深基坑降水水资源论证分析

（河北省地质矿产勘查开发局第三水文工程地质大队，河北衡水市，053000） 宋 倩 刘福东

（河北地矿第三水文工程地质勘查有限公司，河北衡水市，053000） 邢凯荣

在工程建设期间的地下水控制中贯彻执行国家技术经济政策，保护水资源和工程环境，做到安全适用、确保质量、技术先进、经济合理。降水工程应选择最佳的降水方案，将地下水位降低至建筑和市政工程要求的深度，地下水控制应正确处理工程建设与环境保护和节约水资源的关系，确保工程环境安全和正常使用，保障建筑和市政工程开挖和地下结构施工。地下水控制采用排水、降水、隔水或回灌等工程措施。

然而依据相关地下水管理规定，新建、改建、扩建建设项目申请取用地下水的，建设单位应当按照有关要求进行建设项目水资源论证，提交水资源论证报告书或报告表。基坑降水水资源论证是在收集建设项目工程地质、水文地质，主要是基坑支护止水设计方案、基坑降水方案和退水方案的基础上，合理确定水资源论证范围，科学选择分析评价方法，开展基坑降水合理性、取水影响、退水影响的分析评价，提供分析评价科学、管理措施可行、结论正确、建议合理的基坑降水水资论证。本篇文章主要是对深基坑降水水资源论证分析进行论述。

1 深基坑降水的主要方法

基坑降水是指在开挖基坑时，地下水位高于开挖底面，地下水会不断渗入坑内，为保证基坑能在干燥条件下施工，防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降而做的降水工作。有关深基坑基坑降水方法主要有：明沟加集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、深井井点降水发等井点降水方法及截水法、帷幕排水法等。目前深基坑普遍采用井点降水方法。本文采用一个建筑工程深基坑降水项目，进行水资源论证分析。

2 深基坑项目基本情况

该工程为输变电工程桩基与地基围护工程，项目建设于河北平原区。工程占地面积1913m2，变电站采用全GIS设备，配电装置楼按照地下3层、地上1层布置。地上一层设主变间，户外散热器；地下一层设电容器室，二次设备室，蓄电池室，接地变室和电缆小室等房间；地下二层设配电装置室，电抗器室等房间；地下三层为电缆夹层。消防泵房及水池布置于地下一层与配电装置楼贴建。

根据项目管理实施规划，本工程基坑总面积1913m2，土方开挖施工时，分4 层开挖，开挖深度4.8m～14.5m，基坑深度最深为14.5m，需要降水的基坑面积为1433m2。根据项目区勘察成果，20m以浅地层主要为第四系粉土及粉质粘土。基坑开挖严格按照“时空效应”的理论，分段分层开挖，并遵循“开槽支撑、留土护壁、先撑后挖、严禁超挖”的原则。围护墙、支撑、围檩、地基加固达到设计强度，且基坑预降水达到开挖面深度以下1.0m，先撑后挖。

项目勘察施工监测孔2022年9月8日测得稳定地下水位为自然地面下12.3m，根据项目管理实施规划，基坑工程最深深度为自然地面下14.5m。为保障工程顺利实施，采用“坑外降水”的方式，以管井降水为主，最大降水深度需降至基底以下1m，降水深度为3.2m，共布设降水井13眼，井深20m（自然地面以下），降水井的施工方法主要包括定井位、埋设护口管、安装钻机、钻进成孔、清孔换浆、井管安装、滤料填充、井口封闭、洗井、安装试泵、排水、井位封堵。

该项目取水期为2022年11月1日到2023年5月31日，共计212d，总降排量为4.28 万m3，同时该项目在降水井安装水表计量排水量，降水经过集水箱储存后一部分经三级沉淀池沉淀用于工程施工用水，剩余部分通过水车拉运排放至项目区东1km处的河道。项目基坑平面图见下图。

图1 项目基坑平面图

3 基坑总降排水量计算

该深基坑未设置止水帷幕的疏干降水，采用等效大井涌水量结合疏干量，按大井法计算基坑降水总涌水量。根据《建筑与市政工程地下水控制技术规范》JGJ111-2016，圆形或长宽比小于20的矩形基坑，可按等效大井计算涌水量，结合该项目岩土工程勘察以及抽水试验数据，采用潜水完整井计算公式：

式中：Q-涌水量（m3/d）；K—含水层的渗透系数（m/d），根据抽水试验计算结果，为7.84m/d；H-潜水含水层厚度（m），根据钻孔资料含水层主要为粉砂-细沙，厚度3.2m；S-设计降水深度（m），本次降水需降至基坑坑底1m以下的位置，降水深度为3.2m；R-影响半径（m）；R=2S√HK，为32.06m，r0-引用半径（m），按r0=0.565√F，F为井点系统的围合面积（m2），结果为21.4m；R0-引用影响半径（m）；R0=R+r0，为53.5m。经计算，日涌水量为201.65m3/d，取水时间按212d计算，该项目有效大井涌水量42749.8m3。

