设计单位，以调整止水及降水方案。在基坑围护结构顶部外侧1 m 设置砖墙挡水墙，高0.3 m，宽0.12 m。基坑外侧地表应硬化且具有良好的排水能力。

7 结论

在基槽开挖时进行基坑降水是十分必要的。基坑降水采取基坑内管井降水的形式，基坑支护设计分别采用桩锚、土钉墙、自然放坡等形式。基坑四周空旷，三倍基坑深度范围无建筑，无地下、地上管线，采取打地下水群井的基坑降水方案可行。本文重点研究和分析计算的基坑降水水量是因基坑施工进行的施工期疏干排水，具有阶段性，待施工完毕后不再取水，所取用的地下水可以拦蓄利用或排入河道补充浅层地下水。有些地区基坑降水的水量很大，实际上也是一种可以利用的地下水资源。在水资源非常短缺的地区，该部分水量可以得到充分利用。