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1、天元港国际中心（A区）工程地下水回收再利用技术,中国新兴建设开发总公司三公司天元港项目部 二六年一月,（吕文良雷欢）,一、工程概况,天元港国际中心（A区）工程，位于东北三环与霄云路交叉口，由北京天元港房地产开发有限公司投资开发，由中国新兴建设开发总公司三公司承建，规划建设用地面积为14026m2 。本工程为多功能高级商务写字楼，地下4层，地上26层。总建筑面积110580m2，其中地下面积为27490 m2，地上面积为83090 m2。本工程0.000m相当于绝对标高39.100m，基础埋深达-20.900m，挖土最深部位达-25.110m。,二、工程水文地质条件,1.地下水分布情况根据北京市
2、勘察设计研究院提供的天元港国际中心（A区）岩土工程勘察报告（2004技167），本工程场区位于北京市区工程水文地质分区的a亚区，地下水的分布特征为：地下水在地下30m内有多个含水层，自上而下分布的地下水类型为台地潜水、层间水和承压水。,天元港国际中心（A区）地下水分布表,2、地下水动态 （1）本工程局部分布的上层滞水受季节变化及管道漏水等环境因素影响很大，分布没有明显的规律性，水量分布很不均匀。 （2）第1层地下水（台地潜水）及第2层地下水（层间水）天然动态类型属渗入蒸发、径流型；其水位年动态变化规律一般为：6月份9月份水位较高，其它月份相对较低，年变化幅度一般为1m2m。,（3）第3、4层地
3、下水（承压水）天然动态类型属渗入径流型；其水位年动态变化规律一般为：11月份来年3月份水位较高，其它月份相对较低，年变化幅度一般为6m7m。 （4）本工程场区1959年最高地下水位接近自然地面；近35年地下水最高水位标高（绝对标高）为36.80m左右（不含上层滞水）。,3.地下水对结构施工和建筑物使用过程中的影响 本工程基础埋深较深，地下水历史水位较高且动态变化规律复杂。因此结构施工和建筑物使用过程中必须考虑以下问题： （1）建筑基础抗浮稳定性； （2）地下水压力作用下地下室外墙和基础底板的承载力； （3）槽底隔水土层在其下分布的承压水作用下的抗突涌稳定性。,4.地下水对建筑物影响的解决方案
4、上述3（1）可通过建筑物自身重量及重石堆载解决（本工程主楼地上26层，地下4层；裙楼底板回填约5000m3容重范围为2.6t/m34.5t/m3的铁矿重石）;3（2）可通过设计大体积混凝土基础底板和大厚度外墙解决（本工程基础底板厚达2000和2600；外围挡土墙厚度为500）；3（3）可通过设计大体积混凝土基础底板解决。 但结构施工过程中，为维持基坑围护体系的稳定，保证土方开挖和结构施工的质量和安全，防止发生流土、管涌、坑底隆起现象，必须至少在整个结构施工过程中，配重回填前进行降水处理，使得地下水位在基底下0.5m1.0m以下。,三、工程降水方案,目前，国内外降水方式主要有降排水方式 和止水帷
5、幕方式。在我国，广泛采用降排水方 式。 降排水方法又可分为单（多）层轻型井点 降水；喷射井点降水，深井井点降水和电渗法 降水。采用井点降水方法优点是简单易行、工 期较短、成本较低，但需将地下水抽出，对周 边水文和岩土环境影响较大，且造成水资源的 严重浪费。在国外发达国家和一些水资源短缺 国家，很少采用抽水式井点降水方式，而采用 止水帷幕降水，即采取技术措施，使得地下水,与在施建筑物隔离，保障施工正常进行，同时又不 将地下水抽出和排放，使得水资源得到有效保护， 同时，也减少了施工对周边水文和岩土工程环境的 影响。 止水帷幕有三种形式：深层搅拌水泥土止水帷 幕；高压喷射注浆法水泥土止水帷幕；素混凝
