建筑工地是产生雾霾的一个重要因素, 也是治污减霾的主要责任单位。西安地铁施工中按照治污减霾要求, 对在建工地文明施工要求做到6个100%: (1) 现场围挡及时清洗100%; (2) 出入口和场地道路硬化100%; (3) 砂土覆盖100%; (4) 拆除过程湿法作业100%; (5) 出入车辆清洗100%; (6) 绿化带覆盖100%。除了砂土覆盖不需要水, 其他都需要大量的水。西安是一个严重缺水城市, 而地铁基坑降排水量非常大, 目前在建地铁主体工程中, 大多降水抽取的地下水, 除了少量应用外。大多地下水未经过利用和净化, 排放到市政雨水管网中, 此举未对地下水形成有效利用, 是对地下水极大的浪费, 因此, 对地下水再利用显得非常重要。

　　 西安地铁工程基坑降水深度普遍较深, 每日抽排水量较大。以西安地铁四号线某站为例, 基坑深度25.97m;勘察期间地下水位10.50~15.60m, 降水深度要求达到26.5m, 平均降水高差达13.45m。按照《西安地铁四号线某站降水工程专项施工方案》的要求, 每口井抽排水量为600 m³/d, 共计42口井, 基坑抽排水量为25 200m³/d;当达到降水要求水位后, 依照设计和实际降水效果表明, 基坑抽水量达到14 700m³/d, 车站采用明挖施工法, 降水时间非常长, 从开挖到车站主体封顶, 才能停止降水^[1]。该项目基坑降水井位置布置如图1所示。

　　 (1) 陕西关中平原属于缺水地区, 使得花费巨资实施“引汉济渭”工程, 增加关中平原供水量, 减少水量供应缺口。

　　 (2) 西安市已开始大规模建设地铁, 目前只开通1、2、3号线, 在建项目有4、5、6、9号线和机场线等线路, 建设标段分布到城市各个方向, 都存在基坑降水, 车站主体降水周期一般在两年以上, 使得项目投资和收益合理, 具有可操作性。西安地区未来规划18条线路, 可以预见未来20年, 西安处在大规模地铁建设中, 所以研究降排水再利用十分必要。

　　 (3) 一般地铁施工中基坑开挖, 就对降水井进行开挖, 基坑降水井施工完毕, 排水系统正常运行, 可直接抽取降水井中的水资源进行再利用。

　　 (4) 地铁车站基坑围挡位于城市道路中央, 只需在围挡周围增加喷淋装置, 便于利用回收处理后的基坑降水对周边道路进行洒水, 抑制扬尘^[2]。

　　 西安地铁四号线某站作为降排水再利用试点标段, 已经开始实施, 项目工艺流程如下:降水泵抽取地下水, 降水管道分为两个支路。 (1) 对水质要求较高的地下水:经过石英砂过滤、送给集水箱、分别供给围挡清洗、喷锚混凝土用水等。 (2) 对水质要求不高的地下水, 通过管道直接送往工地洗车台、卫生间、道路清洗取水口^[3]。工艺流程如图2所示。

　　 根据再利用方案, 实施过程如下:

　　 (1) 在施工围挡内东北角安装一个集水处理存储罐, 并在基坑围挡上安装集水管道, 布设洒水喷头, 通过PLC控制程序内部自带定时器, 对围挡周围道路定时洒水, 对道路进行清洗。

　　 (2) 与周边园林绿化、卫生环保等单位做好沟通, 需要用水时候, 洒水车进入施工围挡内抽取地下水, 用于市政养护等工程。

　　 (3) 在施工区出入处安装自动洗车台, 对出入施工区车辆进行自动清洗, 减少泥土带入市政道路。

　　 (4) 其中一路出水管接入施工区内混凝土搅拌站, 用于场地内围护桩护壁喷锚等工程^[4]。

　　 (1) 降水净化过程。为了使地下水能够达到再利用标准, 必须对地下水进行净化, 具体实施步骤如下: (1) 沉淀:通过此方法把地下水中较大的固体颗粒截留下来, 并把一些容易沉淀的物质进行沉淀。 (2) 过滤:把经过沉淀后的地下水, 由上而下, 经过过滤层不同颗粒, 从而把一些小的颗粒留下来。通过上述两个过程, 地下水得到了有效的净化^[5]。

