孙晓峰 宁 冉 贾恒松

（1．上海市水务规划设计研究院，上海 200233；2．上海城投水务（集团）有限公司，上海 200002；3．中国市政工程西北设计研究院有限公司，浙江 嘉兴 314000）

上海地区地下水丰沛，承压含水层水量补给充足，为保障建设工程安全，保证周边环境的稳定性，深基坑工程普遍采取降排水措施[1]，并将所抽地下水排放至市政排水管道，这会对城市局部排水系统尤其是位于末端的污水处理厂运行产生影响。孙永利等[2]指出，非生活污水挤占管网和污水处理厂容积导致的污水溢流排放是城市生活污水集中收集率偏低的重要原因。受多种外水入侵影响，上海末端污水处理厂溢流现象突出，高峰时期日均有数十万吨的污水未经处理溢流到长江，受到中央环保督察的高度关注[3]。因此，查明深基坑排水进入末端污水处理厂的水量，是城市排水系统挤排外水的重要基础工作，但目前尚未见到有关研究。

为评估上海深基坑排水对城镇污水收集处理系统等影响，该文分析了上海2020年度深基坑降对全市主城区及郊区各污水排水系统的影响，并根据深基坑深度和排水量属性，提出深基坑排水的管控指标和管控建议，以期为污水收集处理系统提质增效和地下水资源保护提供参考。

1 研究方法

自2019年起，上海市住建委对深度≥7m 的深基坑工程统一进行技术审查。根据工程建设实践经验，虽然深度＜7m的基坑数量多，但是深度浅、规模小，基坑排水以潜水疏干为主，其排水量较小，一般可忽略不计。综合深基坑排水受开挖面积、开挖深度、水文地质、止水隔墙深度和降水施工周期等因素影响[4]，结合多个实际工程案例、抽水试验及水文经验，计算不同区域、不同类型的深基坑排水量，分析深基坑排水量的分布规律。

为计算深基坑排水进入相关污水收集处理系统的水量，合流制范围内深基坑排水量按照全部进入污水收集系统计算；对分流制强排区域内的深基坑，参照部分分流制雨水泵站年内开泵天数情况（开泵天数约占全年10%～25%）按照80%的深基坑排水量进入污水系统计算；对分流制自排区域内的深基坑，考虑存在一定的雨污混接和自排雨水管初雨截流情况，其排入污水系统的水量按照降排水总量的10%计算。

疏干降水量采用给水度（μ）计算法；承压层降水量采用等效给水度（μ1）计算法，采用等效给水度值根据类似案例结合经验选取，如公式（1）和公式（2）所示。

式中：Q为疏干降水量，m3；Q1为降压降水量，m3；F为基坑面积，m2；S为含水层顶板至安全水位的距离，m。

2 全市深基坑基本情况

2.1 地下含水层情况

上海地区地层中蕴藏着丰富的地下水，地下水的类型包括潜水、微承压水及承压水。根据目前工程建设的现状与地下空间开发的深度，对工程建设有影响的主要是潜水、微承压含水层和第一承压含水层（第⑦层）、第二承压含水层（第⑨层）。潜水一般赋存于浅部地层中的填土、黏性土、粉性土和砂土中，一般位于层的第②层及第③层，潜水含水层排水量较小，基坑排水以疏干为主。微承压含水层是指第④2、⑤2 层及第⑤3夹粉性土或砂土含水层，含水量次之，当其与第一承压含水层相连时，水量较为丰富。承压含水层含水量较大，涉及第⑦、⑨层相连的深基坑排水量更大[5-6]。以中心城为例，微承压及承压含水层主要涉及的第⑤2 层、第⑦层及第⑨层等地层。

根据微承压及承压含水层主要涉及的第⑤2 层、第⑦层及第⑨层等地层的分布，将上海中心城区分为不同的地层结构区，各区域情况见表1。

表1 中心城区含水层分布统计表

2.2 2020年深基坑情况

根据上海市住建委科技委深基坑（深度≥7m）评估资料，2020年全市深基坑项目共349 个。基坑开挖面积除个别较大或者较小外，集中分布范围为3000m2～35000m2。基坑开挖深度主要在8m～15m，占基坑总量的78%；深度＞15m 深基坑数量占22%，深度＜7m 或≥40m 的基坑数量极少。位于中心城区的深基坑数量为189 个，其中深度≥15m 的基坑数为50 个；位于外环线以外地区的深基坑总数为160 个，其中深度≥15m 的基坑数为22 个。

2.2.1 不同排水体制内的深基坑分布情况

按照深基坑分布在不同排水体制范围的数量进行分析，2020年合流制区域深基坑数量59 个，其中深度≥15m 的基坑数为17 个；位于分流制区域的深基坑数量为290 个，其中深度≥15m 的基坑数为56 个，见表2。

表2 2020年不同排水体制范围内深基坑数量分布

2.2.2 不同排水模式内的深基坑分布情况

按照深基坑分布在不同排水模式范围的数量进行分析，2020年强排区域深基坑数量205 个，其中深度≥15m 的基坑数为50 个；位于自排区域的深基坑数量为144 个，其中深度≥15m 的基坑数为22 个，见表3。

表3 2020年不同排水模式范围内深基坑数量分布

2.2.3 不同污水系统片区内的深基坑分布情况

按照深基坑分布在不同污水系统片区的数量进行分析，2020年白龙港片区深基坑数量165 个，其中深度≥15m 的基坑数为52 个；位于竹园片区的深基坑数量为79 个，其中深度≥15m 的基坑数为16 个；位于石洞口片区的深基坑数量为22 个，其中深度≥15m 的基坑数为1 个，见表4。

