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(三亞市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,三亞 570002)
(City Planning Design & Research Institute of Sanya,Sanya 570002,China)
摘要:?jiǎn)渭兊叵率一蚋邔咏ㄖУ叵率以絹?lái)越多存在地下水位高于地下室底標(biāo)高,由此帶來(lái)地下室抗浮設(shè)計(jì),在抗浮設(shè)計(jì)中,采用樁進(jìn)行抗浮最為普遍,主要分為等截面抗拔樁和非等截面抗拔樁。
Abstract: There are more and more situations like that the underground water level of pure basement or basement of high-rise building is higher than the basement bottom elevation. That leads to the basement anti-floating design, in the anti-floating design, it is very common to use pile in the anti-floating design. It is mainly divided into uniform uplift pile and non uniform uplift pile.
關(guān)鍵詞 :抗浮樁;管樁;擴(kuò)底灌注樁;抗拔極限標(biāo)準(zhǔn)值
Key words: anti-floating pile;tubular pile;bottom-enlarged grouting pile;limit standard values of uplift
中圖分類號(hào):TU473.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2015)25-0143-03
作者簡(jiǎn)介:陳艷(1970-),女,海南??谌?,本科,中級(jí)職稱,研究方向?yàn)橥聊竟こ獭?/p>
0 引言
隨著沿河沿江建筑物的興建,單純地下室或高層建筑帶地下室越來(lái)越多存在地下水位高于地下室底標(biāo)高,由此帶來(lái)地下室抗浮設(shè)計(jì)。忽視地下室抗浮設(shè)計(jì)導(dǎo)致許多工程事故,獨(dú)立地下車庫(kù),如果地下水位較高,未進(jìn)行專門抗浮設(shè)計(jì)的話,在施工及日后的使用過(guò)程中,有可能出現(xiàn)整體上浮或局部部位結(jié)構(gòu)破壞,如地下室底板局部隆起,柱間板出現(xiàn)45°破壞性裂縫,將會(huì)造成財(cái)產(chǎn)的損失。因此抗浮設(shè)計(jì)在高地下水位區(qū)應(yīng)予于重視。
1 抗浮樁的特點(diǎn)
在抗浮設(shè)計(jì)中,采用樁進(jìn)行抗浮最為普遍;抗浮樁與基礎(chǔ)樁的最大區(qū)別在于:基礎(chǔ)樁一般是能夠承擔(dān)建筑荷載壓力的抗壓樁,受力自樁頂向樁底傳遞,樁體受力大小會(huì)隨著建筑荷載的變化而相應(yīng)調(diào)整;而抗浮樁屬于抗拔樁,樁體承受拉力,普通抗浮樁受力也是自樁頂向樁底傳遞,樁體受力大小隨著地下水位的升降而相應(yīng)調(diào)整,它與基礎(chǔ)樁的受力方向正好相反。受壓樁的樁身彈性壓縮引起樁身側(cè)向膨脹使樁土界面的摩阻力趨向于增加,摩阻力的增加則隨樁身位移由上而下逐步發(fā)揮;而抗拔樁在拉伸荷載作用下樁身斷面有收縮的趨向,使樁土界面摩阻力減小。而由于拉伸荷載系作用于樁頂,摩阻力的發(fā)揮同樣系由上而下逐步發(fā)生。在設(shè)計(jì)抗拔樁時(shí),在單位面積樁身摩阻力的選用上自然比受壓樁要低。
2 抗浮樁類型
抗浮樁的選型主要根據(jù)工程地質(zhì)情況,施工條件和周圍環(huán)境等主要來(lái)確定,大致分為等截面抗拔樁和非等截面抗拔樁。由于等截面抗拔豎樁在受到較大的上拔力量時(shí),特別是超過(guò)他的耐受力時(shí),上拔的距離越多,抗浮力越小。為了提高這種高樁的抗拔力量,加大樁對(duì)土體依賴力量,開(kāi)始使用非等面積抗拔樁。盡管如此,在日常工程建設(shè)中,根據(jù)具體情況,使用不同的抗浮樁類型,來(lái)滿足實(shí)際需要??垢吨薪?jīng)常采用灌注樁(非等截面抗拔樁)及預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)制方樁(等截面抗拔樁)進(jìn)行抗浮。
2.1 采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行抗浮的優(yōu)缺點(diǎn)
在工程建設(shè)中,預(yù)應(yīng)力管樁典型代表就是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁。它是由圓形的樁身、端頭板和鋼套箍組成。預(yù)應(yīng)力管樁廣泛應(yīng)用在高層建筑、鐵路、橋梁和碼頭中。而其在抗浮力方面的主要優(yōu)缺點(diǎn)表現(xiàn)如下:
優(yōu)點(diǎn):①預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì),具有造價(jià)低??梢允褂帽阋说幕炷吝M(jìn)行設(shè)計(jì)。一般來(lái)講,在諸多樁型中,預(yù)應(yīng)力管樁的單位承載力經(jīng)濟(jì)成本是最低的。②施工方便,施工速度快,工期短。具體的說(shuō)就是在前期準(zhǔn)備期間,設(shè)計(jì)到生產(chǎn)出可用的管僅需要3-4天;在施工過(guò)程中,一臺(tái)儀器可以同時(shí)打7-8個(gè)樁子,施工簡(jiǎn)單;一般2-3萬(wàn)平方民的建筑面積,30天左右就可以沉好樁子;檢測(cè)樁子的可用性,一般2-3個(gè)星期就可以完成。③樁子耐打磨,入土損失率少。主要是由于管樁自身具有跟高的強(qiáng)度,加上自身還有一些預(yù)應(yīng)力。④可以入土層較深,場(chǎng)地干凈,不存在淤泥運(yùn)輸?shù)炔槐阌绊?,特別適合在城市中施工等諸多優(yōu)點(diǎn)。
缺點(diǎn):①預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行抗浮設(shè)計(jì),該樁型的單樁豎向承載力主要是根據(jù)樁身與樁周巖土的總抗拔摩阻力及樁身抗拉強(qiáng)度的大小來(lái)確定,取兩者之間較小者;同時(shí),管樁為擠土樁,對(duì)土質(zhì)有一定的限制,淤泥層較厚的土層,樁身容易偏位或傾斜。②除短樁外,樁抗拔的承載力通常由樁身抗拉強(qiáng)度所決定,而樁身抗拉強(qiáng)度則取決于接頭能力,單節(jié)樁不存在接頭問(wèn)題,兩節(jié)以上存在樁連接問(wèn)題,樁接頭如果出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題,就會(huì)出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象而失效;接頭型式,目前國(guó)內(nèi)主要采用電焊焊接接頭和機(jī)械快速接頭(機(jī)械嚙合接頭),電焊焊接接頭認(rèn)為因素較大,質(zhì)量不容易把控,故抗浮樁樁接頭宜采用機(jī)械嚙合接頭。③在打擊管樁入土?xí)r,雖然管樁本身沒(méi)有影響,但是卻使地面幌動(dòng),產(chǎn)生很大的噪音,沒(méi)有淤泥但是能出來(lái)的土,且數(shù)量很多。這些對(duì)環(huán)境都有一定的污染性。④有些安裝這類管樁的地質(zhì)條件限制,如石灰?guī)r地層,不適合使用這類管樁進(jìn)行抗浮力作用。
