某場地土壤修復項目中降水方案的設計與分析

季鄭杰

摘 要 本文從降水的全過程進行分析和計算，驗證了降水方案的可行性，對同類型的降水方案和水文試驗提供了寶貴的經驗和建議。

關鍵詞 地下水;抽水試驗;降水;滲透系數

1工程概況

本項目為蚌埠一化工廠的廢棄用地，該區域經過勘察，土壤場地內主要污染物為硝基氯苯，必須進行土壤修復，設計采用熱脫附技術，對于地下水豐富且土壤滲透性較好的場地，地下水會持續帶走熱量，從而降低熱脫附效果，所以應進行降水，把地下水對修復過程中的影響降到最小。場地土壤修復深度最深為12m，設計加熱深度12.5米，降水深度應大于12.5m。該項目污染場地土層分布如下：①雜填土②粉土③粉質黏土④粉土⑤粉土⑥淤泥質黏土⑦粉砂。場地主要含水層主要分布與④粉土、⑤層粉土及⑦層粉砂中，屬承壓水，以地下水的水平向流動補給為主[1]。

2查明水文參數

為了查清承壓水含水層的水文地質參數，我方首先對場地進行了抽水、恢復水試驗試驗，現場布置了抽水井8口，現場共完成3個臺班單井試抽工作和2個臺班恢復水試驗。

通過匯總實驗數據，滿足降深的情況下，降水期間同時運行8口井總出水量在249.6m3/d～1193.1m3/d。

對本次抽水試驗的數據進行初步篩選后，這里利用公式法和配線法進行計算，兩種方法互相驗證。

2.1 第一落程（最大能力降深）

抽水參數：H=16.584m，s=2.702m，s1=0.69m，s2=0.59m，Q=422.14 m3/d。

（1）公式法

主孔單孔計算結果：K=11.964m/d;

帶5m觀測孔計算結果：K=9.481m/d;

帶10m觀測孔計算結果：K=10.478m/d;

兩觀測孔計算結果：K=29.211m/d;

其中兩觀測孔計算結果偏離較大，為不準確值，平均K=10.641m/d。

（2）利用Boulton配線法進行計算，計算結果：

1）K=6.782m/d，s=0.171;

2）K=8.064m/d，s=0.177;

3）K=5.717m/d，s=0.181。

平均K=6.854m/d，s=0.176。

第一落程兩種計算結果K分別為10.641m/d，6.854m/d，平均8.748m/d;給水度平均為0.176。根據同樣的計算方法可得第二落程和第三落程的計算結果如下：

2.2 第二落程

兩種計算結果K分別為11.131m/d，11.693m/d，平均11.412m/d;給水度平均為0.166。

2.3 第三落程

兩種計算結果K分別為8.603m/d，6.123m/d，平均7.366m/d;給水度平均為0.171。

本次按保守計算滲透系數，將三個落程取平均值，平均K=9.175m/d，s=0.171。該值屬于細砂的滲透系數經驗值，根據前期鉆孔取芯資料，該數據與實際地層巖性相符[2]。

3降水設計

3.1 無止水帷幕最大涌水量

根據《建筑基坑支護技術規程（2012年）》中群井按大井簡化的均質含水層潛水非完整井的基坑降水總涌水量公式計算：

根據計算結果，試驗區在沒有止水帷幕情況下，井徑273mm，水位降至13m以下，滲透系數取平均值9.175m/d，計算的最大涌水量為2976.3m3/d。

3.2 有止水帷幕最大涌水量

（1）參考抽水試驗數據理論計算值，無止水帷幕情況下，井徑273mm，水位降至13m以下，K取9.175m/d，試驗區域計算的最大涌水量為2976.3m3/d，參考《基坑深井降水涌水量計算公式探討》，取經驗系數n*=0.4，Qmax=1190.5m3/d。

（2）根據試驗區域降水井試抽實際數據顯示，穩定運行后單井涌水量范圍31.2m3/d～149.1 m3/d，最大涌水量范圍249.6m3/d～1193.1 m3/d。

綜上，試驗區域在運行期間最大涌水量1190.5m3/d（取計算值）。

3.3 降水井設計

本次試驗通過計算單井最大出水能力和降水井數量計算公式進行降水建議。

管井的單井出水能力和降水井的設計單井流量可分別按下式計算：

根據計算，無止水帷幕情況下，本次最大涌水量為2976.3m3/d，本次單井最大出水能力為2153m3/d，考慮到大方量抽水對降水井的成井結構以及場地環境地質問題影響，在中心和四周共布置8口井可以將試驗區地下水降至13m[3]。

4抽水試驗

根據以上土層的水文參數最終在場地內布置了12口降水井，并且在整個污染地塊周邊設計了止水帷幕，止水帷幕采用850@900的三軸攪拌樁施工，采用套接一孔法，樁長23m。通過計算整個場地預估抽水量約18萬方，若總施工工期360天，則抽降水施工最大穩定抽水量為每天1000方。為了驗證降水方案的可行性，確定降水水位能否達到需求的12.5～13米，在止水帷幕施工完成后，降水方案運行前首先進行了抽水試驗。

抽水運行試驗分兩部分，前期根據降水效果調整井數量和水泵功率，進行了三批次的抽水試驗。通過三次試驗結果和對場地整體抽水的考量，進行第二階段的抽水試驗[4]。最終運行結果如下：

試驗開始四天后水位情況見下表：

5結束語

由試驗結果可見將原位區域整體水位壓至13m，抽水井水位需位于22m左右，由于河堤腳120m線范圍內為水利局管控范圍，依據場地地勘報告，該區域不允許建14米以上的井，且建井數量和分布有嚴格的限制要求。這一區域降水無法實現降深到12米以下，若仍要進行修復，需耗費大量資源、能源，增加工期，且難以保障修復效果達標。

根據抽水試驗結果，在原止水帷幕設計的條件下，降水無法實現滿足場地內原位熱脫附修復的要求。分析可能是由于止水帷幕施工質量問題導致，止水帷幕的止水效果未達到預期要求，所以設計降水井無法使場地水位達到設計要求。建議在水量較大，對水位降深要求較高的場地，止水帷幕設計最好采用雙排或三排，從而保證止水效果。

參考文獻

[1] 常士驃，張蘇民.工程地質手冊（第四版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2007：117.

[2] 巖土工程勘察規范：GB50021-2017（2017版）[S].北京：中國標準出版社，2017.

[3] 港口工程地基規范：JTS147-1-2010[S].北京：中國標準出版社，2010.

[4] 建筑基坑支護技術規程：JGJ120-2012[S].北京：中國標準出版社，2012.