疏干抽排地下水水资源论证方法在基坑工程应用

市某项目为例，采用水资源论证法，论述研究区的水文地质概况，分析基坑疏干抽排地下水工程的合理抽

排量，得出工程抽排水量为32378.6 m3，论证范围水资源估算为52200 m3;基于Modflow软件，分析该基坑 工程疏干抽排地下水对周边地下水位及地面沉降的影响，得出抽排地下水后对周边地下水位会产生一定

的影响，且越靠近基坑，水位降深越大，地面沉降也越大。分析结果可为类似项目提供参考。［关键词］疏干抽排地下水；水资源论证；取用水合理性；取水影响［中图分类号］TU46+3 ［文献标识码］B0引言地面沉降是天津平原区最为主要的地质灾害。传统认为， 本区引发地面沉降地质灾害的主要因素是超量抽取深层地下 水资源。近年来分层标监测结果表明，在深层地下水控制开采

500 mm无砂管及273 mm钢管井；坑外潜水观测井井管采用 直径500 mm无砂管，管底封闭。场地内45 m以上范围内，地基土主要由一个潜水含水层

和两个微承压含水层组成。（ 1） 水 水层主要为①1杂填土、④2粉土、⑥3粉土层、⑥4粉质粘土层， 其下⑦粉质粘土、⑧1粉质粘 为相 水层。由大气降水补

区,如市内六区及塘沽城区，由于基坑工程疏干抽排浅层地下

水引发的地面沉降则成为总沉降量的重要组成部分。鉴于此,2014年1月3日，天津市以“天津市人民政

给，以蒸发形式排泄为主,同时向下部越流排泄。水位受微地形、 地貌影响较大，稳定地下水位一般埋深约1.40 m - 2.50 m,地下

府令第5 抽排地下水

天津市控制地面沉降 ，要求施工结果制 地基坑开挖深度超过5 m,且需要疏干抽排地下水的建设项目在

水资源 工 ,

水位年平均变幅为0.60 m - 0.80 m。（2）微承压含水层微承压水层，即全新统下组陆相沉积层（Q/h）⑧2

面沉降防治措施。本文以天津市河北区某项目为例，对基坑工程疏干抽排地

粉土层。接受上部水越补给,并向下越流补给上更新统五 组陆相沉积层（Q3CD1）⑨2粉土层、⑨4粉土层微承压含水层。水 位埋深为5.74 m - 6.03 m。下水水资源论证工作的方法、内 程等进行探讨。1工程概况工程位于天津市河北区三条路围成的三角地块，拟建物为

第二微承压含水层，即上更新统五组陆相沉积层（Q3CD1） ⑨2粉层、⑨4粉层。接受部⑧2粉土层微承压含水层向 下的越流补给，向下部承压水层越补给为主要排泄

高层 10 ,3~4层配套建 2栋及3层 建 1 ,场地整体分布2层地下室，基坑开挖深度为11.0 m - 12.2 m@式。基坑 采 , 地 ,桩有效桩长21.5叫共计156根;场地北侧和西南侧有效桩长

2取用水合理性分析该项目基坑疏干抽排水工程属于城市建设项目，基坑的支 护、止水及抽排水方案符合国家行业标准《建基坑 技术

19.5叫共计187根;南侧有效桩长20.5m,共计218根;东侧有 效桩长17.5叫共计194根@场地东侧主要用三轴水泥搅拌桩，有效桩长30.0 m,共计 230组;其他部分采用TRD水

规程》的要求。建设单采取止水措施 阻断地下水含水层疏干水

@设 , 疏采用直径

回收利用，符合节约、循环利 利水资基坑内疏干 采

源的相关。建设单采取止水措施有效阻断地下水含水层并对疏干

干井134 口，潜水观测井13 口。坑内降水疏干

［收稿日期］2019-03-18［作者简介］李立伟（1983-），男，河•邯郸人，工程师，主要从事水文地质、工程地质、环境地质工作。- -第6期2019年6月陕西水利Shaanxi Water ResourcesNo.6June,2019水进行回收利用，符合节约、循环利用、有效利用水资源的相关 。工艺技术采取合理,可有效减轻抽排地下水对地质环境