抗浮預(yù)應(yīng)力管樁樁頭與承臺(tái)的連接采用鋸掉樁頭后,在樁頂填芯混凝土中預(yù)埋連接鋼筋的連接方式,填芯混凝土長(zhǎng)度最好大于等于2m,抗拔力是通過(guò)填芯混凝土和管樁樁頂2m多高的內(nèi)壁之間的粘結(jié)摩阻力傳遞到管樁樁身上,主要是靠混凝土的抗拉力阻止樁身開(kāi)裂;所以填芯混凝土質(zhì)量的好壞是抗浮管樁的關(guān)鍵,填芯混凝土應(yīng)采用無(wú)收縮混凝土,應(yīng)密實(shí)飽滿,強(qiáng)度不低于C30。
因此,抗浮預(yù)應(yīng)力管樁的樁身強(qiáng)度、接頭以及樁頭與承臺(tái)的聯(lián)接是關(guān)系到抗浮預(yù)應(yīng)力管樁成敗的關(guān)鍵問(wèn)題。
2.2 采用擴(kuò)底灌注樁進(jìn)行抗浮的優(yōu)缺點(diǎn)
灌注樁就是在設(shè)計(jì)的樁子上開(kāi)孔,在孔內(nèi)加入鋼筋或者混凝土等成樁型。灌注樁抗浮靠樁側(cè)土的表面摩擦阻力抗拔,此摩擦阻力較小,抗浮效果不佳;若在樁端設(shè)置擴(kuò)大頭,則能大大提高樁的抗拔能力。根據(jù)其成孔的方法不同,他具體可分為鉆孔灌注樁、沉管灌注樁、人工挖孔灌注樁、爆擴(kuò)灌注樁等。而其在抗浮力方面的主要優(yōu)缺點(diǎn)表現(xiàn)如下:
優(yōu)點(diǎn):①在施工時(shí),不易污染環(huán)境,妨礙周圍居民的生活。他沒(méi)有震動(dòng)聲音,沒(méi)有出來(lái)土的煩惱。②能夠建造設(shè)計(jì)較大的樁子,特別是比預(yù)制樁直徑大的。③各個(gè)場(chǎng)地基本都可以使用。④自身樁子的承載力不易受到其他因素的影響,穩(wěn)定性好。⑤不需要像預(yù)應(yīng)力管樁接樁和截樁,節(jié)約鋼材。⑥抗施工工藝簡(jiǎn)單。
具體來(lái)說(shuō),根據(jù)不同管樁,又有不同的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)??垢U(kuò)底灌注樁主要分為人工挖孔灌注樁和鉆孔灌注樁兩種:①人工挖孔灌注樁:施工工藝簡(jiǎn)單,樁徑較大,單樁承載力較高,樁長(zhǎng)較短,施工時(shí)噪音干擾較小等諸多優(yōu)點(diǎn)。②抗浮擴(kuò)底鉆孔灌注樁:不受土質(zhì)限制,速度快,無(wú)振動(dòng),無(wú)噪音,樁長(zhǎng)不限制等優(yōu)點(diǎn)。此外,擴(kuò)底鉆孔灌注樁,大幅度地提高了承載力,增加抗拔力。在相同直徑尺寸下,單樁軸向容許承載力比等徑樁提高36%-50%以上。而在相同承載力的情況下,比等徑樁混凝土用量節(jié)省27%-36%以上,且樁徑越大,節(jié)省量越多。地質(zhì)條件越好節(jié)省量越多,有些好的地質(zhì)承載力能夠提高100%。
缺點(diǎn):①在持力層地下水位以下時(shí),很難進(jìn)行打孔,或者說(shuō)難以成孔。②這個(gè)工程需要耗費(fèi)大量的勞動(dòng)力投入,資金成本也會(huì)加大。③在工程作業(yè)過(guò)程中危險(xiǎn)系數(shù)較大。如果出現(xiàn)塌孔往往后果不堪設(shè)想。④一旦樁底物未清理干凈就進(jìn)行澆灌,形成樁底殘?jiān)^(guò)后,易造成樁子沉地不牢固或者不易進(jìn)入土內(nèi)等。⑤人為因素產(chǎn)生事故或者誤差幾率過(guò)多,在工程建設(shè)中不易把握。在抗浮擴(kuò)底鉆孔灌注樁中,主要缺點(diǎn)是鉆孔灌注樁需要在一個(gè)較短的時(shí)間內(nèi)完成水下混凝土隱蔽工程的灌注、無(wú)法直觀的對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制、人為因素的影響較大,若稍有疏忽,很容易造成病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故,危及樁基工程的安全。
3 建議措施
3.1 采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行抗浮的應(yīng)對(duì)措施
采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行抗浮時(shí),針對(duì)其存在的缺點(diǎn),采取了相應(yīng)的對(duì)策:①采取“積極”措施,制定合理的壓樁順序,以能夠?qū)簶稊D土過(guò)程中對(duì)先壓樁的影響作用減少。其順序主要為先內(nèi)后外、對(duì)稱施打、采取跳打、分段均衡施工以及先深后淺等等。如果是不同規(guī)格的樁則可以依照先長(zhǎng)后短,先大后小的順序進(jìn)行施工,盡可能的提高土層擠壓密實(shí)度。跳打距離則需要是大于或者等于4倍樁直徑,在本次施工過(guò)程中跳打距離控制在6m之上。②選擇合適的打樁速度,對(duì)每天的入土樁量實(shí)施控制。如果每天的壓樁速度過(guò)快的話,日入樁量比較大的話,也就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)土地剪切及團(tuán)結(jié)時(shí)效未到,同時(shí)超孔隙水壓力沒(méi)有出現(xiàn)明顯下降,土體應(yīng)力也未消散,也就會(huì)對(duì)加壓效應(yīng)有所增加。在本次施工中每1000m2正方形范圍內(nèi)每天施壓樁術(shù)不超過(guò)30根,沉樁速度控制在1m/min。③實(shí)施土體泄壓措施,主要方式為打減壓孔,以能夠及時(shí)卸除壓樁擠土效應(yīng),以免對(duì)土體壓力造成影響,減壓孔孔徑最好是在300mm之下,施工過(guò)程中壓樁順序方向朝著減壓孔方向逐漸靠近。另外一種方式也就是加強(qiáng)排水,最大化的使打樁出現(xiàn)的超孔隙水壓力消散,在本次工程中采用的井點(diǎn)降水,一般情況下也可以采用挖溝降水以及排水措施。
3.2 采用擴(kuò)底灌注樁進(jìn)行抗浮的應(yīng)對(duì)措施
采用擴(kuò)底灌注樁進(jìn)行抗浮時(shí),針對(duì)其存在的缺點(diǎn),采取了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施,具體為:抗浮擴(kuò)底灌注樁樁端設(shè)置擴(kuò)大頭,擴(kuò)底直徑D不能大于樁身直徑3d,一般取1.5~2.0之間為佳,擴(kuò)底高度一般為2.5*(D-d),擴(kuò)底為鍋底形,矢高為0.2D,這有利于混凝土前清除孔底沉渣和灌注時(shí)不形成死角而包渣,從而保證樁底混凝土質(zhì)量。
4 效果分析
4.1 工程概況
