基坑开挖回填夯实及降水回灌水资源综合循环利用系统及施工方法与流程

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种基坑开挖回填夯实及降水回灌水资源综合循环利用系统及施工方法。

背景技术：

井点降水是在基坑开挖前，在基坑沟槽四周埋设一定数量的滤水管(井)，利用抽水设备抽水使基坑水位降低达到干地施工的方法。在近河市政管道沟槽(基坑)施工过程中经常会遇到管涌、流砂等因渗透变形造成的问题，导致管道沟槽施工困难。采用井点降水方法可以达到干地施工，保证沟槽(基坑)的顺利开挖。而水撼砂是夯实地基的一种工艺，是指向沟槽回填土中注入水，在水流向下的渗流力和设备的振捣作用下夯实回填土，现应用于沟槽回填夯实。

常规的井点降水工艺将地下水抽取上来后难以进行有效的循环利用，而利用水撼砂夯实回填土时要不断的向土中注入水，这样一排一注势必会造成大量水资源的浪费。同时由于快速大量抽取地下水致使沟槽外地表沉降加剧，也影响周边水系补给关系平衡，破坏周边生态环境，造成了工程进度严重滞后。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种水资源综合处理循环利用系统，其将基坑的井点降水用于沟槽回填灌水、水撼砂夯实回填和工程施工或设施用水、市政消防系统用水，使水资源得到了最有效的利用。

本发明通过下述技术方案实现。

基坑开挖回填夯实及降水回灌水资源综合循环利用系统，其特征在于包括：基坑沟槽，回填土，井点管，集水总管，真空主机，送水管，顶部设置有入水口、底部设置有第一出水口、侧壁顶部设置有第二出水口的主储水箱，用于支撑主储水箱和次级储水箱的支座，传送管，至少一个次级储水箱，设置在次级储水箱上用于供工程施工或设施用水、市政消防系统用水的循环用水接口，设置在循环用水接口上的出水开关，回灌管，设置在回灌管上的变频加压泵，布设在基坑沟槽两侧的泄流管道网；

所述井点管沿基坑沟槽两侧按照一定的间距埋入地下蓄水层；所述集水总管的一端与井点管连接、另一端接入真空主机的进水口；所述真空主机的出水口通过送水管与主储水箱顶部的入水口相连；所述主储水箱的第二出水口通过传送管与次级储水箱的底部相连；所述主储水箱的第一出水口通过设置有变频加压泵的回灌管与泄流管道网连通。

作为优选技术方案，所述支座为钢筋支座。

作为优选技术方案，所述主储水箱的离地高度为1000～1500mm，所述次级储水箱的离地高度比主储水箱的离地高度小600mm。

作为优选技术方案，所述主储水箱和次级储水箱均采用可循环利用的不锈钢水箱。

作为优选技术方案，所述主储水箱和次级储水箱采用相同容积的储水箱；所述真空主机的单日最大排水量、次级储水箱的容积和数量满足下述要求：

其中v为次级储水箱的容积，q为真空主机的单日最大排水量，n为次级储水箱的数量。

作为优选技术方案，所述泄流管道网采用φ15cm的管道，并在管道上每隔8～15cm均匀布设直径为0.8～1.5cm的泄流孔，在泄流孔处包裹过滤网。

基坑开挖回填夯实及降水回灌水资源综合循环利用的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

1)井点布置与埋设：平整场地、井点布孔定位→井点成孔→沉放井点管→连接井点管与集水总管；

所述连接井点管与集水总管的步骤为：安装前对井点管逐根冲洗，然后将井点管与集水总管的一端连接；之后再将集水总管的另一端与真空主机的进水口相连；

2)系统设施安装及试抽水：铺设系统管道→安装储水箱→系统设施的连接→管道密封→安装控制电路及进行试抽水；

所述连接井点管与集水总管的步骤为：安装真空主机、变频加压泵、送水管、传送管、变频加压泵、回灌管、泄流管道网；

所述安装储水箱的步骤为：在距离基坑沟槽400～600m的位置安装主储水箱和次级储水箱，主储水箱和次级储水箱的规格、数量根据井点设计基坑涌水量的大小确定；于主储水箱和次级储水箱底部设置支座，使主储水箱的离地高度为1000～1500mm，次级储水箱的离地高度比主储水箱的离地高度小500mm；