降雨入渗补给量：将雨入渗补给量计算公式：Q降=P·α·F

式中：Q降-降水入渗水量（m3）；F-降雨入渗面积，因基坑底部无排水系统，降雨入渗面积；即基坑总面积，1913m2；P-降雨量，本次取113.6mm；α-年降水入渗系数，计算区降水入渗补给系数，根据包气带岩性及地下水位埋深查《河北地下水》河北平原降水入渗系数表，确定为0.25。该项目降水期为2022年11月1日～2023年5月30日，考虑降水时间-处于枯水期和平水期，施工期降水量合计为全年总降水量的-20%进行计算，容城县多年平均568mm，该项目降水期间对应的降水量约为113.6mm，该区域降水入渗水量为-54.3m3。

因此，项目总共需降水量为42804.1m3。

车辆清洗和降尘用水、混凝土养护用水：项目基坑开挖面积1913m2，开挖深度4.8～14.5m，项目分四次土方开挖，第四层土方开挖面积1433m2，开挖深度3.2m，每辆车运土量按20m3/车计算，为230次；此外混凝土在降水施工期需6000m3，商品混凝土罐车等车辆冲洗次数600 次，车辆冲洗次数共计830次。参考《建筑给水排水设计规范》中载重汽车高压水枪冲洗用水定额为80～120L/辆·次，该项目采用指标下限值80L/辆·次，则用水量为：830 次×80L/辆·次×0.001=66.4m3。现场雾化降尘：应环保要求，现场需进行雾化降尘，现场设置有固定喷淋装置和移动式雾炮、水车进行雾化降尘，雾化面积2000m2左右，每日喷雾四次，根据过往项目经验，推算现场日均需水量为10m3，降水期现场雾化降尘需水量为：10m3×212d=2120m3。

混凝土养护用水：项目基础混凝土在降水施工期间共计约6000m3，混凝土养护用水定额0.25m3/m3，则项目总养护用水量为：6000m3×0.25m3/m3=1500m3。

综上，经计算，项目工程在降水期内施工用水量为车辆冲洗、雾化降尘混凝土养护用水之和，为3686.4m3。外排水量：该项目共需降水量为42804.1m3，施工用水 3686.4m3，外排水量39117.7m3。

4 项目主要用水环节

项目基坑排水采用“井点降水、管道排水”的方式，基坑降排水量为13308.72m3，采用13 眼降水井降水，基坑周边设置了排水管路、集水箱、三级沉淀池，集水箱容积72m3，用水方式为管井降水和沉淀池取水，降水经排水管网汇入集水箱经排水管到达三级沉淀池沉淀后施工使用，剩余降排水量由水车拉运至大河镇胡村河道。施工用水为车辆冲洗、现场雾化降尘和混凝土养护用水。

设计单井最大出水量10m3/d，13眼井利用方式根据用水量和集水箱容量进行调蓄，该项目各用水环节充分利用基坑疏干降水，井口安装计量设施，对用水环节进行计量，施工建筑用水量采用施工量及相应定额进行计算。

主要用水指标：该项目车辆冲洗定额按《建筑给水排水规范》中载重汽车高压水枪冲洗用水定额为80～120L/辆·次，本次取下限值80L/辆·次，符合标准的要求，用水指标是合理的。混凝土养护定额根据《建筑施工计算手册》施工临时用水用电计算部分混凝土养护用水定额为0.2～0.4m3/m3，符合标准要求，用水指标合理。

5 水资源节约保护和管理措施

节约措施：建设项目应对周边环境进行综合治理，做到环保、清洁生产。为了保护该区域地表水资源，提出如下水资源节约措施：坚持节约用水、不浪费水，坚决杜绝跑、冒、滴、漏等浪费现象；合理配置水量计量监控设施，节约利用水资源；加强水资源税征收制度，节约用水；安排专业人员勤于对各种供水设备、管道进行经常性的调试、保养、维修，积极做好管道的防漏、查漏及检修工作。

保护措施：水资源保护主要是水土保持、节约用水和防止水污染等，采取的工程措施主要有以下几方面：严格按照行政主管部门批准的取水量取水，不随意超采。及时掌握降水井水位变化情况，根据降水井的实际出水量，在不影响基坑开挖前提下，可以根据实际情况适当停抽部分降水井，尽量减少取水量；基坑开挖和降水作业应选择在降水量小、地下水位低的季节进行，通过合理的安排施工组织计划尽量减小降水难度，同时增加基坑底部结构物的施工紧凑性，使得结构物能尽早达到回填或防水、防淹要求，从而缩短降水作业的时间。同时项目选用环保、无污染材料，防止地下水污染。

管理措施：严格执行上级部门关于节约用水的有关政策、规定；组织单位职工积极参加节约用水活动，增强节约用水自觉性；建立管理领导小组，对管道、水龙头进行定期检查维修，杜绝跑、冒、滴、漏现象；不可改变取水用途。

6 深基坑降水水资源论证结论

该项目取水方式为潜水泵抽取浅层地下水，采用大井法计算深基坑降排水量，方法可靠；基坑降水抽取的地下水经排水管路汇入集水箱，后通过排水管到达三级沉淀池，沉淀后用于降水期间施工用水，剩余部分通过水车拉运至河道排放。取水为临时性活动，项目所在区域不属于地下水限采区和禁采区，浅层地下水尚有取水空间，水质良好，取水对水环境没有污染，项目周边为在建住宅项目，因此取水对周围其他用水户不会造成影响，因此取水是合理的，也不涉及补偿问题。项目取水对区域水资源影响很小；对生态环境无影响；不对其他用户产生影响。退水方案较可行，较合理。