本工程位于廈門某高檔臨海居住區(qū)內(nèi),基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁,規(guī)格為PHC500-125-AB,總樁數(shù)1605樁。其中除一部分為單樁至五樁承臺(tái)外,大部分為密集多樁承臺(tái),還有約一半的樁為大筏板基礎(chǔ)樁,相鄰樁心間距最小1500mm,凈距1000mm。前期地質(zhì)情況類似的相鄰項(xiàng)目靜壓管樁施工中曾發(fā)生大面積浮樁現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了工程質(zhì)量和施工工期,并為處理浮樁現(xiàn)象耗費(fèi)了大筆資金,成為深刻的教訓(xùn)。
4.2 應(yīng)用效果
該工程為避免出現(xiàn)大面積浮樁現(xiàn)象,結(jié)合預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行抗浮的優(yōu)缺點(diǎn),未雨綢繆,采取了相應(yīng)的對(duì)策:①采取“積極”措施,制定合理的壓樁順序;②選擇合適的打樁速度,對(duì)每天的入土樁量實(shí)施控制;③實(shí)施土體泄壓措施,同時(shí)加強(qiáng)排水等。結(jié)果施工中沒(méi)有發(fā)生浮樁現(xiàn)象,不僅有效保證了樁基工程施工質(zhì)量,減免了處理浮樁現(xiàn)象的資金投入,也避免了因處理浮樁現(xiàn)象占用時(shí)間對(duì)工程施工工期的不利影響。
本工程浮樁觀測(cè)共計(jì)49根樁,大部分樁(38根)無(wú)明顯上?。?cm以內(nèi)),少量樁(8根)上浮1-3cm,3根異常樁(上?。?cm)及時(shí)進(jìn)行了復(fù)壓處理。如圖1所示。
5 總結(jié)
抗浮預(yù)應(yīng)力管樁作為抗拔樁,造價(jià)低,施工速度快,但是對(duì)土質(zhì)有一定的要求,抗拔極限標(biāo)準(zhǔn)值低,且施工工藝要求高。不管是哪一種抗浮樁施工技術(shù),在實(shí)際應(yīng)用中均具有一定的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),關(guān)于其具體的選擇,則需要依照實(shí)際工程需要,同時(shí)還必須要依照實(shí)際情況針對(duì)不同抗浮樁施工技術(shù)的缺點(diǎn),制定相應(yīng)的改善措施,以提高施工質(zhì)量和施工有效性。
參考文獻(xiàn):
[1]葉波,劉忠臣.軟弱地層基坑支護(hù)工程中復(fù)合土釘墻技術(shù)的應(yīng)用[J].廣東公路勘察設(shè)計(jì),2013,21(3),35-38.
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關(guān)鍵詞:透水;瀝青混凝土;施工技術(shù);環(huán)境保護(hù)
1前言
目前,200萬(wàn)公里的路面,主要是由傳統(tǒng)的瀝青路面和水泥混凝土路面構(gòu)成,傳統(tǒng)路面不僅具有較高的承載力,同時(shí)在設(shè)計(jì),材料,結(jié)構(gòu)層方面也具有優(yōu)點(diǎn),但其也存在很多的缺點(diǎn),例如減少了城市的土壤使用面積,使城市污水管網(wǎng)的污水量大大增加,增加了排水系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)等等,這就加速了透水混凝土在路面建設(shè)中的應(yīng)用[1]。
2透水性混凝土介紹
透水混凝土也稱多孔混凝土,它采用單粒級(jí)粗骨料作為骨架,水泥凈漿或加入少量細(xì)骨料的砂漿薄層包裹在粗骨料顆粒的表面,作為骨料顆粒之間的膠結(jié)層,形成骨架——孔隙結(jié)構(gòu)的多孔混凝土材料。由于集料級(jí)配特殊,形成了蜂窩狀結(jié)構(gòu),或稱為米花糖結(jié)構(gòu)[2]。它既具有一定的強(qiáng)度,又具有一定的透水透氣性。從技術(shù)性能上看,透水性混凝土除了能夠迅速減少地表積水外,它在凈化雨水、降低路面交通噪音等方面的效果同樣很明顯。
3透水混凝土與傳統(tǒng)路面相比優(yōu)缺點(diǎn)分析
3.1傳統(tǒng)路面
大多采用瀝青、水泥混凝土、石板材或水泥磚鋪設(shè),故被稱為硬質(zhì)路面。傳統(tǒng)路面整體的優(yōu)點(diǎn)是承載力高,面層整齊、光滑、耐用。傳統(tǒng)路面的缺點(diǎn)是:(1)不透水,排水要靠地下污水管道,降雨時(shí)雨水直接作為污水被處理,阻斷了雨水對(duì)地下水的補(bǔ)充,不利于地下水的生成。(2)雨水、污水在路面易淤積,溶入城市污染物后嚴(yán)重影響城市衛(wèi)生。
3.2透水混凝土路面
與傳統(tǒng)混凝土路面相比,透水混凝土路面具有以下優(yōu)點(diǎn)。(1)高透水率,透水混凝土地面擁有15%~25%的孔隙,混凝土面層透水速度可達(dá)到200L/m2/min以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于最大的降雨在最優(yōu)秀的排水系統(tǒng)下的排出速率;它能夠使雨水迅速滲入地面,還原成地下水,使地下水資源得到及時(shí)的補(bǔ)充[3]。(2)透水混凝土具有較大的孔隙率,增加了城市可透水、透氣面積,加強(qiáng)混凝土內(nèi)部水份與地表和空氣的熱量交換,通過(guò)與外部空氣和下部透水墊層相連通,有利于調(diào)節(jié)城市空間的濕度和溫度。(3)透水混凝土路面憑借其特有的15%~25%的多孔結(jié)構(gòu),不僅對(duì)降塵起到了吸附作用,并且可以吸收車輛行駛時(shí)產(chǎn)生的噪音,從而創(chuàng)造一個(gè)安靜舒適的環(huán)境。(4)透水混凝土路面能夠減少雨天行車產(chǎn)生的“漂滑”、“飛濺”等現(xiàn)象,緩解了雨天給行人和車輛行駛帶來(lái)的不便。(5)透水混凝土路面表面的自然色對(duì)光線具有良好的反射性。透水混凝土較大的孔隙能夠積蓄較多的熱量,有利于減少路面對(duì)太陽(yáng)光熱量的吸收,從而避免形成“熱島效應(yīng)”。(6)在降雪季節(jié),地?zé)峥梢酝ㄟ^(guò)透水混凝土路面的孔隙把積起的固體狀雪融化成液體狀水,然后在滲透到地下以補(bǔ)充地下水。透水混凝土路面,盡管存在以上諸多優(yōu)點(diǎn),但其自身也存在以下缺點(diǎn)。(1)排水功能保持時(shí)間不長(zhǎng),通常良好的排水功能,只有1至2年;(2)由于孔隙大,易受空氣中有害物質(zhì)氧化和紫外線損壞,使用壽命短。(3)在使用高粘度材料及瀝青作為基料時(shí),雖然增加了其強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,但成本太高。鑒于以上原因,在城市建設(shè)的廣泛推廣應(yīng)用中,需要考慮到這些問(wèn)題[4]。
4透水混凝土關(guān)鍵施工技術(shù)介紹
控制混凝土面層的攤鋪、壓實(shí)和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量是透水混凝土施工技術(shù)關(guān)鍵所在。
4.1攤鋪