所述系统设施的连接的步骤为：将真空主机的出水口通过出水管与主储水箱顶部的入水口相连；将主储水箱的第二出水口通过传送管与次级储水箱的底部相连；将主储水箱的第一出水口通过设置有变频加压泵的回灌管与泄流管道网连通；

3)沟槽开挖及管道施工：抽水→沟槽开挖→坡脚加固→管道施工→闭水实验；

所述抽水的步骤为：调整真空主机的真空度与降水深度一致，同时打开送水管的阀门，关闭回灌管阀门，向主储水箱、次级储水箱送水，达到一定的储水量后可开启出水开关，通过循环用水接口供工程施工或设施用水、市政消防系统用水；

4)回灌及水撼砂夯实回填：沟槽分层回填→回灌→水撼砂夯实→效果量测→检测压实度；

所述回灌的步骤为：沟槽分层回填整平后，打开回灌管阀门，将水泵至泄流管道网进行回灌，调节变频加压泵泵压来控制回灌水流速，并在此过程中一直保持井点降水的正常工作。

作为优选技术方案，所述施工方法包括如下步骤：

1)井点布置与埋设

a、平整场地、井点布孔定位：根据井点设计，进行井点布孔定位；

b、井点成孔：于井点布孔处进行钻孔，成孔深度低于设计深度0.5m；

c、沉放井点管：井点成孔后立即插入井点管防止塌孔，滤水井管外包双层滤网；井点管下端0.8～1.5m范围制作成花管，管外侧回填卵石，距顶部0.8～1.2m范围粘土填实封口；

d、连接井点管与集水总管：安装前对井点管逐根冲洗，然后将井点管与集水总管的一端采用弯联塑料管连接；之后再将集水总管的另一端与真空主机的进水口相连；

2)系统设施安装及试抽水

a、铺设系统管道：安装真空主机、变频加压泵、送水管、传送管、变频加压泵、回灌管；

b、安装储水箱：在距离基坑沟槽400～600m的位置安装主储水箱和次级储水箱，主储水箱和次级储水箱的规格、数量根据井点设计基坑涌水量的大小确定；于主储水箱和次级储水箱底部设置支座，使主储水箱的离地高度为1000～1500mm，次级储水箱的离地高度比主储水箱的离地高度小500mm；

c、系统设施的连接：将真空主机的出水口通过出水管与主储水箱顶部的入水口相连；主储水箱的第二出水口通过传送管与次级储水箱的底部相连；主储水箱的第一出水口通过设置有变频加压泵的回灌管与泄流管道网连通；

d、管道密封：各个不同管道的连接过程中，用胶封堵接头孔隙，连接部位再用薄膜束缚；

e、安装控制电路及进行试抽水；

3)沟槽开挖及管道施工

a、抽水：调整真空主机的真空度与降水深度一致，同时打开送水管的阀门，关闭回灌管阀门，向主储水箱、次级储水箱送水，达到一定的储水量后可开启出水开关，通过循环用水接口供工程施工或设施用水、市政消防系统用水；

b、沟槽开挖：基坑沟槽施工的过程中保证24小时抽水持续进行，确保基坑沟槽干地施工；基坑沟槽开挖采用分层开挖，沟底保留20cm预留土层；

c、坡脚加固：对于基坑沟槽底部透水性强的卵石层，对存在不稳定的部位进行注浆加固及封水处理；

d、管道施工：通过标准贯入试验检测基坑沟槽底面承载力是否合格，当基坑沟槽底面承载力>120kpa后及时进行管基施工；

e、闭水实验：当管道安装完毕、管道及检查井外观质量验收合格后，马上进行闭水试验；

4)回灌及水撼砂夯实回填

a、沟槽分层回填：基坑沟槽开挖完成后，进行沟槽分层回填；

b、回灌：沟槽分层回填整平后，打开回灌管的阀门，将水泵至泄流管道网进行回灌，调节变频加压泵的泵压来控制回灌水流速，并一直保持井点降水的正常工作；

c、水撼砂夯实：在水撼砂的过程中一直回灌，保持回灌水液面略高于回填砂砾面，以保证注水的饱满；注水饱满后进行布点振捣，布点平均间距不大于50cm，且从管道两侧向边缘进行振捣，直至密实；

