地下連續墻在某污染物隔離工程中的應用及滲控效果

朱海峰 瞿滬然 郭艷景

(江蘇華東地質建設集團有限公司，江蘇 南京 210007)

0 引言

地下連續墻具有結構剛度大、整體性、抗滲性和耐久性好的特點，可作為永久性的擋土擋水和承重結構；能適應各種復雜的施工環境和水文地質條件，具有可緊鄰已有建筑物施工，對鄰近建筑物和地下管線影響較小等一系列的優點，所以，在城市地鐵和深基礎工程中得到越來越廣泛的應用[1-5]。日本已經研究開發了壁厚達3.12 m，深度達170 m的超大型地下連續墻施工技術[6]。

本文將結合新疆某地下連續墻工程施工，介紹地下連續墻在地基污染物隔離工程中的應用及控制效果檢測，以進一步拓展其工程應用范圍。

1 工程概況

新疆某能源有限公司淖毛湖地下連續墻工程位于新疆伊吾縣淖毛湖鎮東南約9 km，伊淖公路以東，淖柳公路以北，向南約70 km可達伊吾縣城，縣城距哈密市160 km。新疆某能源有限公司化工廠在建成投產試運行期間，生產污水排放于廠區北側原排污池內，由于原排污池防滲措施簡單，部分污水下滲，使該區地下水受到一定程度污染。項目下游不遠處為哈密瓜基地，其灌溉用水主要為地下雪融水，若不能圈閉地下污水而產生滲漏，將會極大影響哈密瓜基地的生產。因此擬采用地下連續防滲墻將已經受到污染的地下水體和包氣帶土壤進行圈閉，以達到防止污染水體進一步擴散蔓延的目的。

2 工程地質條件

根據野外鉆探資料、原位測試、室內土工試驗，鉆孔深度控制范圍內工程性質自上而下分為：

①沖洪積含土砂礫石，厚度0.5 m～1 m；

②沖洪積含土砂礫石，厚度22 m左右，滲透系數4.4×10-2cm/s～7.4×10-2cm/s，強透水；

③沖洪積砂礫石，厚度18 m左右，滲透系數為1.0×10-3cm/s～8.1×10-4cm/s，中等透水；

④礫巖，位于地表以下40 m至基巖頂板，滲透系數在9.56×10-5cm/s～1.56×10-7cm/s，微透水～極微透水；

⑤泥質砂巖，厚度1 m～2 m，弱透水。

區域內分布地下水類型有基巖裂隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水和第四系松散巖類孔隙水三種類型：

1)基巖裂隙水在區內分布較少，主要分布基巖山區；

2)碎屑巖類裂隙孔隙水主要分布在盆地內膠結或半膠結的侏羅系及第三系層狀沉積巖的裂隙中；

3)第四系松散巖類孔隙水主要賦存于沖洪積層中，這是淖毛湖盆地地下水的主要組成部分。

3 設計方案及地連墻施工

本工程采用了“先截后堵”的施工模式，在施工期間，動態監控污染因子向下游擴散，在污染因子接近下游防滲墻時，必須實現防滲墻墻體的施工，達到“堵”的目的。工程地質環境惡劣，防滲墻工程施工面臨以下挑戰：地處戈壁灘，地層膠結容易擾動，砂礫容易變得松散，成槽困難；砂礫地層沉渣難以清理，且槽孔較深(最深處約60 m)，刷壁清理不徹底，接頭部位沉渣處理難度大；鈣質地質透鏡體空間分布不均、形狀不一，地層膠結程度各異導致地層各部位強度不一，給施工過程中的垂直度控制帶來困難；鉆鑿C5混凝土時，混凝土易破損或開裂影響接頭防滲效果；工程地處戈壁灘深處，氣候惡劣，地質條件復雜，施工組織困難。

地下連續防滲墻施工采用兩鉆一抓法施工，選用上海金泰SG40A重型成槽機施工槽深較淺的槽段，選用上海金泰SG60、中聯ZDG500重型成槽機施工槽深較深的槽段；對于卵石層較厚的地段，選用SH-30旋挖機施工先導孔配合成槽機成槽；選用三一218挖掘機清理老障礙物及現場泥土。

抓斗糾偏系統不間斷的在開挖過程中檢測成槽的垂直度[7-9]，斗體上安裝了用于檢測槽壁垂直度的測斜儀。最終形成厚度800 mm，南北長1 216 m，東西寬753 m，沿軸線長3 213 m的閉合墻體。

4 處理效果分析與評價

地下水污染防治工程從2014年12月開始，于2015年12月完全結束。通過監測井對地下水進行取樣、水質檢測來判斷地下水中污染物含量是否超標。在2014年5月(施工前)、2015年4月(施工開始后4個月，防滲墻未完全修好)、2016年9月(施工結束后9個月)以及2017年3月(施工結束后15個月)共進行了四次水質檢查。水質檢測指標為pH值、色度、氨氮含量、揮發酚含量、化學需氧量COD、含油量、高錳酸鹽指數。色度采用鉑鈷比色法進行測量[10]；化學需氧量COD反映了水中受還原性物質污染的程度，也作為有機物相對含量的綜合指標之一。化學需氧量COD用重鉻酸鉀法進行測量[11]。高錳酸鹽指數是反映水體中有機及無機可氧化物質污染的常用指標，由消耗的高錳酸鉀量計算相當的氧量[12]。