攤鋪時(shí),基準(zhǔn)線的橫向間距為面層攤鋪寬度加橫向間距,其中基準(zhǔn)線到面層攤鋪邊緣的間距應(yīng)該相同;基準(zhǔn)線樁縱向間距:直線段不大于10m,曲線段不大于5m;基準(zhǔn)線必須張緊,線路壓力不應(yīng)小于1000N。模板要選用強(qiáng)度好,不變形,剛度大的材料;模板的高度應(yīng)與混凝土的厚度一致,模板與混凝土接觸的表面應(yīng)涂脫模劑,用人工將混凝土混合物鋪散均勻,平整;還要留出路面下排水坡度,將盲溝與城市排水系統(tǒng)相連接;要保證透水混凝土路面的厚度,特別是鋪散均勻,注意邊角缺陷,采用人工壓實(shí)。
4.2壓實(shí)
采用低頻振動(dòng)壓路機(jī)或平輥等專用工具。振動(dòng)器板應(yīng)避免在一個(gè)地方持續(xù)振動(dòng),避免出現(xiàn)離析或者過(guò)振現(xiàn)象。壓實(shí)過(guò)程中,應(yīng)輔以人工找平,如果面層有缺料下沉、變形或松動(dòng)情況,應(yīng)人工鏟料予以及時(shí)糾正。在壓實(shí)透水混凝土面層時(shí),如果機(jī)械接觸不到表面的地方,必須采用人工壓實(shí),所用模板頂部要干凈光滑,接縫處用混凝土澆灌,不能在雨天時(shí)施工。上層與下層面層施工時(shí)間間隔不應(yīng)超過(guò)1個(gè)小時(shí)。
4.3養(yǎng)護(hù)和切縫
當(dāng)透水混凝土路面完成攤鋪和壓實(shí)工作以后,為避免路面出現(xiàn)裂縫,延長(zhǎng)道路的使用壽命,必須對(duì)路面進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù),如高溫施工時(shí),為避免水分損失過(guò)快,路面要采用覆蓋塑料薄膜的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù),并且還要對(duì)混凝土面層采用適當(dāng)?shù)臑⑺B(yǎng)護(hù)。另外要掌握好路面的切縫時(shí)間,切縫時(shí)間太早,路面面層強(qiáng)度不夠會(huì)容易產(chǎn)生崩邊現(xiàn)象,切縫時(shí)間太晚,路面面層會(huì)因?yàn)槭湛s過(guò)大產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象。其次,路面在養(yǎng)護(hù)期間不能進(jìn)行通車,必須在保證混凝土產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度后才能放開(kāi)交通,以此來(lái)保證透水混凝土路面的質(zhì)量和使用壽命。
5結(jié)束語(yǔ)
使用透水混凝土路面可使雨水迅速滲透到地下,不會(huì)導(dǎo)致缺氧的現(xiàn)象,這種設(shè)計(jì)不會(huì)給植物帶來(lái)負(fù)面影響。傳統(tǒng)的混凝土路面由于不具備透水能力,使雨水流入城市排水系統(tǒng),當(dāng)排水系統(tǒng)中的污水流,超過(guò)了污水處理設(shè)施的處理能力,就會(huì)直接排放到公共水域,造成水質(zhì)污染。透水混凝土路面,必將在城市道路建設(shè)中得到廣泛推廣和發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:礦山;水文地質(zhì);設(shè)計(jì);檢測(cè);防治
中圖分類號(hào):TD12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2013)052-123-01
1 礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)的必要性
礦山水文地質(zhì)工作是指在礦山的建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行水文地質(zhì)工程,以達(dá)到對(duì)礦山的礦床水文地質(zhì)進(jìn)行全面、有效的調(diào)查研究的目的,通過(guò)在礦山中開(kāi)展大規(guī)模的探采工程,為了能夠獲取精確的礦床水文地質(zhì)信息,其中最重要的是對(duì)礦床充水條件和可能涌水量及實(shí)際涌水量的探測(cè);對(duì)礦山開(kāi)采影響極大的水文地質(zhì)條件和防、排水工作的效果做出評(píng)價(jià);旨在為礦山進(jìn)一步防排水工作、防備地下水對(duì)礦山設(shè)備和巖體穩(wěn)定性的危害以及解決礦山供水和地下水綜合利用等問(wèn)題,提供更可靠的依據(jù)。
礦山水文地質(zhì)工作包含在礦山建設(shè)階段以及生產(chǎn)階段的水文地質(zhì)工作,在礦山建設(shè)階段中,第一步就是進(jìn)行礦山水文地質(zhì)狀況進(jìn)行勘測(cè),礦床水文地質(zhì)狀況的優(yōu)劣程度直接影響到在礦山施工時(shí)的難度以及礦山建設(shè)的質(zhì)量。但是很多礦山施工隊(duì)伍往往對(duì)于礦山水文地質(zhì)工作并不注重,導(dǎo)致施工單位不能對(duì)礦山水文地質(zhì)單元進(jìn)行整體性的掌握,對(duì)礦山地質(zhì)、地形構(gòu)造進(jìn)行明確等。做好礦山水文地質(zhì)工作能夠?qū)ΦV山的建設(shè)和礦資源開(kāi)采起到基礎(chǔ)的保障作用。礦山水文地質(zhì)工作主要負(fù)責(zé)礦床地下水的研究,由于地下水具有比較強(qiáng)的流動(dòng)性和再生性,對(duì)礦山的建設(shè)和開(kāi)采都有比較重要的影響,產(chǎn)生這樣的影響主要有以下兩個(gè)原因:1)由于礦山礦床底下的地下水資源往往比較豐富,在帶給當(dāng)?shù)鼐用裼盟姆奖阃?,?duì)礦山建設(shè)和開(kāi)采都有一定的副作用,它引發(fā)的水患問(wèn)題為礦山建設(shè)和開(kāi)采的效率和安全都帶來(lái)了隱患和不良影響。2)為了確保礦山區(qū)域附近的居民在礦山建設(shè)和開(kāi)采的過(guò)程中能夠進(jìn)行正常用水,除了注意施工時(shí)不對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源進(jìn)行污染、浪費(fèi)和隨意改變水體流向外,施工部門還應(yīng)該針對(duì)用水比較短缺的區(qū)域進(jìn)行水資源調(diào)度,并通過(guò)尋找水源、建造儲(chǔ)水和供水設(shè)施等方法,提高當(dāng)?shù)鼐用竦挠盟|(zhì)量。由此可見(jiàn)對(duì)礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作的進(jìn)行是十分必要的。
2 礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作現(xiàn)存的問(wèn)題及其相應(yīng)對(duì)策
以下將礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)工作分為三個(gè)步驟,分別是礦山勘察階段、礦山建設(shè)階段以及礦山生產(chǎn)階段。
2.1 礦山勘察階段