　　 (2) 集水器水位控制。集水器水位通过溢流阀进行控制, 如果超出水位, 通过溢流阀直接排放到地下水管网中, 同时停止水泵运行。

　　 (3) 介质反冲洗过程。长时间过滤运行后, 介质中含有许多杂质, 要及时通过反冲洗过程, 冲洗掉介质中的杂质。反冲洗的时间确定由以下两个方面因素决定:设备水头损失和过滤器运行时间;具体控制实施过程由PLC程序进行控制, 冲洗干净后, 进入一个新的周期。

　　 依据《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》 (GB/T 18920-2002) 和《混凝土用水标准》 (JGJ63—2006) 要求:项目已通过第三方检测机构陕西中盛建设科技服务有限公司对水质进行检验^[6], 检测结果如表1所示。

　　 通过检验结果显示:送检水样, 达到灌溉、卫生环保、混凝土搅拌等非饮用水使用标准。

　　 由于供水管道较长, 设备所需功率较大。系统水泵功率37kW, 防止启动电流过大, 采用丹弗斯MCD500型软启动器方式进行启动。控制系统带有正反转功能, 如果PLC控制系统出现故障, 可以采用旁路运行, 提高系统运行可靠性^[7]。

　　 控制系统按操作方式分为远方和就地两种模式。远方控制模式时, 采用斯耐德TM218LD40RN PLC为主控制器。

　　 控制系统中, 可以对缺相、接地、软启故障、水泵过载、集水器溢流等故障和运行状态进行报警。

　　 当系统工作在就地运行模式时, 通过控制箱上的按钮, 对水泵启/停、检修等状态的控制。

　　 在系统没有故障或特殊情况时。设置成:远方/自动运行方式。根据预定好工作时间, 定时对水净化系统控制, 根据介质中杂质情况定时对介质进行反冲洗, 冲洗完成后, 进入下一次工作准备好状态。程序流程如图3所示。

　　 设备维护相对比较简单, 通过对PLC控制器设计定时运行即可, 只需操作电工定时去现场巡视配电箱即可, 并及时对巡视结果进行记录。如果出现异常情况的时候, 及时停机进行维修, 在项目运行以来, 极少出现运行异常的情况。

　　 项目实施以来, 已产生一定的效益。

　　 投资成本核算如表2所示。

　　 收集降水用于道路洒水用水量, 自来水价格2.9元/m³计算, 运行成本0.68元/m³计算, 投资成本21.75万元, 设备寿命周期按照地铁车站主体结构施工周期2年计算, 设备可利用降水井中200m³/d水进行再利用。计算2年经济效益为:

　　 年经济效益:152 590元;待主体结构施工完毕后, 本套设备可拆除, 用于以后地铁车站基坑降水排水的再利用, 重复产生经济效益。

　　 由于项目资金和技术原因, 项目部投入共21.75万元, 建设了集水净化设备和喷淋管道等, 每天利用大约200m³, 再利用率仅仅为1.3%, 如果通过优化为市政道路清洗和园林绿化, 增加供应200m³, 甚至更多。可以增加更多经济效益。

　　 西安属于北方城市, 降水相对较少, 市政环保部门每天动用大量的洒水车, 对道路和隔离栏、绿化带进行清洗和浇灌, 以降低粉尘, 减少雾霾产生。项目采用围挡自动喷淋系统, 定时对围挡周边道路进行清洗, 降低污染。

　　 项目部通过对地铁基坑降排水再利用项目的实施, 使得降水能够得到部分利用, 通过相关机构检测, 地下水可以直接进行道路清洗等环保、绿化浇灌。降水再利用系统经过一段时间的运行, 运行正常。已经取得了一定效益, 同时得出以下结论: (1) 地铁基坑降排水再利用可以有效部分地下水, 提高地下水利用率; (2) 通过石英砂过滤后, 地下水水质能够达到非饮用水标准, 可以作为围挡喷淋和混凝土搅拌等水源加以利用; (3) 采用斯耐德PLC为控制核心的控制系统, 能够对净化系统等用电设备实现自动控制; (4) 免费为市政养护提供道路清扫、浇灌用水, 具有很高环保和社会效益; (5) 该研究试验可以向更多地铁施工标段推广应用。