某提水站施工導流中的基坑排水

宋 升

（東港市水利水電工程移民辦公室,遼寧 東港 118300）

1 基坑排水的任務

基坑排水的任務包括以下三個方面：

（1）在上下游圍堰合攏閉氣或過水圍堰過水之后，必須在盡短的時間內將殘留于基坑內的積水一次排出，即初期排水。

（2）在基坑施工過程中，從圍堰及地基滲透入基坑的滲流、降雨和施工廢水等也必須不斷排出。

（3）有時為保持施工場地的干燥，有些工程（特別是軟基河床）還必須為降低地下水位而進行長期的抽水工作（排地下水）。

由于后兩種排水是經常不斷進行的，因而稱為經常性排水。

基坑排水歷時較長，如果處理的好，可為施工創造良好的條件；如果處理得不好，便往往會給施工帶來困難，甚至會直接影響整個工期。因此基坑排水在整個工程建設中是不容忽視的。

2 某提水站概況

某提水站位于沙壩河下游的北井子鎮林家村干渠沙壩倒虹吸處。主要通過提水站將沙壩河水提入干渠，西水東調，直接灌溉干渠倒虹吸以上水田，提高倒虹吸以下干渠流量與水位，以解決下游3萬畝水田灌溉水量不足的現狀。本項工程設計項目為：（1）新建提水泵站1座，泵房、電器室、管理間面積178.75m2，設計 4臺水泵，型號為650HW-5，配套電機75kW，總裝機容量300kW；（2）新建干渠節制閘1座；（3）改建排水涵閘1座。

3 水文與氣象

該地區多年平均降雨量為1044mm，從上游向下游遞增，大部分降雨集中在6～9月份，約占全年降雨量的70%以上，暴雨多發生在7～8月份。多年平均蒸發量為1000～1100mm，年內分配以4～9月份為最大，約占全年蒸發量的73%。多年平均氣溫為7.9℃，1月份氣溫最低，極端最低氣溫為-32.4℃；8月份氣溫最高，極端最高氣溫為36.2℃。該地區平均風速為2.3m/s，6～9月最大風速為19.0m/s，平均風速13.0m/s。無霜期為150d，初霜日一般在10月1日前后，終霜日一般在4月末。

4 初期排水

初期排水總量應按照圍堰閉氣后的基坑積水量、抽水過程中圍堰及基礎滲水量、堰身及基坑覆蓋層中的含水量以及可能的降水量等四部分組成計算[1]。積水的計算水位根據截流程序不同而異。當先圍上游圍堰時，基坑水位可近似采用截流時的下游水位；當先截流下游圍堰時，基坑水位可近似采用截流時的上游水位。過水圍堰基坑水位應根據退水閘的泄水條件而確定。本工程施工導流圍堰采用先圍上游圍堰，再圍下游圍堰。

4.1 基坑水位降落速度及排水時間

為了避免基坑邊坡因滲透壓力過大而造成邊坡失穩產生坍坡事故，對于土質圍堰或覆蓋層邊坡，其基坑水位下降速度必須控制在允許范圍內。一般開始排水降速以0.5～0.8m/d為宜，接近排干時可允許1.0～1.5m/d。其他形式的圍堰，基坑水位降速一般不是控制條件。本工程采用土質圍堰，故需嚴格控制基坑水位的下降速度。

排水時間的確定應考慮基坑工期的緊迫程度、基坑水位允許下降速度、各期抽水設備及相應用電負荷的均勻性等因素，進行比較后再選定。一般情況下，大型基坑可采用5～7d、中型基坑可采用3～5d。本工程參照中型基坑，采用3d。

4.2 排水量計算

（1）根據圍堰型式計算堰體及地基滲流量；（2）根據基坑允許下降速度，考慮不同高程的基坑面積后求出積水排除強度；

（3）根據基坑允許下降速度，確定初期排水時間。

基坑滲水主要與圍堰型式、防滲措施、地基情況、排水時間等因素有關。滲流計算不易符合實際，故在初步設計中，初期排水總量常采用經驗估算法，一般采用2～3倍的基坑積水估算，當覆蓋層較厚，滲透系數較大時取上限（見表1）。