和水资源的影响。2.1合理抽排水量计算根据天津市工程建设标准《建筑基坑降水工程技术规程》, 基坑止水帷幕截断降水目的含水层的封闭式疏干降水,基坑降

水出水量按下式进行 ：$w=$l+$2Qi !i=l

=A K!广$2=%爲・型^-Tm式中:为基坑疏干降水总出水量,m3;$1为坑内疏干层范围

内的水量,m*$2为下覆未截断的承压层向坑内的越流涌水 量,m3; Oh，为& 土层中水位变化(降深)值,m; Ph%为坑内降水

的目的水位与越流承压层水头的水头 * 降水

的目的水位越流承压层顶间土层的等效 ，m/d;d为基坑降水面积,m2;“,为& 土层给水度;&为基坑最大降 水

含的土层 m 降水 的目的水位与越流承压层顶间土层的厚度,m; T为降水时间,d。本基坑面积大约39500 m2,计算参数见表1。经计算:$1=19295.8 m3,$2=13082.8 m3,$w=$i+$2=32378.6 m3。

根据 ，本工 排水量为32378.6 m3。表1计算参数取值地层?h1①11.10.04④11.00.025④2、⑥16.10.055⑥22.40.035降水时间210天目的水位-9.95承压水头-3.31越流层顶板-31.00\"#1本项目取0.0052.2工程水量估算(1) 潜水含水层水量计算在潜水含水层中， 量的变化主要反映为水体积的改, ( ) 量,可用下式W=!dFh式中：，为地下水的储存量,m3;皿为含水层的给水度，取厚度

加权平均值0.046;-为潜水含水层的面积,m2,论证范围内面 积约72400 m2;h为潜水含水层的厚度,m。经计算，W=44960 m3。(2) 承压含水层水量计算本工程主要涉及的承压水为⑧2层承压水，故对论证范围⑧2层承压水水量进行。可按下式( 疏干工，

性释水量)：⑧2承压含水层：W=(iFh式中:W为承压水的储存量,m3;\"为给水度，此处取0.05;-为

承压含水层的 , m2 h 承压含水层 , m。, W=7240 m3。综上，论证范围水资源量估算为52200 m3。3取水影响论证3.1计算方法用地下水三维渗流与地面沉降耦合模型计算软件

Processing Modflow建立地下水一地面沉降耦合模型，预测在基

降水的 下的地 降量 地下水位 。3.2对周边地下水水位影响分析( 1)根据 地 的 地质 水 地质 , 下界为隔水界，四周水平侧外界定水头界。外边界的

初始水位由各层含水层的初始流场获得。内边界条件根据现场 实际情况确定。依据场地工程地质条件,结合基坑结构、设计要求及抽水 井、水 的

，

下将潜水含水层、承压含水层 其之间的土层 共分成10层，地面标高统一按照

2.05 m考虑，垂向上整个地层厚度为35.0 m,见表2。表2基坑地层剖面与模型垂向分层对应表层 地层代号顶板标高底板标高含水层性质号(m)(m)主要岩性1①1、④12.05-1.8人工填

土、粘土/2④2、⑥1-1.8-7.5粉土潜水含水层3⑥2-7.5-11.5粉质粘土潜水含水层4

⑦、⑧1-11.5-16.0粉质粘土潜水相对隔水层5⑧2-16.0-17.5粉土第一微承压含水层6⑨1-17.5-20.0粉质粘土相对隔水层7⑨2-20.0-22.0粉土第二微承压含水层8⑨3-22.0-25.0粉质粘土相对隔水层9⑨4

