基坑降水水資源量的評價計算

魏小寒，魏 潔，葉 巍，魏 麗

（1.河北省邯鄲水文勘測研究中心，河北 邯鄲 056001；2.邯鄲市億潤工程咨詢有限公司，河北 邯鄲 056001）

基坑降水是建筑施工中的常見工作。按照國家對建設項目水資源利用的有關政策，以某集團有限公司棚戶區改造陽光小區施工期疏干排水的用水方案為例，進行基坑降水水資源量的分析計算。

1 基本情況

1.1 建設項目基本情況

建設項目位于邯鄲主城區東部邯鄲縣趙張策南邊，緊鄰309國道，西鄰規劃的站前大街，東至和諧大街，北至緯五路，南至緯六路。陽光小區為某集團棚戶區項目，占地約17.5 hm2，規劃建設16棟25～34層高層住宅，其中1#、2#為33層住宅樓，3#、4#、7#、9#、11#、13#為27層住宅樓，5#、8#、10#、12#、14#為33層住宅樓，6#為34層住宅樓，15#、16#為24層住宅樓；內設幼兒園、小學、超市和物業管理等公用設施，地下車庫及其他地下設施。項目總建筑面積501 352.02 m2，其中地上建筑面積396 547.38 m2、地下建筑面積104 804.64 m2。

1.2 取水目的

取水目的是疏干基坑內地下水，保障建設項目基礎順利施工，屬建筑施工臨時用水。

1.3 分析評價范圍

擬開采的地下水為潛水，含水層分布較連續穩定，地下水補給以側向徑流和降水入滲為主，排泄主要為人工開采和側向流出，開采影響范圍局限于基槽降水影響范圍，面積為0.2 km2。

2 取用水量合理性分析

2.1 取水合理性分析

根據陽光小區項目巖土勘察報告，建設場地見兩層地下水。第1 層地下水水位為地表以下5.0～7.0 m，為上層孔隙潛水，含水層主要為第4層粉土及第4-1層粉砂，補給及排泄主要為大氣降水及蒸發，水位變化幅度為上下1.0 m 左右。第2 層地下水水位為地表以下14.5 m，為微承壓水，含水層主要為第7 層細砂、第8 層粉土及第8-1 層細砂，補給及排泄為地下徑流及人工取水。本層水為當地村民的飲用水源。根據區域水文地質資料，勘察場區地下水年均水位變幅在1.0～2.0 m。本項目住宅配套地下建筑基槽平均深度為7.5 m，因此在基槽開挖時存在施工降水問題，進行基坑降水是十分必要的。

2.2 取水的可靠性和可行性

建設項目基坑降水方案采取基坑內管井降水形式，將地下水位降至基底以下1 m。按照《建筑基坑支護技術規程》，考慮到基坑周圍環境及相鄰建筑物和管線對基坑的施工要求，將本基坑工程支護結構分為3個單元，分別采用樁錨支護、土釘墻支護和自然放坡支護。通過延長滲徑、改變滲流狀態，以減少基坑降水對周邊環境影響。基坑降水采取打地下水群井的方式。基坑四周空曠，三倍基坑深度范圍無建筑，四周無地下、地上管線。建設項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階段，時段為2 a。施工期疏干排水具有階段性，施工完畢后不再取水。所取用的地下水除少量蒸發損失外，直接排入支漳河。用水是合理的。

3 區域水文地質條件分析

3.1 含水層、隔水層

邯鄲縣區域含水層垂直方向與地層巖組的劃分相當，劃分為4個含水巖組。

第一含水巖組屬全新統地層。底板埋深60～70 m，為近代河流的沖積物和湖積物。含水層巖性以粉、細沙為主，結構松散，厚度不一，砂層厚度3～20 m。

第二含水巖組屬上更新統地層。頂板埋深40～80 m，底板埋深160～180 m，巖性特征為灰黃色、棕色或淺棕黃色砂質黏土、粉質黏土夾砂層，結構較為松散。為半承壓水，含水層巖性以粉、細沙為主，其次為中砂，單層厚度3～15 m。

第三含水巖組屬中更新統地層。頂板埋深165～185 m，底板埋深約350 m，巖性特征上段為繡黃、紅黃、棕褐黏土夾銹黃色砂層，土層有長石及鈣質結核；下段為棕紅色、棕褐色黏性土夾砂層，為承壓水，含水層巖性以細砂和中砂為主，其次為粉砂，單層厚度3～12 m。礦化度小于1.0 g/l，單位涌水量2～10 m3/h·m，單井出水量50～60 m3/h。該含水層很少開采，而在咸水區開采的深層淡水即為這一含水層，成井深度在270～350 m。

第四含水巖組屬下更新統地層。底板埋深450～500 m，為沖積、湖積沉積物。隔水層主要為黏土層。

3.2 地下水補給路徑、排泄條件

淺層地下水補給來源主要是大氣降水入滲補給，約占地下水總補給量的60～90%；其次是山前側向徑流補給、河道滲漏補給和渠系滲漏補給、渠灌田間入滲補給和井灌回歸補給等。深層地下水補給條件較差，主要補給方式為側向徑流補給。由于深層地下水大量開采，在深層水水位大幅下降區域，存在上層咸水的越流補給，總的徑流方向是由西向東。排泄以人工開采為主。