礦山勘察階段主要是由施工人員對(duì)礦山的水文地質(zhì)情況作基本的了解和認(rèn)識(shí),通過(guò)一系列的勘察,準(zhǔn)確地明確礦山的地質(zhì)狀況,從而設(shè)計(jì)出相應(yīng)的、有針對(duì)性的礦山水文地質(zhì)方案。在整個(gè)礦山勘察過(guò)程中,應(yīng)該不斷通過(guò)勘察與設(shè)計(jì)相互結(jié)合,使礦山水文地質(zhì)設(shè)計(jì)更加合理的同時(shí),改善礦山勘察的效果。例如,在礦山勘察工作的起步階段,如果通過(guò)初步勘察后發(fā)現(xiàn)礦床中藏有大量的礦產(chǎn)資源后,在進(jìn)行全面開(kāi)展礦山建設(shè)以及開(kāi)采之前,應(yīng)該抓緊時(shí)間進(jìn)行礦山水文地質(zhì)工作,在礦床中設(shè)置地下水觀測(cè)設(shè)備,以達(dá)到隨時(shí)對(duì)地下水狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及記錄變化性數(shù)據(jù)等的目的。但如果在一開(kāi)始的勘察中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)擁有優(yōu)質(zhì)地質(zhì)條件的礦場(chǎng)的話,那么就應(yīng)該馬上暫停勘察工作和礦山建設(shè)和開(kāi)采的準(zhǔn)備工作,先將礦山水文地質(zhì)工作提前,以提高礦山勘察的效果和效率,確保將在礦山勘察中所消耗的人力物力以及財(cái)產(chǎn)花費(fèi)減到最低的同時(shí),礦山勘察工作能夠更快速、更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)出擁有良好地質(zhì)條件的礦床位置。
礦山水文地質(zhì)工作要根據(jù)綜合礦床的規(guī)模、類型以及地形的復(fù)雜情況多種因素來(lái)選取勘測(cè)地段,然后利用地質(zhì)觀測(cè)孔對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行觀測(cè)并記錄,這種礦山水文地質(zhì)勘測(cè)方式所取得的勘測(cè)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確,但唯一的缺點(diǎn)就是不適用于大水巖溶礦床的勘測(cè)當(dāng)中。因此為了確保在大水巖溶礦床中的勘察效果,根據(jù)大水巖溶礦床的富水性和透水性不均勻的特性,應(yīng)在小孔測(cè)算工作中使用相對(duì)較大口徑的鉆孔,從而確??辈鞌?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
2.2 礦山建設(shè)階段
礦山建設(shè)階段是礦山從勘察到開(kāi)采整個(gè)過(guò)程中的關(guān)鍵,起到承前啟后的作用。在礦山建設(shè)工作的開(kāi)始階段,首先要對(duì)勘察工作結(jié)果的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證,將驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)的礦山水文地質(zhì)問(wèn)題及時(shí)解決。要完成礦山的地下水治理,需要的不只是勘察,還需要各種優(yōu)秀的地下水治理方式的引入,例如像帷幕堵水、疏干排水以及躲水采礦等。在礦山建設(shè)階段的重點(diǎn)工程就是地下水治理工程,施工隊(duì)伍在地下水治理時(shí)應(yīng)該借鑒以上所述的常用、有效的地下水治理方式,根據(jù)礦山地質(zhì)的特點(diǎn)以及地下水的變化狀況,選取最合適的地下水治理方式,下面我們來(lái)分析以下三種地下水治理方式的優(yōu)缺點(diǎn):1)帷幕堵水有效改善礦山施工的安全性以及工作環(huán)境,雖然在一次性投入上的支出比較大,但是由于其效用長(zhǎng)久,所以對(duì)解決礦山工程資金緊張問(wèn)題有明顯的幫助。2)疏干排水具有施工安全性高且成本低的優(yōu)點(diǎn),但不適用于地質(zhì)環(huán)境比較復(fù)雜或者水量過(guò)大的礦山當(dāng)中。3)由于多數(shù)采礦采用的是天然隔水層,所以能在不破壞環(huán)境的前提下進(jìn)行安全有效的地下水治理,但對(duì)自然條件的要求較高,在現(xiàn)實(shí)中往往難以實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞:地源熱泵特點(diǎn)發(fā)展史 工作原理 種類
一、引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)室內(nèi)環(huán)境和環(huán)保的要求也日益提高。如何尋求一種低排放的清潔能源也擺在我們建筑從業(yè)者的面前,但地源熱泵技術(shù)的出現(xiàn)讓我們看到了希望。
二、特點(diǎn)
1)高效:一般空調(diào)對(duì)著空氣換熱稱為風(fēng)冷熱泵,缺點(diǎn)在于天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量時(shí)效率反而下降。地溫一年四季基本恒定在16℃左右,略高于該地區(qū)平均溫度1到2度,使得熱泵無(wú)論在制冷或制熱工況中均處于高效率點(diǎn)。
2)節(jié)能省費(fèi)用:冬季運(yùn)行時(shí),COP約為4.2,即投入1KW電能,可得到4KW的熱能,夏季運(yùn)行時(shí),COP可達(dá)5.3,投入1KW電能,可得到5KW的冷量,能源利用效率為電采暖方式的3-4倍。
3)環(huán)保:供熱時(shí)沒(méi)有燃燒過(guò)程,避免了排煙污染,供冷時(shí)省了冷卻塔,避免了噪音及霉菌污染。
4)一機(jī)多用:地源熱泵系統(tǒng)可供暖,空調(diào),還可供生活熱水,一機(jī)多用,一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。
5)可再生:土壤有較好的蓄熱性能,冬季通過(guò)熱泵將大地淺層的低位熱能提高對(duì)建筑供暖,同時(shí)蓄存冷量,以備夏用;夏季通過(guò)熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對(duì)建筑進(jìn)行降溫,同時(shí)蓄存熱量,以備冬用,保證大地?zé)崃康钠胶狻?/p>
三、地源熱泵的發(fā)展歷史
地源熱泵的歷史可以追朔到1912年瑞士的一個(gè)專利,而地源熱泵真正意義的商業(yè)應(yīng)用也只有近十幾年的歷史。如美國(guó),1985年全國(guó)共有14,000臺(tái)地源熱泵,而1997年就安裝了45,000臺(tái)。美國(guó)地源熱泵工業(yè)已經(jīng)成立了由美國(guó)能源部、環(huán)保署、愛(ài)迪遜電力研究所及眾多地源熱泵廠家組成的美國(guó)地源熱泵協(xié)會(huì),該協(xié)會(huì)在近年中將投入一億美元從事開(kāi)發(fā)、研究和推廣工作。美國(guó)計(jì)劃到2010年達(dá)到每年安裝80萬(wàn)臺(tái)地源熱泵的目標(biāo),屆時(shí)將降低溫室氣體排放1百萬(wàn)噸,每年節(jié)約能源費(fèi)用再增加1.7億美元。
