受污染地塊的深基坑土方開挖及污染土驗收流程探究

李炎地

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

隨著國家和社會對環保問題的日益重視，超大型城市內的高污染、高排放企業逐漸外遷，城市內的重污染源逐漸減少。高污染企業搬遷后遺留下的廠址中，有大量的工業“三廢”已在生產過程中輸入地下，部分地塊內污染物已產生“富集現象”，嚴重破壞了地下生態平衡。地下土壤和地下水均具有隱蔽不可見性，同時，自然生態中土壤和水系的自凈能力均有限，若污染濃度超過此范圍，將導致此部分生態系統永遠無法自行恢復，對地塊及地塊周邊環境帶來嚴重影響。

為了對城市中的生態環境進行保護，同時為了滿足城市建設開發和擴張的需求，受污染的企業廠址均需改造成為符合環保要求的建筑綜合體。將城市既有土地作為土壤修復與治理工作的對象，可以有效緩解城市土地資源緊缺的壓力；治理后對其進行綜合開發，可以實現城市的可持續發展[1]。

傳統的污染治理工程，通常遵循先治理、后開發的原則：先對受污染地塊內的水土進行綜合治理，治理結果達標后，再規劃地塊的后續開發利用。采用此種模式，污染治理工程將以治理結果為導向，即污染水土檢測未達標前，可對其進行多次反復處理，整個工程未設置強制性的工期節點。隨著我國綜合國力的日益增強和人民生活水平的大幅度提高，為滿足社會各界對受污染地塊開發的迫切需求，同時為了加快大型城市中地塊開發的速度，筆者所在單位創新性地采用了污染治理時同步開發的模式，將污染治理工程與后期地塊開發相結合，從而在保護生態環境的基礎上兼顧了地塊綜合開發的需求。采用此種模式，也對施工現場的管控提出了新的要求。

采用邊治理邊開發的模式，其施工過程中的管控關鍵點在于使污染場地修復工作得到快速、高效、廉價、安全的運行，且滿足環保要求[2]：一方面，保證污染治理工程的質量，使其在治理后一次性達到環境效果評估的要求；另一方面，保證土建施工過程中的質量和安全（如深基坑施工安全、抽提回灌地下水時地質結構安全）。因此，綜合兩方面的因素，施工過程中的時間進度管控成為了項目策劃和實施的重點和難點，尤其在受污染地塊內進行施工組織策劃時，需著重從如下幾方面著手：

1）污染土壤環境修復工程具有污染性，其有毒有害物質揮發性強，對人身健康會造成一定的傷害，在整個施工過程中，應確保施工人員防護用品齊備，施工進行時隨挖隨覆蓋。

2）車輛運輸過程中，避免道路遺撒，對車輛出場的車身潔凈及密閉性要求高。

3）前期場地調查工作中，無法對各類污染土的空間分布進行準確定位，在開挖過程中應進行二次效果評估，并將污染土清除到位。

4）工程所處位置應進行交通流量管控。為確保人員、車輛通行暢通，避免出現交通堵塞現象，現場設置交通協管員指揮交通，協調運輸[3]。

由已完工的污染治理工程可以看出，污染土的開挖和檢測是整個工程的關鍵工作，對工期節點和土建施工中的安全均具有重要影響。因此，本文將結合具體的工程實例，深入探究受污染場地內的深基坑土方開挖及污染土驗收流程，為類似工程建設施工積累寶貴的經驗。

1 工程概況

規劃的場地內原為上海某染化廠，廠區占地面積約68 000 m2，主要經營黏合劑、建筑化學品、涂料和辦公化學品等。該廠的主要構筑物于2010年開始陸續拆除，并于2011年拆除完畢。隨后與其周邊部分土地空置至2019年。2019年上半年啟動工程招標，其招標的場地約90 000 m2（圖1）。場地東側毗鄰交通主干道，且道路東側有學校和商務樓；場地北側、南側和西側均為市政道路，且北側道路、西側道路下方均有城市綜合管廊。地塊的綜合開發共分為2個階段：第1階段為污染水、污染土的治理，第2階段為商業辦公綜合體的建設。