6、土地 下连续墙止水帷幕。除竖向止水帷幕外有时还需设 置水平止水帷幕。 据有关消息透漏，止水帷幕降水将是我国降水 工程发展的方向。不久可能采取抽水付费方式限制 地下水开采。,根据北京市的规定和本工程的实际情况，考虑到工期、成本等各方面因素，本工程采用深井井点降水方法，并通过将降水井联网的方式进行联网降水。 即沿基坑周围均匀布置59口降水井，每个降水井内均放入1台潜水泵抽水，各降水井进行联网降水。 在基坑降水高峰期间，降水速度可达3m3/台时，即整个A区基坑每小时抽出177m3地下水，每天抽出4248 m3地下水。降水高峰期后，由专人定时进行地下水位观测，调整降水速度维持地下水位稳定，一般可间隔2
7、3小时抽水。,四、地下水回收利用现状,目前国内大部分施工工地对地下水都未能 有效的加以利用，通常是直接排入了市政污 水管线，同时又引入市政生活用水，用以解决 生产、消防、环卫、防尘、生活等用水。不仅 浪费了现有资源，并且加大了项目投入成本。 如果能采取有效措施将这些地下水回收再 利用，则不仅能够降低施工成本，增加水资源 的利用方式，且从长远角度来看对资源的可持 续发展将起到一定的推动作用。,五、地下水的处理方法,在降水施工前，经项目部多方讨论并在 拥有丰富施工经验的北京华钻降水公司及清 华大学水利学博士的指导下，充分考虑了降 水、消防、环卫、土方、土建施工等各方面 因素的影响，采取了切实有效的
8、措施对部分 地下水进行回收、存储和再利用。 具体方案为： 沿基坑周圈布置了环形降水排水管线， 降水管线仅在现场东北的A、B区地下通道部 位断开。地下通道北侧的降水管线沿基坑向,西北延伸，南侧的降水管线沿基坑向南、向东延伸布置，其他部位连通。降水管线于西侧大门附近将地下水排入市政排污管线。 降水管线中的地下水总体流向为由东向西，南侧降水管线在消防泵房部位附近的9口降水井引水入泵房水箱加以储存。经消防泵加压后，水箱中的水从泵房西侧流向消防管线和降水管线。 本工程用于地下水回收再利用系统的9口井将维持至竣工，其余50口井将在地下室配重堆载完成后停止抽水。,地下水回收再利用系统管线布置示意图,降水管线
9、,消防管线,引入的市政水管线,六、地下水的回收,本工程在降水施工期间沿基坑布置了环 状的降水管线，仅在东北侧A、B区地下通道 施工范围内断开，基坑周圈的59口降水井所 抽出的所有地下水均通过环状降水管线排出 基坑。 在回收地下水时采用了将现场南侧降水 管线内地下水引入消防泵房的方式回收。由 于受到场地限制并考虑实际用水量，仅将基 坑南侧的9口降水井中的地下水引入了消防泵 房，此9口降水井始终保持有46口同时抽水 ，保持地下水稳定供应。,降水井,地下水,消防管,降水井抽出地下水,降水井地下水引入消防泵房（共9口井）,地下水,降水管线,引至消防泵房,七、地下水的储存,现场南侧1塔吊基础上采用钢板焊
10、接的 方式制作了一个6.5m1.7m4.0m的钢制 储水箱，水箱容积为442m3，回收的地下水 经由降水管线从水箱南侧引入加以储存。为 防止发生大规模火灾时，出现水箱储水不够 的情况，另从水箱西侧引进市政自来水，保 证充足消防水源。,钢制水箱（6.5m1.7m4.4m）,（水箱上为消防泵房）,钢制水箱（6.5m1.7m4.4m）,钢制水箱,降水管线,自来水管,降水管阀门,自来水管阀门,水箱进水口,流向,七、地下水的再利用,在钢制水箱上采用水泥板建立了临时消防泵房，内设2台XBD16/20-L型多级离心式水泵（消防泵）。消防泵房内设专人24小时值班，对消防泵进行管理，并通过监视孔检查水箱内的储水
11、情况。 泵房管理人员根据施工楼层作业面的高度调整消防泵压力并维持稳定。水箱内储存的水经2台消防泵加压后，由泵房西侧引出2根出水管将水分别注入临时消防管和降水管线内。,由于施工现场布置了环状降水管线，因 此可根据实际情况，在靠近用水地点附近设 置阀门取水。无需再次铺设施工用水管线， 可节约大量的运输路程和布管费用。 本工程对回收的地下水采取了多种再利 用方式，包括补充消防用水、地面洒水、混 凝土养护用水、砌筑用水 、装修用水 、车辆冲洗、厕所冲洗、防尘喷雾器用水等。,XBD16/20-L型多级离心式水泵,地下水经消防泵加压后由Y形管压出,出水管1（接消防管）,出水管2（接降水管）,消防泵房,消防