在我國(guó),地源熱泵的研究起始于20世紀(jì)80年代,最近5年該項(xiàng)技術(shù)成了國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能及暖通界熱門的研究課題,也開(kāi)始應(yīng)用于工程實(shí)踐,與此相關(guān)的熱泵產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生,掀起了一股"地?zé)峥照{(diào)"的熱潮。從90年代開(kāi)始,每屆全國(guó)暖通制冷學(xué)術(shù)年會(huì)上都有“熱泵應(yīng)用”的專題;2000年6月19~23日,中美地源熱泵技術(shù)交流會(huì)在北京召開(kāi),會(huì)議介紹了地源熱泵技術(shù),國(guó)外的應(yīng)用狀況和在中國(guó)的推廣。
四、地源熱泵的工作原理
地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。
地源熱泵機(jī)組的運(yùn)行靠少量的電力來(lái)驅(qū)動(dòng),它的工作原理是通過(guò)向機(jī)房系統(tǒng)內(nèi)的熱泵機(jī)組輸入一定電能驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)做功,使機(jī)組中的介質(zhì)反復(fù)發(fā)生蒸發(fā)吸熱和冷凝放熱的物理相變過(guò)程,從而將地源系統(tǒng)中的能量提取和傳導(dǎo)到用戶系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)空間上的熱量交換和傳遞轉(zhuǎn)移。
在冬季,把土壤中的熱量“取”出來(lái),提高溫度后供給室內(nèi)用于采暖,在夏季,把室內(nèi)的熱量“取”出來(lái)釋放到土壤中去,并且常年能保證地下溫度的均衡。
五、地源熱泵的種類及特點(diǎn)
1) 地下水源熱泵
歐美國(guó)家最常用的地源熱泵系統(tǒng)是地下水熱泵系統(tǒng),其的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經(jīng)過(guò)換熱的地下水可以排入地表水系統(tǒng),但對(duì)于較大的應(yīng)用項(xiàng)目通常要求通過(guò)回灌井把地下水回灌到原來(lái)的地下水層。由于可能導(dǎo)致管路阻塞,更重要的是可能導(dǎo)致腐蝕發(fā)生,同時(shí)出于對(duì)地下水資源的保護(hù),通常不建議在地源熱泵系統(tǒng)中直接應(yīng)用地下水。由于地下水溫常年基本恒定,夏季比室外空氣溫度低,冬季比室外空氣溫度高,且具有較大的熱容量,因此地下水熱泵系統(tǒng)的效率比空氣源熱泵高,COP值一般在3~4.5,并且不存在結(jié)霜等問(wèn)題。最近幾年地下水源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)得到了迅速發(fā)展。
2) 土壤源熱泵
土壤源熱泵是利用地下巖土中熱量的閉路循環(huán)的地源熱泵系統(tǒng)。通常稱之為“閉路地源熱泵”,以區(qū)別于地下水熱泵系統(tǒng),或直接稱為“地源熱泵”。它通過(guò)循環(huán)液(水或以水為主要成分的防凍液)在封閉地下埋管中的流動(dòng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。根據(jù)地下熱交換器的布置形式,主要分為垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三類。
垂直埋管換熱器通常采用的是U型方式,按其埋管深度可分為淺層(100m)三種。
水平埋管換熱器有單管和多管兩種形式。其中單管水平換熱器占地面積最大,雖然多管水平埋管換熱器占地面積有所減少,但管長(zhǎng)應(yīng)相應(yīng)增加來(lái)補(bǔ)償相鄰管間的熱干擾。
蛇行埋管換熱器比較適用于場(chǎng)地有限又較經(jīng)濟(jì)的情況下。雖然挖掘量只有單管水平埋管換熱器20%~30%,但是用管量會(huì)明顯增加。這種方式優(yōu)缺點(diǎn)類似于水平埋管換熱器,所以有的文獻(xiàn)將其歸入水平埋管換熱器。
3) 地表水源熱泵
地表水地源熱泵系統(tǒng)由潛在水面以下的、多重并聯(lián)的塑料管組成的熱交換器取代了土壤熱交換器,與土壤熱交換地源熱泵一樣,它們被連接到建筑物中,并且在北方地區(qū)需要進(jìn)行防凍處理。
地表水熱泵系統(tǒng)的一個(gè)熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江河湖海等大量自然水體的地方利用這些自然水體作為熱泵的低溫?zé)嵩词侵档每紤]的一種空調(diào)熱泵的型式。
【關(guān)鍵詞】地下建筑工程;凍結(jié)法;特殊開(kāi)挖方法
地下建筑工程凍結(jié)法是在建筑施工中運(yùn)用人工制冷技術(shù),把待施工的地下工程周圍一定范圍內(nèi)的含水不穩(wěn)定巖土層凍結(jié),使它形成封閉凍結(jié)壁,隔絕與地下水的聯(lián)系,改變巖土性質(zhì),增加它的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,確保地下工程安全施工的方法。這種方法起源于建筑基礎(chǔ)的土壤加固。已被應(yīng)用在礦建、地鐵、水利、隧道等工程。在地下水較多,施工困難時(shí),也能運(yùn)用冷凍法,以液氨注入地層,把隧道周圍的土壤凍結(jié)起來(lái),進(jìn)行開(kāi)挖。現(xiàn)在,凍結(jié)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在特殊地層鑿井,基坑和擋土墻加固,盾構(gòu)隧道盾構(gòu)進(jìn)出洞周圍土體加固,地鐵、隧道聯(lián)絡(luò)通道及泵站施工、兩段隧道地下對(duì)接時(shí)土體加固和工程事故處理等方面。
1、地下工程開(kāi)挖的凍結(jié)方法
1.1凍結(jié)法原理
凍結(jié)法運(yùn)用的是傳統(tǒng)的氨壓縮循環(huán)制冷技術(shù)。為形成凍結(jié)壁,在井筒周圍由地面向地層鉆一圈或數(shù)圈凍結(jié)孔。孔內(nèi)安裝凍結(jié)器。凍結(jié)站制出的低溫鹽水(-28℃左右)在凍結(jié)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng),吸收周圍地層的熱量,形成凍土圓柱,并不斷擴(kuò)大交圈形成封閉的凍結(jié)壁,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的厚度和強(qiáng)度。一般將這一期間叫做積極凍結(jié)期,而把掘進(jìn)時(shí)維護(hù)凍結(jié)壁厚度期間叫做消極凍結(jié)期,吸收地層熱量的鹽水,在鹽水箱內(nèi)把熱量傳給蒸發(fā)器中的液氨,變?yōu)轱柡驼魵獍保俦粔嚎s機(jī)壓縮成過(guò)熱蒸氣進(jìn)入冷凝器冷卻。把地?zé)岷蛪嚎s機(jī)作功出現(xiàn)的熱量傳給冷卻水,把這些熱量傳給大氣。