d、效果量测：进行水撼砂过程中，及时量测回填砂砾表面下降深度，同时水撼夯实一定时间后，测量水撼夯实的效果；

e、检测压实度：达到撼实要求后停止灌水，随后进行压实度检测，符合规范及设计要求后进行下层砂砾回填施工，并继续按上述方法进行填筑振捣，直至设计标高。

作为优选技术方案，所述平整场地、井点布孔定位步骤中：井点布孔沿沟槽纵向布置在开挖线外0.8～1.5m位置，井点布孔之间的间距为2.0～3.0m。

作为优选技术方案，所述主储水箱和次级储水箱采用相同容积的储水箱；所述真空主机的单日最大排水量、次级储水箱的容积和数量满足下述要求：

其中v为次级储水箱的容积，q为真空主机的单日最大排水量，n为次级储水箱的数量

作为优选技术方案，所述泄流管道网采用φ15cm的管道，并在管道上每隔8～15cm均匀布设直径为0.8～1.5cm的泄流孔，在泄流孔处包裹过滤网。

本发明有益效果：

1)本系统和施工方法将基坑开挖井点降水与回填注水水撼砂夯实相结合，抽水及回灌，不仅夯实沟槽回填，也将井点水回灌至周边地层维系水系补给的平衡，达到了水循环利用的目的；

2)本系统和施工方法通过设置主储水箱和次级储水箱可以稳定向水撼砂稳定供水，也可以为其他施工过程提供用水；

3)本系统和施工方法使用常规构件制作或施工，安装拆卸简单，储水箱、压力型花洒管道网等构件回收利用程度高，降低了使用成本，资源循环利用的性价比较高。

附图说明

图1本发明水资源综合循环利用系统的立面结构图；

图2是本发明水资源综合循环利用系统的平面结构图；

图3是本发明水资源循环利用的示意图；

上述图中各标识的含义为：1-基坑沟槽，2-回填土，3-井点管，4-集水总管，5-真空主机，6-送水管，7-主储水箱，71-入水口，72-第一出水口，73-第二出水口，8-泄流管道网，81-泄流孔，9-支座，10-传送管，11-次级储水箱，12-循环用水接口，13-出水开关，14-回灌管，15-变频加压泵。

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例的形式对本发明做进一步说明，需要指出的是以下实施方式仅是以例举的形式对本发明所做的解释性说明，但本发明的保护范围并不仅限于此，所有本领域的技术人员以本发明的精神对本发明所做的等效的替换均落入本发明的保护范围。

实施例1

基坑开挖回填夯实及降水回灌水资源综合循环利用系统，请参阅图1、图2，其包括：基坑沟槽1，回填土2，井点管3，集水总管4，真空主机5，送水管6，顶部设置有入水口71、底部设置有第一出水口72、侧壁顶部设置有第二出水口73的主储水箱7，用于支撑主储水箱7和次级储水箱11的支座9，传送管10，至少一个次级储水箱11，设置在次级储水箱11上用于供工程施工或设施用水、市政消防系统用水的循环用水接口12，设置在循环用水接口12上的出水开关13，回灌管14，设置在回灌管14上的变频加压泵15，布设在基坑沟槽1两侧的泄流管道网8；

井点管3沿基坑沟槽1两侧按照一定的间距埋入地下蓄水层；集水总管4的一端与井点管3连接、另一端接入真空主机5的进水口；真空主机5的出水口通过送水管6与主储水箱7顶部的入水口72相连；主储水箱7的第二出水口73通过传送管10与次级储水箱11的底部相连；主储水箱7的第一出水口72通过设置有变频加压泵15的回灌管14与泄流管道网8连通；

