水利工程施工節水技術與應用

馬志華，王學究，劉青

（1.河南省水利第一工程局，河南 鄭州450046；2.河南水利與環境職業學院，河南 鄭州450008）

1 項目概述

引江濟淮工程（河南段）第五施工標段主要包括調蓄水庫、加壓泵站和供水管道工。七里橋調蓄水庫工程為引江濟淮（河南段）干線工程重要節點，七里橋加壓泵站位于調蓄水庫北部，供水管道工程位于河南省商丘市柘城縣，全長管道采用PCCP管道，管線長度3.62 km。

根據現場勘察，地下水位埋深4～5 m，地下水位普遍高出溝槽建基面0.50～2 m，施工中存在大量的降排水工作。

2 施工降排水技術

施工降水時大量抽取地下水，可能會引起場地周圍地面沉降、建筑物變形以及水資源環境惡化。隨著近些年全球環保意識的增強，保護和節約地下水資源的認識不斷加強。2021 年10月21日，國務院發布了《地下水管理條例》，新條例規定了一系列限抽、限排措施，制定降水方案時，一般應優先考慮隔水帷幕方案，先封閉，后降水。根據現場地質情況和施工造價的約束，引江濟淮工程降水沒有要求設置隔水帷幕，在泵站及管道工程采用了管井降水技術。

2.1 生產生活用水

在泵站單獨設置一處施工營地，沿管線中間設置一處施工營地，施工營地內部設置生活區、設備停放區及材料堆放區；在施工營地及施工點內打1眼深40 m的生活用水，供作業人員生活用水。施工用水采用現場管井水。

2.2 管道工程降水

施工現場降水主要采用管井降水，局部降水效果不佳時，配以真空井點降水，降水管井布置于管道右側，距離管溝開口線約1 m，井深20 m，間距25 m，基坑排水通過水泵進行抽排。

2.3 泵站降水

泵站工程管井降水布置于基坑內，管井中心距離建筑物輪廓線4 m，距開挖底邊線2 m，布置13 眼井；在進口段布置2 眼降水井；共計20眼井，管井間距可根據降水情況做適當調整。

2.4 場內排水管網（溝渠）

結合基坑降水收集處理技術要求，沿工作面外圍開挖1條排水溝，與附近河道或溝渠相連，地下水通過水泵統一抽排至排水溝中。管道分段施工，排水溝根據降水井排水情況合理進行分段，每段之間在排水溝內設置圍堰。

3 施工降水回收利用技術

3.1 施工降水回灌技術

根據管道工程戰線長，降水周期短的特點，地下水回灌方式采用重力式。管井降水或真空井點降水抽出的地下水經過排水溝，利用已施工管道段的降水井作為回灌井進行回灌。施工降水工作面附近有坑塘、溝渠時，利用工作面兩側的坑塘、溝渠臨時蓄水回灌。泵站工程降水井降水周期長，抽水量大，確定采用加壓回灌技術。

3.1.1 現場布置

回灌井均布在泵站周圍，回灌井間距按35 m布置，封閉回灌管線設置在基坑縱向位置向外40 m的位置；為確保完成80%回灌率，增加回灌效率，回灌井底部應處于滲透性較好的透水層。

3.1.2 工藝流程

原位回灌試驗后，基坑降水井抽出的地下水通過排水管道輸送至三級沉淀箱，將地下水中的大顆粒雜質進行沉淀過濾，并通過水處理裝置凈化后，通過機械加壓裝置進行加壓，再通過回灌管道進行加壓回灌。

3.1.3 回灌壓力

回灌壓力應根據工藝試驗確定，回灌壓力不宜過高，一般控制在1 MPa以內。

3.2 施工降水回收利用技術

施工降水所排出的水不能及時進行回灌的，采用收集、存儲等措施回收后，可用于其他場所的供水。

3.2.1 砂漿攪拌用水

地下水的水質一般都符合混凝土用水的要求，在對地下水的回收利用當中，首先將基坑當中的地下水進行存放處理，然后將汲取出的地下水進行簡單的過濾，過濾完成后進行沉淀，然后直接在砂漿的攪拌當中進行運用。

3.2.2 混凝土養護用水

水泥水化作用受到濕度條件的影響，因此為了保證混凝土在澆筑之后能夠達到相應的強度，必須采取養護措施。

3.2.3 職工生活用水

大部分生產工人都會居住在建筑工地當中，因此需要提供生活用水。施工降水經過過濾、沉淀等處理后，符合《生活飲用水標準》，可作為生活用水、洗漱用水、沖洗用水、飲用水等進行使用。

3.2.4 灑水車以及車輛沖洗用水

在施工中都會配備專業的施工車輛和灑水車，因此也會配有獨立的洗車設施以及洗車場地。

3.2.5 綠化用水

無論是城市道路的灑水還是綠化植物的種植都需要大量的水資源，這些地下水正好可以應用與公路灑水車的用水以及綠化植物種植澆灌用水，作為城市綠化水源，還可以大大節省政府的經濟開支。

3.2.6 施工現場消防用水

為保證施工的安全，在施工現場都應儲備專業的消防用水，安裝無塔供水系統一套，在消防主管上每隔60 m預留一個消防管帶接頭，以保證施工現場的消防用水。

3.2.7 農田灌溉用水

泵站周邊及管線兩側存在大量的農田，而在農田的種植和生長過程中需要大量的灌溉水，施工降水可連接農田水利工程，專門用于對農田進行灌溉。

4 綜合效益分析

4.1 經濟效益

水利工程施工的主要特點為：建設周期長、施工戰線長，受汛期和季節影響較大，各個工程的施工方案不可復制。截水帷幕技術、壓力回灌技術等綠色施工技術相對于常規技術施工成本偏大，高于現行水利定額降排水的取費，《地下水管理條例》已明確由政府或建設單位補償解決。

4.2 社會效益

該技術積極響應了政府“綠色施工”的號召，節約了水資源，為公司贏得了良好的社會聲譽。通過綠色回收理念在水利工程施工中應用，施工過程中的材料使用投入減少，縮短了施工周期，填補了行業的技術空白，為其他類似工程提供借鑒經驗。

4.3 環保效益

截水帷幕技術、回灌技術、儲存下滲技術在保證工作面降水達到設計深度的前提下，抽水量達到最少，維持了地下水生態平衡，保護了水資源，減少了周圍附屬物的沉降。收集處理技術結合了地下水控制和與水生態保護技術，減少了抽取地下水所造成的資源損耗，降低能源產出，節約施工用水，綠色環保。

5 結語

目前，水利工程施工降水回收利用技術的文獻資料較少，在工程實踐中系統應用回收技術尚屬探索階段，施工降水及回收利用成本有待于進一步優化。為進一步推動水利工程綠色施工工作，提高施工項目節水能力，建議及時開展以下工作。

一是要積極進行降水技術攻關，盡量減少抽水量，保持地下水資源生態平衡；優化儲水、蓄水技術，盡可能保持降水施工進度和施工需水時段同步。二是水利工程施工企業在綠色施工標準要求下，要具有較強的責任感和使命感，正確處理經濟效益和環保效益之間的矛盾。三是應積極創建和完善管理體系，加強組織領導，充分認識綠色施工的必要性。做好頂層設計，盡快出臺《地下水管理條例》配套的鼓勵政策，統籌協調各方利益，推動水利工程綠色施工的順利開展。