1.2凍結(jié)法的優(yōu)缺點(diǎn)
開(kāi)挖地下工程的臨時(shí)支護(hù)方法,凍結(jié)法施工具有如下優(yōu)點(diǎn):凍結(jié)法施工的適用范圍較為廣泛;施工的隔水性能較好;凍結(jié)法施工的凍結(jié)壁強(qiáng)度高;此法對(duì)所處地層擾動(dòng)較小,地面沉降控制得好;按工程需要能靈活布置凍結(jié)孔和調(diào)節(jié)冷凍液的溫度,隨時(shí)增加和控制凍土壁的厚度及強(qiáng)度。凍土墻的連續(xù)性和均勻性較好;對(duì)地層污染程度較小。
運(yùn)用凍結(jié)法施工也存在一些缺點(diǎn),施工周期與其他支護(hù)方法相對(duì)較長(zhǎng),設(shè)備較多,造價(jià)較高,凍脹融沉可能導(dǎo)致地面的隆起,對(duì)工程造成不良影響。凍結(jié)技術(shù)可分為豎向凍結(jié)技術(shù),水平凍結(jié)技術(shù)和特殊工程凍結(jié)技術(shù)。
1.3凍結(jié)法的施工工藝
凍結(jié)方案選擇要全面分析隧道穿過(guò)巖層(土層)的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特征,按凍結(jié)深度、冷凍設(shè)備和施工隊(duì)伍素質(zhì)統(tǒng)籌確定。要以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果為出發(fā)點(diǎn),選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的凍結(jié)方案。如:凍結(jié)法鑿井的凍結(jié)方案有一次凍全深方案、分期凍結(jié)方案、差異凍結(jié)方案、局部?jī)鼋Y(jié)方案等。凍結(jié)深度要按地質(zhì)條件確定,凍結(jié)壁厚度取決于地壓狀況、凍土強(qiáng)度、變形特征、凍結(jié)壁暴露時(shí)間、掘進(jìn)段高及凍土溫度,凍結(jié)孔設(shè)置通常由井筒斷面、凍結(jié)深度、鉆孔允許偏差和凍結(jié)壁厚度確定,測(cè)溫孔按工程特點(diǎn)設(shè)置。
冷凍站的一般設(shè)備有氨壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等。輔助設(shè)備有氨油分離器、貯氨器、集油器、調(diào)節(jié)閥、液氨分離器和除塵器等。氨壓縮機(jī)是冷凍站的主設(shè)備,它是將飽和蒸發(fā)氨壓縮為過(guò)熱蒸氣氨,實(shí)現(xiàn)冷凝壓力,形成氨的卡諾循環(huán)。它是實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功的機(jī)械。冷凝器是用來(lái)冷卻氨,把氨由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的裝置。蒸發(fā)器是熱交換系中必要的熱交換設(shè)備。凍結(jié)法的施工工藝主要包括:安裝凍結(jié)站,凍結(jié)管施工,凍結(jié)期,維護(hù)凍結(jié)期和解凍期。
2、其他地下工程的開(kāi)挖方法
2.1地下工程開(kāi)挖的氣壓室法
這種方法是把開(kāi)挖洞段密封好,在進(jìn)出口段布置氣密室,從洞外進(jìn)入氣密室再進(jìn)入洞內(nèi),要經(jīng)兩層密封門,洞內(nèi)氣壓大于外壓或大氣壓12bar。用這個(gè)超壓來(lái)減少滲入洞中的水,也以此壓力改善圍巖穩(wěn)定狀況。氣壓室法要有額外的設(shè)備投資,施工速度會(huì)降低,通常只是在必須時(shí)采用。
2.2地下工程開(kāi)挖的分部開(kāi)挖、支護(hù)的方法
在軟弱地層中開(kāi)挖洞室,一般辦法是先開(kāi)挖一小部分,再用噴錨支護(hù)做全斷面保護(hù),再不斷擴(kuò)挖,逐步支護(hù)。通常采用雙側(cè)導(dǎo)坑法,挖好一個(gè)側(cè)導(dǎo)坑,支護(hù)好,再挖另一側(cè)導(dǎo)坑,支護(hù)好。再挖掉中間遺留下來(lái)的土柱,并支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)。開(kāi)挖后在其中做鋼筋混凝土二次襯砌。
2.3地下工程開(kāi)挖的超前灌漿、超前錨桿法
在地下水較為豐富的工程,通常采用超前灌漿法。就是在開(kāi)挖前先在掌子面上鉆孔深為20m、30m的深孔,進(jìn)行壓力固結(jié)灌漿,使要開(kāi)挖洞段的巖石縫盡量固結(jié)起來(lái)并減少漏水,之后開(kāi)挖。挖到灌漿深度一半時(shí),再作一圈深孔灌漿,循環(huán)進(jìn)行。使開(kāi)挖工作面在灌漿固結(jié)過(guò)的巖層中進(jìn)行。
超前錨桿法是在掌子面頂拱部位向前上方打入4~5m的錨桿,錨桿后端出露較長(zhǎng),用噴射混凝土或鋼拱架支護(hù)好,再向前開(kāi)挖1~2m,支護(hù)好,繼續(xù)打下一輪錨桿,循環(huán)作業(yè),使開(kāi)挖在頂部錨桿的保護(hù)下進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)
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因蘇州市地下水位較高,受施工場(chǎng)地狹窄、施工排水較難、工期緊張等因素的影響,傳統(tǒng)工藝采用一般磚砌污水窨井很難做到無(wú)滲漏。暴雨天,蘇州市區(qū)3大污水處理廠的日處理量最高突破37萬(wàn)噸/天,超負(fù)荷高達(dá)32%。幾十年來(lái),窨井滲漏問(wèn)題一直不能有效解決。為了提高工程質(zhì)量,防止地下水污染,節(jié)約能源,保護(hù)和改善環(huán)境,2007年中華人民共和國(guó)住建部第659號(hào)公告,建設(shè)部第109號(hào)令,明確規(guī)定禁止使用粘土實(shí)心磚檢查井,推廣使用塑料檢查井。隨著塑料檢查井的推廣應(yīng)用,近年來(lái)除PE檢查井外,UPVC檢查井和玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂(FRPM)檢查井也得到了廣泛應(yīng)用。
一.產(chǎn)品分析
1.塑料檢查井品種繁多,下面根據(jù)其生產(chǎn)工藝、材質(zhì)、接口方式進(jìn)行分類,并簡(jiǎn)要闡述各類型產(chǎn)品的利弊。
(1)根據(jù)生產(chǎn)工藝分類
Ⅰ.注塑工藝
采用注塑工藝生產(chǎn)的塑料檢查井是在一定溫度下,通過(guò)螺桿攪拌完全熔融的塑料材料,用高壓射入模腔,經(jīng)冷卻固化后,得到成型品的方法。
優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定性、耐久性、密封性強(qiáng);生產(chǎn)效率高,質(zhì)量好;外觀精美,賣相較好,整體比較平滑。
缺點(diǎn):適合生產(chǎn)管徑800mm以下的塑料檢查井;生產(chǎn)時(shí)對(duì)回料的量難以控制。
Ⅱ.滾塑工藝
滾塑成型工藝是先將塑料原料加入模具中,然后模具沿兩垂直軸不斷旋轉(zhuǎn)并使之加熱,使模內(nèi)的塑料原料在重力和熱能的作用下,逐漸均勻地涂布、熔融粘附于模腔的整個(gè)表面上,成型為所需要的形狀,再經(jīng)冷卻定型、脫模,最后獲得制品。