通过上述水资源综合循环利用系统，请参阅图1、图2、图3，可通过井点管3抽吸地下水，进行真空井点降水，使基坑水位降低，达到干地施工的目的；同时通过井点管3抽吸的地下水经集水总管4汇合至主储水箱7；存储在主储水箱7内的水通过变频加压泵15，依次经第一出水口72、回灌管14被泵入泄流管道网8进行回灌，用于沟槽回填灌水、水撼砂夯实回填；另外，存储在主储水箱7内的水也可经第二出水口73，通过传送管10将水输入次级储水箱11中，利用循环用水接口12可接入工程施工或施工设备(如混泥土搅拌机、混泥土洒水保养设备等等)及市政消防系统，以用于供工程施工或设施用水、市政消防系统用水，保证水资源的有效利用。

进一步的，本实施例中，支座9为钢筋支座。

进一步的，为了使主储水箱7的水装满后可以自流进入次级储水箱11，本实施例中，主储水箱7的离地高度为1000～1500mm，次级储水箱11的离地高度比主储水箱7的离地高度小600mm，这样在保持水位的稳定情况下可利用主储水箱7与次级储水箱11的高差通过传送管10向次级储水箱11供水。

进一步的，本实施例中，主储水箱7和次级储水箱11均采用可循环利用的不锈钢水箱，以便拆卸还原现场方便，降低使用成本。

进一步的，本实施例中，主储水箱7和次级储水箱11采用相同容积的储水箱；真空主机5的单日最大排水量、次级储水箱11的容积和数量满足下述要求：

其中v为次级储水箱11的容积，q为真空主机5的单日最大排水量，n为次级储水箱11的数量。

进一步的，本实施例中，泄流管道网8采用φ15cm的管道，在管道上每隔8～15cm均匀布设直径为0.8～1.5cm的泄流孔81，并于泄流孔81处包裹过滤网，以防止泥沙堵塞过滤孔；泄流管道网16用钢筋固定布设在沟槽两侧，用以防止管道滚落坑内；泄流管道网16可利用变频加压泵15的泵压控制泄流管道网的出水速度及出水量，确保沟槽每层的回填土都注水饱满。

实施例2

基坑开挖回填夯实及降水回灌水资源综合循环利用的施工方法，请参阅图1、图2，其包括如下步骤：

(1)井点布置与埋设

a、平整场地、井点布孔定位：根据井点设计，进行井点布孔定位；具体的，采用全站仪按照孔位平面布置图进行井点孔位测设，并采用竹桩进行标记定位；定位后应做好保护，防止破坏；井点布孔沿沟槽纵向布置在开挖线外0.8～1.5m位置，井点布孔之间的间距为2.0～3.0m；

b、井点成孔：采用小型地质循环钻机进行钻孔，钻头直径100mm，于井点布孔处进行钻孔，成孔深度低于设计深度0.5m，保证过滤层卵石的施工；

c、沉放井点管：井点成孔后立即插入井点管3防止塌孔，滤水井管外包双层滤网；井点管3下端0.8～1.5m范围制作成花管，管外侧回填卵石，距顶部0.8～1.2m范围粘土填实封口；

d、连接井点管与集水总管：安装前对井点管3逐根冲洗，然后将井点管3与集水总管4的一端采用弯联塑料管连接，连接时用胶封堵接头孔隙，弯联塑料管两端的连接部位再用薄膜束缚，防止接头漏气影响抽水效果；之后再将集水总管4的另一端与真空主机5的进水口相连；

(2)系统设施安装及试抽水

a、铺设系统管道：安装真空主机5、变频加压泵16、送水管6、传送管10、变频加压泵15、回灌管14、泄流管道网8；其中，泄流管道网8采用φ15cm的管道，在管道上每隔8～15cm均匀布设直径为0.8～1.5cm的泄流孔81，并于泄流孔81处包裹过滤网；

b、安装储水箱：在距离基坑沟槽400～600m的位置安装主储水箱7和次级储水箱11，主储水箱7和次级储水箱11的规格、数量根据井点设计基坑涌水量的大小确定；另外，为了使系统的水资源能更有效循环利用，主储水箱7和次级储水箱11采用相同容积的储水箱，真空主机5的单日最大排水量、次级储水箱11的容积和数量满足下述要求：