-25.0-28.0粉土第三微承压含水层10#1-28.0-32.92粉质粘土相对隔水层整个区域呈长方形，根据场地实际水文地质结构特征,遵

循边缘单元稀、基坑中心单元密的原则,对研究区进行三剖

分。将整个计算区域在平面上剖分成114x96的矩形网格单 元，

依据上述分成的10层剖分，每层的网格单元10944个,共计109440个计算单元格。为提高模拟结果的准确性，抽水时间计划工期为210天，

将整个过程分为10个应力期，每个应力期根据施工实际情况 置不同开启的井，各个力期分15个步长。根据研究区周边已有研究成果以及本项目岩土工程勘察

报告，确定 的 3。-55 -第6期2019年6月陕西水利Shaanxi Water ResourcesNo.6June,2019表3模型层号1分层水文地质参数一览表水1/m1.48E-031.50E-031.11E-03渗系数\"v(mkd)水 渗 系数K^m/d)5.790E-022.400E-00水系数8.50E-03有效孔隙度0.430.550.550.390.370.45土体 性水率1/m土体

1/m性水2.E-041.18E-041.990E-023.46E-052.20E-0.20E-05232.100E-002.400E-031.05E-021.05E-023.10E-044.41E-045.200E-034.680E-042.78E-041.52E-042.50E-059.600E-0.77E-051.60E-051.84E-056.40E-053.24E-0.240E+001.810E-021.420E+003.650E-034.783E+006.300E-021.52E-052.58E-056782.76E-053.52E-041.17E-042.95E-055.72E-052.850E+001.100E-020.360.470.380.381.48E-052.38E-052.10E-051.85E-045.25E-063.70E-0591.760E+002.793E+005.600E-021.27E-052.32E-051.88E-055.40E-05109.800E-022.30E-057.67E-06(2) 对周边地下水位的影响由模拟结果可见，抽水持续210天，基坑周边半径约30 m

4结论及建议4.1结论1)通过对天津市某项目采用水资源论证法分析基坑疏干

内地下潜水水位降幅在0.20 m - 0.40 m之间，且随着距离止水

帷幕越远，水位下降越小。由于采取有效阻挡含水层的隔水帷

幕，因此切断所抽取地下水与基坑外地下水的水力联系。但是 考虑到止水帷幕底部产生越流补给，因此本次开始抽排地下水 后对周边地下水位产生一定的影响9(3) 对周边地面沉降影响分析抽排 水工程的

2

排量，得出该工程排水量为,分析该 工程疏干 排

水对32378.6 m3,论证范围水资源估算为52200 m3。Modflow

水 面沉 的 ,得出 排 水 对 水利用Modflow中三维渗流与地面沉降耦合模块，计算抽排 水产生的地面沉降。从开挖对潜水含水层进行降水，降水运行

产生一定的影响，越靠近”水 深越大”面沉降也越大94.2建议1 天津

至210天时，得到由于抽取地下水弓|起的周边地面的累计沉降 量等值线图9挖深 过 5 m 需 疏干 排 水9的建设项目 排 水 进行水资源 证工 ,证 定 面沉

2 3

基坑论证范围内疏干抽排地下水引发坑外地面沉降量在

1.00 mm - 5.00 mm之间，分析水位降深和地面沉降趋势,越

证工 场区水文地质条件、工程地质条件及进行。岩土体水文地质参数的

靠近基坑,水位降深越大，地面沉降也越大。加之周边环境复 杂，已有建筑较多,应加强对周边建筑物和道路的沉降观测,

证工 对取水 性进行分析, 疏干 排水水资源量。、数值模量、层位的 降的

降低由于降水引起的地面不均匀沉降对基坑周边建筑物的 影响。4)论证工作应当对疏干抽排地下水对地下水位和地面沉

进行分析计算，建水文质

的基础上,采用数值法进行计算论证。(上接第53页)证站，通过对多年资料的收集，使用水文比拟法进行径流经分

[4] 生, , . 河 取水 取水可靠性析和计算,并对径流量稳定性进行分析。同时对工程灌溉区域 内灌溉用水和生活用水进行分析，分析设计枯水年(!=75%)水

研究[J].水电能源科学,2008(03):113-115+46.[5] 王超.绥中县西平乡水源论证及取水可靠性分析[J].水科学与工程技

库的可供水量，得出小Y连水库设计枯水年(!=75%)通过天然 水源补给即可满足灌区用水需求。参考文献[1] 邢凯,徐国敏.以巢湖湖区为水源建设项目取水可靠性分析[J].安徽水

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