圖1 工程地理位置

1.1 場地污染土概況

規劃的場地內散落分布有埋深0～12 m的污染土。通常，根據污染物種類和污染治理時間的不同，可采用土壤原位處理（即在原始土壤中注射化學藥品，處理土壤中原始污染物）、微生物處理（在原狀土中釋放微生物，對污染物進行處理）、土壤異位處理（污染土壤清挖后，短駁至其他土壤治理工廠進行處理）。其中，前2種處理方式耗時較長（通常以年為單位），同時對重度污染土壤處理效果不太明顯。因此，為滿足地塊綜合開發的時限要求，并同時滿足污染土壤修復效果的要求，場地內除少部分淺層污染土采用原位處理外，其他污染土壤均采用清挖后異地處理的方式。土壤異位修復合格且達到GB 36600—2018《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準》[4]中第一類用地標準后，將其運回地塊用于基坑回填，多余土方作為清潔土直接外運。

根據上海市環境科學研究院（以下簡稱“環科院”）前期粗略的場地調查和風險評估結論，地塊內土壤污染修復量約210 000 m3，土壤中超過風險可接受水平的關注污染物共有三大類：第一類為重金屬，包括銻、砷、汞；第二類為揮發性有機物，包括苯、氯苯等；第三類為半揮發性有機物，包括苯胺、鄰甲苯胺、3-硝基苯胺等。地塊內污染土的分布具有空間差異性、小范圍混合性、邊界不確定性等特點。

地塊內的污染分布如圖2所示。對于0～2 m的淺層污染土，清挖時可直接開挖，只需在坑邊放坡或簡單加強邊坡穩定即可；但對于深層污染土的清挖（尤其是超過5 m的深層污染土），需根據污染土的分布范圍設計與其深度相匹配的深基坑圍護支撐體系，從而保證開挖過程中的深基坑安全。

圖2 污染土類型及分布范圍

1.2 基坑圍護概況

為配合地塊內深層污染土的清挖，設計時共設置了如圖3所示的7個基坑。對比圖3與圖2（b）發現，地塊內設置的深基坑范圍可將前期場地調查過程中確定的深層污染土全部包裹。但由于污染土邊界線為不規則曲線，基坑邊界線為直線，導致基坑所包圍的區域要大于污染土分布范圍；另外，污染土在深度方向也呈不規則分布。由于上述兩方面原因，導致在地塊內深基坑土方清挖過程中，除了將污染土（總量210 000 m3）清挖以外，還需清挖150 000 m3理論非污染土（此非污染土僅根據前期場地調查確定，其是否含有污染將根據清挖后效果，由評估單位確定）。

在210 000 m3污染土中，有130 000 m3污染土含有揮發性有機物，此部分揮發性污染物將對周邊大氣環境造成嚴重影響。為防止污染土開挖過程中揮發性有毒有害氣體的無組織排放，在A1—A4基坑上部設置了深基坑污染防護罩棚（圖4），防護罩棚內自設通風換氣系統，控制其內部為微負壓狀態，并且對內部的有毒有害氣體進行收集處理后再排放。

圖3 基坑平面分布

圖4 深基坑施工污染防護罩棚

A5、A6和B基坑開挖深度較淺，其圍護結構均為鋼板樁體系。A1—A4的基坑信息如表1所示，且由于開挖深度較深，基坑內部均設置了2道鋼筋混凝土支撐。基坑施工過程中，為保證基坑安全，先對地塊內0～2 m淺層污染土進行清挖，且在A1—A4區域均形成第1道支撐；A5、A6基坑直接開挖至設計標高，A2、A3和A4基坑清挖至底標高并完成回填后，隨后開挖A1基坑的深層土方；B基坑的開挖待A3基坑回填完畢后進行。

表1 深基坑施工信息

2 現有修復效果評估方式

2.1 施工現場參與單位

在地塊內施工過程中，除勘察、設計單位以外，施工現場的主要參與單位包括工程監理單位、環境監理單位、施工單位和環科院。施工單位的主要工作，一方面為根據勘察、設計圖紙，對基坑圍護進行施工，并對污染土進行清挖；另一方面，對運至異地處理場地的污染土進行治理，達標后運回至現場回填。工程監理的主要職責為對地塊內的土建施工進行安全、質量監督；環境監理的主要職責為對場地內污染土方放線、開挖等步驟進行監督。環科院的主要職責為前期對地塊進行場地調查，確定污染土范圍，施工過程中對送檢的土方樣本進行檢測化驗，從而為污染邊界及治理后的清潔土提供驗收依據。

2.2 現有效果評估方案

污染土的全套開挖驗收流程稱之為效果評估方案。根據HJ 25.5—2018《污染地塊風險管控與土壤修復效果評估技術導則（試行）》[5]中的有關規定，傳統的污染治理工程中，其污染土開挖驗收流程如圖5所示。