其中v为次级储水箱11的容积，q为真空主机5的单日最大排水量，n为次级储水箱11的数量；

之后于主储水箱7和次级储水箱11底部设置支座9，使主储水箱7的离地高度为1000～1500mm，次级储水箱11的离地高度比主储水箱7的离地高度小500mm，使主储水箱7的水装满后可以自流进入次级储水箱11；

c、系统设施的连接：将真空主机5的出水口通过出水管6与主储水箱7顶部的入水口72相连；将主储水箱7的第二出水口73通过传送管10与次级储水箱11的底部相连；将主储水箱7的第一出水口72通过设置有变频加压泵15的回灌管14与泄流管道网8连通；

d、管道密封：各个不同管道的连接过程中，用胶封堵接头孔隙，连接部位再用薄膜束缚；

e、安装控制电路及进行试抽水；安装前，先检查井管内径、垂直度是否符合要求，之后用清水预润泵机，检查电器装置，进行试抽水；进行试抽水时，检查有无漏气、淤塞等情况，出水是否正常，如有异常情况，在检修后方可使用；

(3)沟槽开挖及管道施工

a、抽水：调整真空主机5的真空度与降水深度一致，同时打开送水管6的阀门，关闭回灌管14阀门，向主储水箱7、次级储水箱11送水，达到一定的储水量后可开启出水开关13，通过循环用水接口12供工程施工或设施用水、市政消防系统用水；

b、沟槽开挖：基坑沟槽1施工的过程中保证24小时抽水持续进行，确保基坑沟槽1干地施工；基坑沟槽1开挖采用分层开挖，沟底保留20cm预留土层，避免扰动沟底及雨水直接浸泡沟底，从而影响沟底承载力，造成坡体不稳定产生滑坡；

c、坡脚加固：对于基坑沟槽1底部透水性强的卵石层，坡脚稳定性受地下水隙流影响较大，根据现场实际情况，对存在不稳定的部位进行注浆加固及封水处理；

d、管道施工：通过标准贯入试验检测基坑沟槽1底面承载力是否合格，当基坑沟槽1底面承载力>120kpa后及时进行管基施工；具体的，槽底管基采用天然级配砂石换填，平基采用振动夯进行夯实，密实度达到要求后浇筑c15砼管座，管座分两次浇筑；管基浇筑完成后检查管节缺陷，进行下管；

e、闭水实验：当管道安装完毕、管道及检查井外观质量验收合格后，马上进行闭水试验，即先将管道两端和支管封堵严密，不得渗水，然后再试验管段内灌满水并浸泡不少于24h，观察渗水情况；

(4)回灌及水撼砂夯实回填

a、沟槽分层回填：基坑沟槽1开挖完成后，进行沟槽分层回填；回填沟槽采用级配合理、含泥量不大于5％的中粗砂；在管槽回填过程中采用分层填筑的方法，每层虚铺填筑厚度不超过50cm，以人机配合方式填筑并整平；

b、回灌：沟槽分层回填整平后，打开回灌管14的阀门，将水泵至泄流管道网8进行回灌，调节变频加压泵15的泵压来控制回灌水流速，并一直保持井点降水的正常工作；

c、水撼砂夯实：在水撼砂的过程中一直回灌，保持回灌水液面略高于回填砂砾面，以保证注水的饱满；注水饱满后进行梅花式布点振捣，振捣器采用插入式，布点平均间距不大于50cm，且从管道两侧向边缘进行振捣，消灭盲区，直至密实，同时进行上层填土捣筑时振捣器插入下层填土不应大于5cm；

d、效果量测：进行水撼砂过程中，及时量测回填砂砾表面下降深度，同时水撼夯实一定时间后，测量水撼夯实的效果；测量方法为，手持1.3m的φ20的钢筋，钢筋底部距回填砂砾表面30～40cm以自由落体方式自由的插向回填中，当不能直入插入或插入深度为3～5cm时即达到撼实要求；

e、检测压实度：达到撼实要求后停止灌水，由于井点降水的作用回填表面的回灌水会迅速析干，随后进行压实度检测，符合规范及设计要求(>90％)后进行下层砂砾回填施工，并继续按上述方法进行填筑振捣，直至设计标高。