表4 不同污水系统片区范围内深基坑数量分布

2.3 深基坑排水量估算

根据相关工程地质勘察报告、水文地质勘察报告和实际工程情况进行评估，须进行施工降承压水的深基坑项目167个，其中须降第⑤层微承压含水层的项目104 个，须降第⑦层承压含水层的项目63 个，见表5。经调查计算，2020年全市深基坑排水总量约为8173 万m3～9133 万m3，折算为22.4 万m3/d～25.0 万m3/d。

表5 2020年深基坑排水总量估算汇总

按照深基坑排水规模分析，单个基坑排水量≤20 万m3的深基坑数量共有270 个，占基坑总量的77%，其排水总量约707 万m3，占基坑总排水量的8%；单个基坑排水量＞20 万m3的深基坑数量共有79 个，占基坑总量的23%，其排水总量约8426 万m3，占基坑总排水量的92%。

按照区位分析，中心城内深基坑排水量为13.0 万m3/d～15.4 万m3/d，外环以外地区为9.4 万m3/d～9.6 万m3/d。按照不同排水体制范围内深基坑排水量估算，合流制范围内深基坑年度排水总量为4.5 万m3/d～5.0 万m3/d，分流制范围内深基坑年度排水总量为17.9 万m3/d～20.0 万m3/d。按照不同排水模式范围内深基坑排水量估算，强排区范围内深基坑年度排水总量为15.7 万m3/d～18.1 万m3/d，自排区范排围内深基坑年度排水总量为6.7 万m3/d～6.9 万m3/d。

根据深基坑排水进入污水收集处理系统水量的计算结果，2020年深基坑排入污水系统的总水量为13.8万m3/ d～16.2万m3/d，占全市污水处理量的1.7%～2.0%，其中：排入白龙港污水片区的水量为8.8 万m3/d～10.8 万m3/d，占污水处理量的3.0%～3.7%；排入竹园污水片区的水量为4.4 万m3/d～4.7 万m3/d，占污水处理量的1.9%～2.0%；排入石洞口污水片区的水量为约0.4 万m3/d，约占污水处理量的0.6%。嘉定黄浦江上游、杭州湾和崇明片区接纳的深基坑排水量较小，见表6。

表6 2020年深基坑排入污水处理系统的水量估算

中心城区深基坑分布与排水系统的关系如图1所示。

综上所述，深基坑排水进入城市污水处理收集处理系统的水量已非常可观，如果与污水处理厂日均数十吨的溢流水量相比，所占比例更高。因此，管控深基坑降排水水量是城市排水管网“挤外水”重要的工作内容，建议水行政和建设工程主管部门重点关注。

3 深基坑降排水管控指标研究

3.1 深基坑工程案例属性分析

对83 个深基坑降排水工程实际案例进行分析，开挖深度在7m～15m 的基坑数量较多（约占78%），但其排水量总量较小（占34%），平均单个基坑排水量约1 万m3；开挖深度大于15m 的深度大于15m 的基坑数量较少（占22%），但其排水量总量较大（占66%），平均单个基坑排水量约13 万m3。不同深度深基坑降案例统计情况见表7。

表7 不同深度深基坑降案例统计情况

从单个基坑排水量对统计数据进行分析，排水总量≤20万m3的基坑数量较多（约占88%），但排水量较小（约占33%），平均单个基坑排水量约3.6 万m3；排水量＞20 万m3的基坑数量较少（约占12%），但排水量较大（约占67%），平均单个基坑排水量约69.3 万m3，其基坑日均排水量为1970 m3/d。不同排水量深基坑统计情况见表8。

表8 不同排水量深基坑案例统计情况

由此可见，在开挖深度15m 以上或日均排水量2000m³/d以上的深基坑排水量占比最大，应该引起重点关注。

3.2 管控指标建议

2021年12月1日开始实施的《地下水管理条例》对深基坑降排水提出了管控要求，并明确由省级人民政府制定有关地下工程开挖深度和排水规模的管控指标。

该文研究结果显示，按照7～15m、>15m 两种不同深度和≤20 万m3、>20 万m3两种不同排水量为划分指标，上海深基坑数量和排水量呈现出“二八”分布规律。由于基坑排水量受降排水施工工期影响较大，同类型基坑降排水总量可能因施工工期的不同产生较大差异，即同样排水总量条件下单日排水强度可能有较大的不同。考虑上海地下水补给充足，单日排水强度较排水总量更具有管控价值。考虑监管效率，建议以日均排水量2000m³/d 或开挖深度15m 作为排水规模管控指标。

4 结语

上海2020年度深基坑排水量情况显示，深基坑工程排入污水处理厂的水量较大，其他城市也可能存在类似现象，应引起水行政和建设工程主管部门等相关部门高度关注。研究表明，虽然规模较大的深基坑数量少，但是排水量占比较大，可在降排水管控中予以重点关注。建议加强对深基坑排水方案评审和深基坑排水的监管，加大深基坑降水就地回灌和就近回用力度；建立深基坑降水排入市政雨水管网许可管理机制，精准减控深基坑排水进入污水系统排水量，并开展基于地下水入侵情况下排水系统智能化运行和污水处理厂工艺运行提质增效研究。为降低对城市污水收集处理系统影响，基坑降排水就近直接排入河道成效最明显。但是目前尚存在2 个问题：1）尚无法办理深基坑降排水排入河道手续，这需要水务、环保等部门加快研究有关政策机制。2）地下水可能存在铁锰超标问题，深基坑降排水直接入河可能因空气氧化而呈红色，易造成社会负面影响，建议尽快开展有关深基坑降排水排入河道水质标准研究。

致谢：感谢上海市水务局（上海市海洋局）以及上海市地矿工程勘察（集团）有限公司、上海市地质调查研究院、上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司、上海山南勘测设计有限公司、上海长凯岩土工程有限公司等技术单位对于本论文的鼎力支持。