浅谈基坑降水在南阳市中心医院四标段的综合利用

吴伟东,王照虎,范振雷,王国梁

（1.中国建筑第七工程局有限公司,河南 郑州 450000；2.郑州市工程质量监督站,河南 郑州 450000）

引言

在建筑工程施工过程中,深基坑降水为将地下水将至施工面以下0.5 m～1 m 左右的位置,以避免基坑边坡坍塌,基坑冒水涌砂等现场,实现工程在保证质量和安全的前提下能够正常有序的进行施工。深基坑降水经相关检测机构检测合格后可用于整个项目的临时用水,施工现场消防、汽车清洗、建筑结构施工过程中的水泥养护、砂浆拌和水、装饰装修等施工用水,不仅节约了水资源,同时降低了施工成本[1-2]。

1 工程概况

南阳市中心医院新区医院建设项目共分为四个标段,本项目承建其第四标段,本项目主要承建8#主楼及相关地下室,地上五层,地下二层,基坑深度为10.8 m ～13.8 m,基底标绝对高为115.2 m ～118.2 m,建筑高度为23.2 m,整个项目共设置84 口降水井,其中本标段内降水井为15 口,潜水泵扬程为100 m,本项目8#主楼屋面与降水井的最大垂直距离为34.7 m,水头压差在降水井排水泵排水能力范围内。

2 勘察报告

根据勘察报告,本工程地下水位高度为117.8 m,地下水在地面以下8.7 m～9.8 mm,为第四系松散岩类孔隙潜水,主要含水岩性分为两类,分别为层泥质粗砂和层含卵砾粗砂及下部砂性土体,渗透系数在35 m/天～40.0 m/天,本工程正负零绝对高程为129 m,筏板垫层绝对标高为115.2 m,基础施工时基坑降水4 m 左右。工程地质剖面图,见图1。

图1 工程地质剖面

3 降水管井布置

见图2。

图2 降水管井布置图

4 具体应用

4.1 水质检测

项目进场施工前按照相关规范对基坑降水的水质进行检测,根据检测结果,确定基坑降水在本项目收集利用的用途,如现场的生产、生活、消防、喷淋降尘、车辆冲洗、场区绿化、厕所冲洗、建筑施工（包括结构施工中的混凝土养护、混凝土试块养护、砌筑抹灰、装饰装修施工）等用水等[3-4]。

4.2 计算单井渗水量

根据工程地质剖面图可知3 类土绝对标高为115.5 m ～-119.3 m,四类土绝对标高为99.4 m～115.5 m,根据设计施工图纸,本项目基础地底绝对标高为118.2 m,降水井井深24 m,降水范围有3.7 m 三类土和20.3 m 四类土组成,基坑管井降水示意图,见图3。

图3 基坑降水示意图

总降水量计算如下表所示：

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

通过计算得出基坑总降水量为27 286.367 m3/d

根据设计施工图纸,现场共设置有84 口降水井,假设每口井的降水能力相同,则每口井的降水能力为q=Q/84=324.84 m3/d=3.76 L/s。

4.3 计算施工现场用水量

根据临水施工方案,施工现场消防、车辆冲洗、结构施工中的混凝土养护、砂浆搅拌用水、装饰装修施工用水量为10 L/s[5]。

4.3.1 施工高峰浇筑养护用水量计算（L/s）

施工高峰浇筑养护用水量计算公式如下表所示：

通过上述公示计算得出施工高峰浇筑养护用水量为4.80 L/S。

4.3.2 砌砖用水量

砌砖用水量计算公式如下表所示：

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

通过上述公示计算得出砌砖用水量为4.80 L/S

4.3.3 抹灰用水量

采用如下公示进行计算

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

通过上述公示计算得出抹灰用水量水量为0.11 L/S

4.3.4 工程施工作业总用水量

工程施工作业总用水量Q=施工高峰浇筑养护用水量+砌砖用水量+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