12、泵房电线套管 （由配电箱引入）,流向,出水管2（接降水管线）,出水管1（接消防管）,降水管线,消防管 （岩棉管保温）,流向,降水管线,出水管2 （接降水管线）,流向,出水阀门,降水管线,镀锌管 （接防尘喷雾器）,自来水（仅供生活用水，由大门给水点引入）,流向,镀锌管 （接防尘喷雾器）,防尘喷雾器,地下水回收、储存和再利用系统示意图,八、经济效益分析,1钢制水箱支出费用 钢制水箱采用冷轧薄钢板焊制而成，共 采用了2.987吨6mm厚钢板和1.138吨8mm厚 钢板。根据购买价格，钢板单价为4150元/ 吨，制作水箱的人工及机械费用约为2000元。 即制作水箱的费用为： 材料费：4150元/吨（2
13、.987吨+1.138吨） 17118.7元 人、材、机总费用为： 17118.7元+2000元 19118.7元,2施工用水管线节约费用 若本工程不采用由降水管线上引出施工 用水的方式，则势必要增加铺设施工用水管 线的成本。本工程现场水源位于西侧大门附 近，施工用水区域集中在现场北侧和东侧， 西侧和南侧主要为办公区和生活区。若增设 施工用水管线，经现场实测增加的施工用水 线路长度约为250m。若采用15的镀锌管 （单价为25元/m），增设施工用水管线所花 的费用为：25元/m250m6250元,3节约的水费 根据施组要求本工程从开工（2005年6 月15日）起至2005年11月底，施工及生活
14、用 水量计划为34000t，经水表统计生活用水量 为23209t。采用地下水回收再利用技术节水 率为： （34000t23209t） / 34000t 31.7 根据北京市用水要求，工程施工及生活 用水按工程建筑面积0.801t/m2进行限量供给 ，用水量在限量内的按6.2元/t收费；若超过 限量则加倍收费。,本工程总建筑面积为110580m2，用水限 量为： 0.801t/m2110580m288574.58t 若以31.7 的节水率，则工程总节水量为： 88574.58t 31.7 30735.4t 工程节省水费总量为： 6.2元/t30735.4t190559元19.056万元 实际上装
15、修期间因劳务人数减少，生活用 水会减少，非生活用水比例增加，因此工程 节省水费总量比上述计算值更大。,4地下水回收再利用经济效益分析 本工程通过地下水回收再利用技术取得 的直接经济效益为： 施工用水管线节约费用节约的水费 钢制水箱支出费用 6250元 190559元 19118.7元 177690.3元17.769万元 以上仅为59口降水井中的9口所带来的 直接经济效益，且并未统计其它直接或间接 的经济效益。,另外因施工期间，水的损耗较大，至少为1520;超出用水指标部分将加倍收费（用水指标比较保守，施工单位用水均会大大超过用水指标）;且本工程从2005年1月15日开工，2005年1月15日至
16、2005年6月15日间的土方开挖和地基施工阶段的施工用水、消防用水、现场环卫用水和生活用水均未进行统计，故实际节约费用将远远大于上述数字，估计是上述数值的二至三倍。,九、综合效益分析,本工程由于使用了地下水回收再利用技术，使得施工用水管线的铺设长度大副减少，节约了大量的铺管材料和人力投入，缩短了临时设施建设的时间。 并且因为降水管线为地上铺设，无需考虑地下沟槽开挖对原有场区内的地下管线造成的影响。减少了铺设施工用水管线的地下管线勘探时间，以及可能出现的地下管道改建工程，大大降低了临时用水管线建设的施工难度。,此外本工程地下水的回收再利用为天元 港项目部带来了很大的社会效益，响应了国 家节能和环保的号召。地下水回收再利用技 术极大方便了我工程的生产、卫生和环保工 作，使工地保持了充足的养护等施工用水， 同时现场始终保持着清洁、卫生、无扬尘状 态，赢得了周围居民的信赖，取得了良好社 会反响。各级检查部门来我工地检查工作 时，均对我工地的“地下水