3.3 淺層地下水動態

邯鄲縣地下水賦存于第四系多層結構的松散巖層中，主要接收大氣降水和地表水（包括河渠及灌溉回歸水）的入滲補給，其次潛水側向補給。排泄方式以人工開采和側向流出為主。淺層地下水為入滲—開采型。一般情況農灌井年內動態變化為：3—4 月春灌開始，地下水位開始下降；5—6 月底前后出現年內最低水位；7—8 月隨降水量的增加，地下水位開始回歸，至年底或來年1—3月達到最高水位。

4 評價區地下水環境概況

4.1 場地地層土質情況

根據項目巖土勘察報告，勘察范圍內所見地層，除第1 層為填土外，其余均為沖洪積地層。按巖性特征、埋藏分布和工程特性指標等共分為13個工程地質層。其中，1～9 層所見地層的情況如下：第1 層為填土，層厚0.30～1.80 m，層底埋深0.30～1.80 m，上部多為耕土，中下部以粉質黏土、粉土為主。第2層為粉質黏土，層厚0.70～2.50 m，層底埋深1.10～3.00 m。第3 層為粉土，層厚0.20～4.00 m，層底埋深3.80～5.80 m。第4層為粉土，層厚2.50～5.20 m，層底埋深7.20～9.50 m。第5 層為粉質黏土，層厚2.50～6.70 m，層底埋深11.40～14.40 m。第6 層為粉質黏土，層厚2.80～7.40 m，層底埋深15.90～20.00 m。第7 層為細砂，層厚0.30～3.80 m，層底埋深16.50～22.00 m。第8 層為粉土，層厚2.00～7.00 m，層底埋深21.00～25.70 m。第9 層為粉質黏土，層厚2.20～9.00 m，層底埋深27.00～32.60 m。

4.2 地下水類型及含水層

建設項目區勘察場地見2層地下水。其中，第1層水位為地表下5.0～7.0 m，第2 層水位為地表下14.5 m，具體詳見2.1所述。

5 基坑降水水資源量計算

5.1 選取2#住宅樓進行基坑降水計算

項目小區16 棟高層住宅，分棟開挖基坑。鑒于小區內水文地質情況基本一樣，本次基坑降水水資源量的計算選取2#樓，為33 層住宅樓。基坑開挖長度為98 m、寬33 m，上口開挖面積3 234 m2。

5.1.1 基坑涌水量的計算公式

根據巖土勘察報告，基坑降水為含水層潛水完整井井群，計算公式為：

式中：K 為土的滲透系數（m/d）；H 為含水層厚度（m）；S 為水的降低值（m）；R 為抽水影響半徑（m），R= 1.95S；Xo為基坑的假想半徑（m），當矩形基坑長寬比小于5時，可簡化成假想半徑Xo的圓形井，按下式計算：

式中：F 為基坑井點管所包圍的平面面積（m2）；π 為圓周率，取3.141 6。

5.1.2 參數的確定

根據項目區巖土勘察報告，通過分析計算選取含水層厚度H為5.85 m。平均地下水埋深取5 m，開挖深度取7.5 m，以降深至基坑槽底以下1 m 計，降深S 為3.5 m。根據河北省平原與山間盆地地區松散巖石淺層巖性垂直滲透系數和本項目巖土勘察報告，參照滲透系數經驗值表，選取相應土質的滲透系數為0.086 4 m/d。

5.1.3 計算成果

根據選取的2#樓基坑降水各項參數，通過計算得出基坑涌水量為62.8 m3/d，詳見表1。根據建設項目施工要求，基坑降水按25 d計算，則基坑降水量為1 570 m3。

表1 項目區2#住宅樓基坑降水計算參數和成果

5.2 陽光小區總基坑降水計算

根據陽光小區施工平面圖，僅對所建16 棟高層建筑基坑開挖降水進行分析計算。16 棟高層建筑基坑開挖面積統計，詳見表2。

表2 16棟高層建筑基坑開挖面積統計

依據2#樓基坑降水成果，陽光小區按開挖總面積38 000 m2、基坑降水25 d 分析計算出小區基坑降水涌水量為738 m3/d，總基坑降水18 448 m3。基坑降水經所建蓄水池沉淀后，除用于項目消防使用外，其余經渠道排入支漳河。

6 基坑降水的工程措施

綜合考慮建設項目陽光小區基坑的水文地質條件，采用基坑內管井降水，基坑內降水至基底以下1 m。降水井井徑400 mm，間距約15 m。井管外濾料宜采用粒徑1～4 mm 石屑礫料，并保證不均勻系數小于2。應用深井泵或深井潛水泵抽水，井點使用前應進行試抽水，確認無漏水氣等異常現象。

在基坑開挖前，應首先設置地下水位觀測井，對開挖場地的地下水位進行復核，若發現水位與設計情況有較大差異時應及時通知設計單位，以調整止水及降水方案。在基坑圍護結構頂部外側1 m 設置磚墻擋水墻，高0.3 m，寬0.12 m。基坑外側地表應硬化且具有良好的排水能力。

7 結論

在基槽開挖時進行基坑降水是十分必要的。基坑降水采取基坑內管井降水的形式，基坑支護設計分別采用樁錨、土釘墻、自然放坡等形式。基坑四周空曠，三倍基坑深度范圍無建筑，無地下、地上管線，采取打地下水群井的基坑降水方案可行。本文重點研究和分析計算的基坑降水水量是因基坑施工進行的施工期疏干排水，具有階段性，待施工完畢后不再取水，所取用的地下水可以攔蓄利用或排入河道補充淺層地下水。有些地區基坑降水的水量很大，實際上也是一種可以利用的地下水資源。在水資源非常短缺的地區，該部分水量可以得到充分利用。