表1 初期排水總量計算表

計算表達式為：

式（1）中：Q為初期排水流量，m3/s；V為基坑的積水體積，m3；T 為初期排水時間，s（取 3d）。

5 經常性排水

在基坑積水排干后，圍堰內外的水位差增大，此時滲透流量相應增大。另外，由于基坑已開始施工，在施工過程中還有不少施工廢水積蓄在基坑內，需要不停地排除;在施工期內還會遇到降雨，當降雨量較大且歷時較長時，其水量也是不可低估的。

經常性排水由基坑滲水、降雨匯水、施工棄水等組成。

（1）基坑滲水

主要計算圍堰堰體和地基滲水兩部分，應按照圍堰工作過程中可能出現的最大滲透水頭來計算。最大滲水量還應適當考慮圍堰接頭漏水及岸坡繞流滲水量等。

（2）降雨匯水

降雨匯水按照一般時段和暴雨時段分別計算。一般時段可按照多年年平均降雨量計算排水量；暴雨時段可按照多年最大日降雨強度計算排水量，要求在1d排干考慮最大排水強度。

（3）施工棄水

包括混凝土養護用水、沖洗用水、冷卻用水、土石壩的碾壓和沖洗用水、施工機械用水等。用水量應根據氣溫條件、施工強度、混凝土澆筑層厚、結構型式等決定。

本設計暫忽略其他因素，只考慮滲透量，故有以下計算。

單位寬度滲流量[2]為：

式（2）～（5）中：q為單位寬度滲流量，m3/sm；k為堤身滲透系數，m/s；H1為上游水位，m；H2為下游水位，m；h0為下游逸出點高度，m；m1為上游坡坡率；m2為下游坡坡率。

再用試算法使兩計算式中的h0相等，得出所要求的q，從而得出單位寬度滲流量，進而得到總滲透量（見表2）。

式（6）中l為圍堰的長度。從而得到:

表2 經常性排水總量計算表

6 排水設備的選擇

無論是初期排水還是經常性排水，當其布置形式及排水量確定后，便可進行水泵的選擇。即根據不同排水方式對排水設備技術性能的要求，按照所能提供的設備型號及動力情況以及設備利用的經濟原則[3]，合理選用水泵的型號及數量。

水泵的選擇，既要根據不同的排水任務，不同的揚程和流量選擇不同的泵型，又要注意設備的利用率。在可能的情況下盡量使各個排水時期所選的泵型一致。

本工程在初期排水選擇大容量低水頭水泵；在降低地下水位時（經常性排水），選用小容量中高水頭水泵；在集中基坑積水的匯水排出圍堰外的，選擇大容量中高水頭的水泵。為了運轉方便，選擇容量不同的水泵組合運用。

在泵型初步選定后，根據各型水泵所承擔的排水流量以及公式（7）來確定水泵臺數（見表3）。

表3 水泵備用量參考表

式（7）中：ni為某一型號水泵臺數；Qi為某一型號水泵所承擔的計算排水流量，L/s；πi為某一型號水泵單機排水流量，L/s；Ki為備用系數。

7 計算成果

基坑排水包括初期基坑積水排除和經常性排水兩部分。初期基坑面積0.35萬m2，按3d抽干計，抽水強度148.85m3/h，排水總量1.07萬m3。經常性排水包括圍堰滲水，施工棄水及降雨，經常性排水在基坑四周設排水溝，排水溝底寬0.6m，深0.8m，底坡 0.003，集水井 3×3×2m，抽水強度為8.25m3/h。抽水設備容量大小由二期決定，初期排水選用250WQ600-9-30型水泵2臺備一，經常性排水選用80WQ29-8-2.2型水泵3臺備一。

8 結語

基坑排水的效果還受天氣、溫度等各種因素的影響，因此，施工人員要根據工程情況的不同，在保證整個施工不受到影響的前提下，選擇最合理的施工技術，從而為整個工程的質量提供保障。

參考文獻：

[1]SL303—2004.水利水電工程施工組織設計規范[S].

[2]中華人民共和國水利部國際合作與科技司.堤防工程技術標準匯編[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

[3]水利部長江水利委員會.水利水電工程施工手冊第五卷施工導截流與度汛工程[M].北京：中國電力出版社，2004.