圖5 污染土開挖驗收流程

基坑污染范圍內污染土清挖完成后，其清理效果評估采樣點需滿足如下要求：

1）污染土壤清理后遺留在基坑底部與側壁，應在基坑清理之后、回填之前進行采樣。

2）若基坑側壁采用基礎圍護，則宜在基坑清理的同時進行基坑側壁采樣，或于基礎圍護實施后在圍護設施外邊緣采樣。

3）可根據工程進度對基坑進行分批次采樣[5]。

污染土邊界側壁取樣驗收現場如圖6所示。同時，各部位采樣點需滿足表2的數量要求。

圖6 污染土邊界側壁取樣驗收

2.3 土方開挖方案

為滿足污染治理的相關需求，對場地內污染區域的土方進行開挖時，主要有如下要求：

1）根據不同污染物種類的分布對其邊界進行放線，開挖時的邊界線即為污染邊界的截彎取直線（由于污染邊界線不規則，因此在小范圍內采用直線包絡污染邊界）。

表2 基坑底部和側壁推薦最少采樣點數量[5]

2）為便于后期針對不同污染物進行處理，土方開挖過程中需對不同類型的污染土方分別進行開挖裝車外運（若含不同污染因子的污染土混裝，需對其所含的所有污染因子進行修復，增加了土壤修復的費用）。

3）開挖至污染邊界線后，需先將基坑放置一段時間，待不同污染因子分界面側壁和坑底檢測結果出來后再對其進行開挖。

4）若基坑側壁、坑底檢測仍然超標，需對側壁及坑底進行擴挖，且每次擴挖范圍為0.5 m。

對于土建施工過程中大面積深基坑土方開挖工作，如圖7所示，通常選用分區塊多級放坡開挖，對撐形成后再逐漸退挖至基坑邊界。為減少基坑暴露時間[6]，對撐形成前通常采用24 h連續作業的方式，從而保證基坑安全。

圖7 深基坑土方開挖立面工況

2.4 矛盾沖突點

根據2.3節中的土方開挖方式，對于開挖深度不深的基坑（開挖深度小于3 m，且無需設置圍護體系），尚可根據相關要求進行開挖；但對于開挖深度較深的基坑，尤其是基坑安全等級為一級的深基坑，基坑暴露時間過長即會增加圍護體的累計變形量，從而增加基坑的潛在安全風險，同時根據污染邊界線開挖污染土的方式與深基坑分層放坡、逐層退挖的方式相沖突。綜合考慮深基坑內土方清挖的方式，分別從污染治理與土建施工安全的角度進行分析對比，存在如下的矛盾沖突點：

1）開挖時間。對于污染治理，根據圖5所示開挖驗收流程，其一次開挖檢測的周期約為15 d，若側壁、坑底超標，則執行擴挖流程；而對于土建施工，深基坑開挖過程中，須按分層分段、多級放坡退挖的形式作業，盡快形成對撐，減少基坑暴露時間。

2）開挖邊界線。污染治理過程中，需根據不同污染因子的邊界線分別開挖，不同的污染因子不可混合，且污染因子邊界線需留出側壁和坑底待檢。但土建施工過程中，在分層分段、多級放坡開挖的工況下，無法保證污染因子空間分界面的完整。

3）邊界線擴挖。污染治理過程中，污染土邊界線側壁檢測超標時，需要在水平方向外擴挖0.5 m，擴挖范圍有可能超出基坑圍護體系；同時，開挖過程中也涉及深度方向的豎向擴挖。淺層污染土設計深度為2 m，如果擴挖深度超過3 m，即變為深基坑，基坑的安全性將受到嚴重影響。淺層污染土（0～2 m）開挖尚可等待檢測和擴挖指令，但深基坑開挖過程中不可長時間暴露；擴挖深度超過3 m時，需編制專項施工方案，深度超過5 m時，需請求變更設計方案，組織專家評審，重新做圍護后再擴挖。

4）測量控制。在進行地塊污染治理時，需準確界定不同的污染因子邊界，同時需確定污染土與非污染土邊界。但對于土方施工的作業隊伍來說，擴挖標高難以控制，不同污染因子的空間分界線難以確認，非污染土與污染土的界限也難以控制。

3 修復效果評估方式的改進

3.1 改進的評估方式

為保證地塊內基坑安全，同時減少污染土治理修復的成本并縮短工期，采用了改進的效果評估方式，其具體的開挖驗收流程如圖8所示。圖5所示傳統的效果評估方式，基坑暴露主要是為等待土壤取樣檢測，因此，圖8中將污染土與非污染土全數開挖，并于異地處理場地打堆待檢（圖9），從而給深基坑施工留出了工作面，保證了深基坑施工的連續性，進而保證了其安全性。