水質檢測結果見表1，地下水的色度、氨氮含量、揮發酚含量及CODCr等指標降低很明顯，處理效果顯著。

表1 各指標均值及降低百分比

地下連續墻隔離工程施工前，水質檢測pH值平均值為7.6，隔離后pH值平均值為7.4，可見水質由堿性開始向中性過渡。隔離前地下水色度平均值為78，隔離墻施工中地下水色度平均值為23，隔離施工完成9個月后，地下水色度平均值為11，降低了85.9%。受污染地下水的顏色逐漸變淺。在色度方面，達到了國家標準GB/T 14848—93地下水質量標準[13]中飲用水級別的要求。地下連續墻隔離工程施工前，地下水氨氮含量平均值為2.817 mg/L，隔離后地下水氨氮含量均小于0.025 mg/L，地下水氨氮含量降低了99.1%。揮發酚含量平均值從隔離前的14.15 mg/L降到了工程結束后的0.005 mg/L，揮發酚含量降低了近99.9%。

2014年5月、2015年4月水質檢測時，測定了水中的化學需氧量COD，平均值分別為306.0 mg/L和17.6 mg/L，防滲墻工程還未完全完工化學需氧量COD就已經降低了94.2%。2016年9月、2017年3月未測量化學需氧量COD，而測量了高錳酸鹽指數，大小分別為1.377 mg/L,1.233 mg/L，已經達到了Ⅱ類地下水質量。

防滲墻工程開始前，地下水含油量平均值為0.997 mg/L，防滲墻工程開始后4個月，地下水含油量平均值為0.078 mg/L，降低了92.2%。

對比GB/T 14848—93地下水質量標準[13]中的地下水質量檢測指標，隔離墻施工前，地下水為Ⅴ類；防滲墻工程結束后9個月時的水質檢測顯示，除了揮發酚含量外，其他檢測指標已經達到Ⅲ類地下水(飲用水)的要求，防滲墻工程結束后第13個月，檢測指標完全達到Ⅲ類地下水的要求。可見地下連續防滲墻工程十分有效地阻止了污染物的擴散，改善了當地地下水的質量，地下水污染治理效果達到預期要求。上游防滲墻施工完畢后，截斷了污染區的地下水補給。在污染因子抵達下游防滲墻前，完成了防滲墻的施工，阻止了污染物的擴散。

5 結語

結合新疆某地下連續墻工程施工，介紹地下連續墻在砂礫地基污染物隔離工程中的應用，得到以下結論：

1)地下連續墻具有結構剛度大、整體性、抗滲性和耐久性好的特點，可用于地基污染物隔離工程。

2)本污染場地污染物有揮發酚、氨氮和石油類等物質，施工前與施工后的水質監測結果表明，地下水色度降低了85.9%，地下水氨氮含量降低了99.1%，揮發酚含量降低了近99.9%，地下水水質由原來的Ⅴ類變為Ⅲ類地下水，達到飲用水級別，污染場地隔離效果顯著。

3)以“先截后堵”的施工模式，科學、合理的組織施工，地下連續墻作為防滲墻效果顯著，有效地阻止了污染物的擴散，改善了地下水的質量指標，達到了預期的目標。

參考文獻:

[1] 徐楊青,劉國鋒,盛永清.深基坑嵌巖地下連續墻隔滲效果分析與評價方法研究[J].巖土力學,2013(10):2905-2910.

[2] 胡玉祿,張景康,胡紅文,等.純粘土地下連續墻技術在污染防滲治理工程中的應用[J].中國地質災害與防治學報,1999(2):92-96.

[3] 叢藹森.地下連續墻治理地下水污染[J].地質與勘探,1997(1):59-64.

[4] 秦效啟.地下連續墻設計上的幾個問題[J].建筑結構,1976(1):43-49.

[5] 羅云峰.地下連續墻成槽施工中的泥漿性能研究和探討[J].巖土工程學報,2010(S2):447-450.

[6] 周 俊,譚躍虎,李二兵,等.地下連續墻設計及施工發展研究與展望[J].施工技術,2015(S2):21-27.

[7] 馬守明.連續墻抓斗挖掘設備及工藝[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),1995(3):33-37.

[8] 吉 倩.地下連續墻液壓抓斗施工工法[J].建筑機械,2012(23):119-121.

[9] 盧忠漢.地下連續墻及其成槽設備[J].中國港灣建設,1999(4):40-44.

[10] GB 11903—89，水質色度的測定[S].

[11] HJ 828—2017，水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法[S].

[12] GB 11892—89，水質高錳酸鹽指數的測定[S].

[13] GB/T 14848—93，地下水質量標準[S].