考虑同一时间内火灾发生次数为1 次,消火栓用水量设计为10 L/S。

计算公式：施工高峰浇筑养护用水量q1=K1×（∑Q1*N1*K2）/T1×t×8×3 600名称 取值 名称 取值 N1 150 K1 24 Q1 5.5 / /T1 120 K2 1.5 / /

计算公式：砌砖用水量 q2=［K1*∑（Q1*N1）/（T1*B）］*K2/（8*3 600）名称 取值 名称 取值 N1 150 K1 24 Q1 5.5 / /T1 120 K2 1.5 / /

4.3.6 工程现场施工用水量确定

根据计算结构,工程施工作业总用水量Q1=5.45 L/s,消防用手量Q2=10l/s,Q1＜Q2,故取施工现场用水量为10 L/s,约为单井渗水量的三倍。

4.3.7 临时给水及消防水管管径确定

根据下述计算方法确定管径大小

给水主干管管径D=100 mm

4.4 基坑降水综合利用策划

根据计算结果施工现场用水量约为单井渗水量的三倍,故需要三口降水井来满足施工现场用水。

根据本项目进场策划与临水施工方案,本工程结构沿东西方向接近对称结构,故划分为两个施工段（施工段划分具体如图4 所示）,室外消防干管上每隔50 m～120 m 安装一组DN65 的消火栓,每组消火栓内均配备一支水枪、两条水龙带（25 m/条）。消火栓箱靠近北侧围挡安装,用砖砌支墩支撑,消防箱处设红色警示灯,3 m 以内不得堆放杂物。从消防环状管网引直径DN100 的管道作为各个楼号消防用水主立管,沿结构外墙（阳台处）向楼上敷设,立管管材材质为焊接钢管,焊接连接。管道除锈后刷底漆（防锈漆）两道、面漆（大红漆）两道。立管根部用铸钢蝶阀控制,并设DN20 铜闸阀作为泄水阀,便于管道安装与检修。每根消防用水主立管每层作业面预留DN65 消火栓甩口,靠近消火栓处设置消防箱,消防箱内配25 m 长水带两卷,配19 mm 直径水枪一支。

图4 施工现场施工段划分图

考虑到现场实际情况,一次性布设临水设施,且满足施工用水需要,故优先考虑距离两个施工段最近的降水井,降水井的选择如图5 所示。

图5 降水井利用点位图

本工程在进行基坑降水综合利用时,在结构主体内消防用水主立管底部与潜水泵相连,给水管整体成“U”型,在给水管达到施工楼层或者屋面层后开始向下布设,直至室外市政管井,楼层施工用水接驳口设置在给水管的上水管一侧,如此,各楼层停止用水时降水管井的水头压差为室外市政管井标高H9- 潜水泵标高H0,这样可以降低降水井内潜水泵的工作负荷,同时降低电能的损耗。节约施工成本。

根据设计施工图纸,基坑降水待主体施工完成后方可停止降水,故基坑降水不能满足项目施工全生命周期,本工程在市政给水管和降水井给水主管预留接驳口,等降水井停止使用后,将降水井的给水主管与市政给水主管相连接,以保证后续工程能够正常运行,见图6。

图6 基坑降水循环利用原示意图

4.5 基坑降水回收利用动态调整

随着现场施工楼层逐渐升高,施工至8#楼四层时由于各个楼层均处用水阶段,水头损失较大,导致水压不足,此时在降水井处增加满足现场施工需求的变频增压泵,以满足现场施工需要。

5 结论

利用了基坑降水收集系统在本工程项目中的综合利用,施工现场消防、汽车清洗、建筑结构施工过程中的水泥养护、砂浆拌和水、装饰装修等施工水都来源于基坑降水收集系统,不但节省了市政用水量,也节省了水资源,还节省了建筑成本,同时符合绿化建筑的特点,具有良好的社会效益和经济效益。