深基坑排水施工節水及生態保護措施

祁 源

(湖北省電力勘測設計院有限公司，湖北 武漢 430040)

1 引言

深基坑開挖過程中，為了將地下水位降至地下室底板之下，在封底之前，需要通過深井取水的方式抽排大量的地下水，若不采取合理的措施，除可能引起流沙、管涌、邊坡失穩及地面沉降等地質災害之外，也有可能導致地下水超采和地下水污染等生態問題[1]。必須要采取相應的措施，才能改變目前的粗放式取水和散漫式管理情況。筆者在多年的項目實踐中總結有以下幾種簡單有效的措施和方法。

2 工程措施

2.1 修筑沉砂池

沉砂池具有顯著的減少水土流失的作用，可以有效避免地下水中的泥沙堵塞市政管網，經沉淀后的地下水，可用于施工現場的降溫、降塵及沖廁等使用，同時勤換工程車清洗池清潔水，也能有效減少工程車對城市的污染，多出的地下水再經沉淀后用水管引至指定的排水系統。若條件允許，也可以聯系當地環衛部門，將沉淀后的地下水再利用于城市綠化、消防、沖洗及景觀等不與人體接觸的雜用水[2]。

如果在施工過程中的抽水集中時段，由于沉砂池容積不足，出現滿溢的現象，未經沉淀的地下水則會直接流向城市雨水管網，有堵塞雨水管的風險，如果出現該現象，應采取臨時措施，在項目的排水管溝末端設置過濾網，并及時清理，避免對城市排水管網的堵塞，引起局部積水等污染現象的出現。

2.2 安裝取水計量設施

應按照國家要求在水泵上安裝取水計量及水位監測設施，能有效監測抽水量和地下水位，并與項目同時設計、同時建設、同時運用[3]。根據實際經驗，以科學的監測數據為基礎，合理抽取地下水能有效的減少抽水量，從而達到明顯的節水目的。具體操作方式如下。

(1)抽水前應統一測一次各井靜止水位。

(2)抽水開始后，在水位未達到設計降深以前，每天觀測三次水位。

(3)水位達到設計降水深度后，可每天觀測一次水位。

(4)繪制水位降深值與時間過程曲線圖，分析水位水量下降趨勢，預測達到設計降水深度要求所需的時間。

(5)根據水位、水量觀測記錄，查明降水過程中的不正常狀況及其產生的原因，及時提出調整補充措施，確保達到降水深度。

2.3 設置監測警戒和應急預案

當遇到以下情況時應減緩施工速度并加密、加強觀測，有異常情況時應停止施工并采取相應措施。

(1)變形實測值接近或達到估算值或發生突變時。

(2)基坑水位達到或超過設計降深，應停止降水。

(3)基坑周圍環境水位下降接近或超出估算值時，應采取應急措施。

(4)若抽水引起了明顯的地面沉降，應采取回灌等措施進行補救。

2.4 優化井群布置及抽水方案

通過計算基坑涌水量及單井取水能力，確定抽水井數量，通過降水模擬計算，優化井群布置，能有效減少抽水量，提高施工效率[4]。同時，應根據施工工序，合理的安排抽水方案，若是整體開挖，則應在開啟井群抽水到設計降深之后，迅速開挖直到完成封底工作，若分片區開挖則應根據施工的需要分批開啟降水井，減少地下水的無效抽取，造成水資源的浪費[5]。

2.5 注意封井施工

施工降水結束后，對降水井采取分批停止降水、分批回填的方法進行封堵，每批次的井應盡量分散開。其工藝流程如下：水井抽水→起泵→投入砂石混合料→澆筑C10混凝土→振搗密實→回填2%水泥土[6]。

3 管理措施

3.1 加強對地下水水質的監測

在施工期內對水質進行檢驗，對地下水水質、水位、水溫進行監控，防止地下水枯竭和水質污染。

3.2 加強設備管理

降水期間應對抽水設備和運行狀況進行維護檢查，每天的檢查不少于3次，觀測和記錄水泵的工作壓力，電動機、水泵溫度、電流、出水等情況，發現問題及時處理，使抽水設備始終處于正常運行狀態[7]。抽水設備應進行定期保養，降水期間不得隨意停抽。注意保護井口，防止雜物掉入井內，經常檢查排水溝，防止滲漏。在更換水泵時應測量井深，掌握水泵安裝的合理高度，防止埋泵[8]。

3.3 提高節水及生態保護的意識

設施方面，要在項目設計和建設過程中，考慮安裝相應的水質和計量設施，讓節水及生態保護可以采取定量管理；同時應在項目部加強節水及生態保護的宣傳和教育，加強水法水規的宣傳，提高節水及生態保護意識。