圖8 改進的土方開挖驗收流程

3.2 改進的挖土方案

與2.3節對比，為滿足圖8的開挖驗收流程要求，在挖土方案上做了如下改進，從而保證深基坑安全：

圖9 場外打堆效果圖

1）基坑內不同污染因子的邊界線仍然采用截彎取直方式放線，但在開挖過程中，以多級放坡方式開挖，坑內不同污染土邊界線不驗邊，將污染土清挖短駁至異地場地后，對潛在污染因子進行全數檢測，從而確定污染土修復方式。

2）深基坑內土方直接開挖至圍護體邊界，超出圍護體系的污染土不做檢測。

3）基坑內的理論非污染土與污染土一起清挖，并且非污染土在異地場地采用打堆的形式（見圖9），每個采樣單元（每個樣品代表的土方量）不應超過500 m3，并且對理論非污染土均進行檢測，若檢測合格，則確定為清潔土；若檢測有污染因子超標，則作為污染土進行治理。

4）深基坑開挖至設計標高后，對基坑底部和基坑側壁進行整體驗收，坑底、坑壁取樣結束后即采用HDPE膜對其進行覆蓋，并對基坑進行回填，保證基坑安全。

3.3 效益評估

3.3.1 時間效益

對深基坑內的土方進行一次性全部清挖，減少了傳統效果評估方式中驗邊和擴挖的等待時間，從而大大縮短了基坑暴露時間。與傳統深基坑土方開挖相比，在受污染地塊內進行開挖時，僅需對不同污染因子的污染土在施工機械允許的條件下分別開挖，并同時注意污染土與理論非污染土的邊界。因此，土建施工中勞動力和機械安排均與常規深基坑類似，從而減少了窩工和趕工的現象，并同時保證了深基坑在既定進度計劃內完成開挖與回填，減少了深基坑安全風險。同時，深基坑工程的順利推進，對于保證項目的關鍵工期節點尤為重要。

3.3.2 經濟效益

采用改進的效果評估方式，其增加的費用包括：理論非污染土的場外打堆費用；不同污染因子分界線處污染土檢測費用（由單一污染因子檢測變為復合污染因子檢測）。若采用傳統的效果評估方式，潛在增加的費用包括：擴挖少量土方的機械臺班費；等待檢測結果期間的人員窩工費；防止土方暴露期間二次污染的措施費；工期延誤導致的建設方罰款等。

對比2種效果評估方式，采用改進的開挖驗收方案：一方面減少了機械和人工的窩工、搶工費用，同時減少了由于工期延誤導致的潛在罰款風險；另一方面減少了深基坑內土方二次污染的風險（由于施工方導致土方二次污染，其治理費用由施工方承擔）。

3.3.3 社會效益

深基坑的長時間暴露對地塊周邊的地下管線、地下交通管網、鄰近建筑物、市政道路等均會造成巨大的影響。同時，污染土中含有揮發性和半揮發性的有毒有害氣體，也會對地塊周邊的大氣環境造成污染（尤其是學校、醫院等場所），從而造成不可估量的損失。采用改進的效果評估方式，減少了深基坑暴露所帶來的潛在風險，也減少了污染氣體對周邊環境的危害。

4 結語

本文以受污染地塊綜合開發項目為載體，深入探究了深基坑內污染土開挖和驗收的相關流程。傳統的污染治理項目以“治理結果”為導向，未考慮與土建施工相結合時潛在的基坑安全等風險。采用傳統的效果評估方式，在深基坑土方開挖過程中，可能涉及擴挖、分污染因子開挖、側壁坑底檢測等環節，從而造成了深基坑施工過程中測量放線復雜、開挖難度大等困難，同時造成了深基坑長時間暴露的不利工況，增加了項目體施工的潛在巨大風險。采用改進的效果評估方式，將深基坑內土方完全清挖，污染土異位處理、非污染土打堆待檢，從而簡化了深基坑開挖過程中需單獨開挖的土壤類型，并且弱化了不同污染因子邊界線的重要性，同時規避了等待土壤檢測結果時深基坑暴露的風險。采用改進的效果評估方式，在保證深基坑安全的基礎上，兼顧了污染治理的相關需求，從而產生了重要的時間效益、經濟效益和社會效益。改進的效果評估方式，可為以后類似地塊的開發建設施工提供參考。