3.4 積極響應水務行政主管部門監督

水務行政主管部門在施工過程中會對基坑項目展開監督管理工作，主要包括對地下水抽排水量和地下水水質的監測。項目部應積極配合水行政主管部門開展相關工作，在依法依規的前提下，做好節水及生態保護工作。

4 實例研究

以武漢市某項目深基坑工程為例，該工程位于長江左岸，緊鄰漢口江灘，施工降水水源地位于漢口城區塊段，地表主要分布全新統沖積、沖湖積物，具河流沖積二元結構特征，水文地質條件比較單一，主要含水巖組為第四系全新統承壓含水層中的地下水。場地內對基坑工程有影響的主要有上層滯水及深層的承壓水，水文條件如下。

(1)上層滯水：主要賦存于淺層填土中，無統一的自由水面，其水位、水量隨季節變化，主要受大氣降水、生活排放水滲透補給；部分勘察孔中測得上層滯水水位在自然地面以下1.00～2.5 m。雜填土層(埋深0.00～2.1 m)與淤泥質粉質粘土層(埋深2.1～5.2 m)水平向滲透系數稍大，在動水壓力作用下易受擾動產生滲水等現象。

(2)承壓水：武漢地區一級階地承壓水水位的絕對標高值一般為17.0～22.3 m，水位動態明顯受降水及大氣降水綜合影響，尤其枯、豐水期隨江水起落，地下水位相應升降。

該項目基坑面積8714 m2，滲透系數13.20 m/d，影響半徑201.76 m，自然地面標高25.2 m，開挖深度21.95 m，超降深度1 m，承壓水自然地面以下5.50 m，承壓水含水層厚度30.6 m，過濾器進水部分的長度為20 m，根據《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-2012)，結合該項目基本情況，將群井按大井簡化，利用均質含水層承壓水非完整井的基坑涌水量計算公式[9，10]，經計算，基坑涌水量為27104.55 m3/d。

若按抽水能力大于基坑涌水量設計，取水量非常大，所以建設單位采取了地連墻打入基巖的防滲止水措施，并取得了較好的止水效果，通過抽水連通試驗，得出結論，該項目抽水井和觀測井在周邊地下連續墻落地式止水帷幕隔斷坑內水力聯系情況下，觀測井的水位降深最大不到0.1 m。說明本工程已施工的周邊地下連續墻落地式止水帷幕隔斷坑內水力聯系的效果非常明顯，即其隔水效果好；同時也說明了地下連續墻具有較好施工質量，確保了其隔水效果。科學的設計方案和優良的施工質量，為后期節水措施的有效性奠定了基礎。所以從設計階段就應將合理開采地下水作為重要的設計目標，同時在施工中也要嚴控施工質量，為有效節水、保護生態提供支撐。

根據設計文件，項目區域內共鑿40眼井，包括27眼降水井，及13眼坑內觀測井，井深32 m，單井抽水能力為80 m3/h。按照施工計劃，27眼抽水井中，有兩眼需抽水61 d，其余25眼井需抽水30 d。按照每眼井每天有效抽水10 h，可計算出總抽水量為69.76×104m3。

若死板的按照施工計劃施工，抽水量同樣較多。為了達到最好的節水和及生態保護效果，該項目采取了通過安裝計量和監測設施的措施監測抽水量及地下水位，并修建沉砂池，將抽出的地下水沉淀后充分利用，根據施工需求，靈活開啟抽水井，并記錄了每天的開井抽水情況，截取部分取水臺賬展示如表1。

表1 取水臺賬展示

可見，通過監控地下水位，可以在達到施工要求之后立即停止取水，大為減少取水總量，最后實際抽取水量為30.32×104m3。比按照整體開挖粗獷抽水，抽水量減少了56%，達到了明顯的節水目的。

對于抽取的地下水，建設單位采取了能用全用的策略，減少了水資源的浪費，用水環節涉及項目內的部分生活用水，主要是施工現場的降塵以及工地車輛、機械的洗刷等方面。施工過程中這一部分的生活用水在其他時段主要以城市自來水為水源，在施工降水期間則優先使用抽取的地下水，減少水資源的浪費。由于地下水水質不適合作為生活用水(飲用水、淋浴水、洗滌水等)，該項目主要的利用方式為沖洗及綠化用水(沖洗地面、道路用水、沖洗汽車用水、沖洗設備用水、澆灑綠地用水等)。

由于采取了合理的措施，該項目體現出了明顯的節水及生態效應。對同類型項目具有較高的借鑒意義。

5 結論

在深基坑排水施工過程中，應該鼓勵建設單位多采取有效的節水及生態保護措施，從設計階段開始，充分考慮地下水的保護措施，優化井群設計及抽水方案，施工過程中通過對地下水合理抽取、充分回用、按期監測水質，達到節水和保護生態的目的。