優(yōu)點(diǎn):能生產(chǎn)制作較大口徑的檢查井;生產(chǎn)的制品壁厚根據(jù)要求加厚;
可生產(chǎn)特殊規(guī)格的塑料檢查井。
缺點(diǎn):生產(chǎn)過(guò)程不能參加骨料且密度較低,硬度不高;新技術(shù),市場(chǎng)認(rèn)可度有待提高。
(2)根據(jù)材質(zhì)分類
塑料檢查井根據(jù)原材料材質(zhì)差異,可分為PE、UPVC和FRPM三種 :
Ⅰ. 高密度聚乙烯(High Density Polyethylene ,簡(jiǎn)稱HDPE)檢查井用高密度聚乙烯樹脂和一定比例的助劑組成混合料制作的預(yù)制檢查井。
優(yōu)點(diǎn):具有良好的抗震性能;具有良好的熔焊性;有較強(qiáng)的韌性。
缺點(diǎn):機(jī)械強(qiáng)度相對(duì)較差;無(wú)導(dǎo)電性,不易探測(cè)。
Ⅱ. 硬聚氯乙烯(Unplasticizen polyvinyl chloride ,簡(jiǎn)稱UPVC)檢查井用硬聚氯乙烯樹脂和一定比例的助劑組成混合料制作的預(yù)制檢查井。
優(yōu)點(diǎn):物化性能優(yōu)良;質(zhì)輕實(shí)用,安裝方便;內(nèi)壁光滑,排水流暢。
缺點(diǎn):抗沖擊力較差;拉伸強(qiáng)度及韌性較差;軟化溫度較低,遇熱易變形。
Ⅲ.玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂(Glass Fiber Reinforced Plastic Mortar ,簡(jiǎn)稱FRPM)檢查井以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料,不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂等為基體材料,以石英砂及碳酸鈣等無(wú)機(jī)非金屬材料為填料制作的預(yù)制檢查井。
優(yōu)點(diǎn):具有較強(qiáng)的耐腐蝕性;強(qiáng)度高,運(yùn)輸安裝方便。
缺點(diǎn):剛度相對(duì)較小;脆性大,易破碎;
(3)根據(jù)管道和窨井接口分類
塑料檢查井根據(jù)管道接口方式不同,可分為承插型和焊接型二大類。
Ⅰ.承插接口
承插接口主要采用橡膠圈連接方式,目前承插接口是管道與塑料檢查井的主要連接方式。
優(yōu)點(diǎn):抗應(yīng)變性強(qiáng);密閉性好;施工方便,使用范圍廣。
缺點(diǎn):對(duì)橡膠圈的規(guī)格和質(zhì)量要求較高。
Ⅱ.塑焊接口優(yōu)缺點(diǎn)
目前塑料焊接的方法有熱熔連接、電熔連接和鋼塑過(guò)渡接頭連接三種方式。
優(yōu)點(diǎn):強(qiáng)度大,不易變形;密封性好,不易滲漏。
缺點(diǎn):需借助專業(yè)工具,施工不便;接口固定,維修不便。硬性接口,伸縮性差
2.產(chǎn)品主要部件的定義
現(xiàn)將塑料檢查井的各主要部件井座、井筒、井蓋、附加接頭做簡(jiǎn)要說(shuō)明:
Ⅰ.井座(chanber body):檢查井底部帶有連接排水管道接口的部分。井座是塑料檢查井的核心部分,井座構(gòu)造是否合理直接影響塑料檢查井的質(zhì)量和排水效果,因此井座在生產(chǎn)時(shí)需著重考慮以下幾個(gè)方面的要點(diǎn):井座需一次性成形,優(yōu)先采用HDPE材質(zhì);井座的豎向承口與井筒連接處宜設(shè)置支撐面,以滿足受力要求;污水檢查井流槽頂部寬度不小于200mm,以滿足維修要求;井座的軸向靜荷載要求為14KN,同時(shí)應(yīng)滿足耐熱、抗沖擊等要求。
Ⅱ.井筒(raiser):連接井座的上升通道部分,井筒是連接井座的部件,需滿足:優(yōu)先采用UPVC雙層軸向中空壁管;為提高質(zhì)量,要求井筒環(huán)剛度≥6KN/m2(國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為4 KN/m2)。
Ⅲ.附加接頭(additive connection):當(dāng)支管接入檢查井時(shí)需要在井筒上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的管道連接接頭,支管接入檢查井時(shí),需滿足以下要求:為防止塑料檢查井結(jié)構(gòu)不受破壞,支管接入檢查井時(shí)只允許接入井筒位置;當(dāng)支管接入檢查井時(shí),有條件必須使用管道連接接頭連接,一般采用馬鞍街頭;當(dāng)接入支管為管徑
Ⅳ.井蓋(chamber cover):檢查井井口可移動(dòng)部分,用于開(kāi)啟或封閉井口,塑料檢查井井蓋應(yīng)滿足以下要求:綠化帶中的塑料檢查井,有條件時(shí)可設(shè)置雙層井蓋,井蓋表面應(yīng)高出土層表面10mm以上;車行道上的塑料檢查井,須設(shè)置防護(hù)井蓋,蓋防護(hù)井蓋座重量及地面荷載不能直接壓在井筒上。
二.施工注意事項(xiàng)
1.為了防止塑料檢查井井座的不均勻下沉,要求在安裝井座前,澆筑10cm素砼底板或砼磚砌底板(寬80公分、長(zhǎng)度沿管道走向不小于井底座長(zhǎng)),同時(shí)要求將整個(gè)井座進(jìn)行砼全包裹。
2.為了防止塑料檢查井井筒傾斜,井筒管周圍100mm范圍內(nèi)宜采用中粗砂等非凍脹性材料進(jìn)行回填,且需人工分層夯實(shí)。
3.因支管接入塑料檢查井時(shí)不宜接入井座部位,因此在設(shè)計(jì)排水圖紙時(shí)應(yīng)考慮此部分的高程。
三.分析塑料檢查井和傳統(tǒng)檢查井的優(yōu)缺點(diǎn)
傳統(tǒng)檢查井被塑料檢查井所替代,不僅僅因?yàn)椴画h(huán)保、同時(shí)也存在了大量弊端,現(xiàn)將塑料檢查井和傳統(tǒng)檢查井的優(yōu)缺點(diǎn)作簡(jiǎn)要分析:
1.磚砌檢查井材料價(jià)格低廉、易獲取、施工簡(jiǎn)單、維修方便;但損壞土地資源,不能全天候施工,施工速度慢,排水效率差,占地面積大,易滲漏造成地下水源二次污染,同時(shí)滲漏又影響建筑地基和房屋安全。世界各發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)主要大中城市紛紛出臺(tái)措施,限制和禁止使用磚砌檢查井。
2.預(yù)制水泥砌塊檢查井主要解決了節(jié)省土地資源問(wèn)題,并增加了強(qiáng)度,整體性稍好于磚砌井,目前在我國(guó)使用廣泛。但同樣存在占地面積大,施工周期長(zhǎng),易滲漏的缺點(diǎn)。
四.蘇州推廣使用情況
根據(jù)《建設(shè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用新技術(shù)管理規(guī)定》(建設(shè)部令第109號(hào))和建設(shè)部659號(hào)公告,參考北京、上海等先進(jìn)城市建設(shè)規(guī)定,2011年8月18日,蘇州排水管理處發(fā)文(蘇排管[2011]16號(hào))《關(guān)于加強(qiáng)自建排水設(shè)施建設(shè)管理的相關(guān)規(guī)定》,要求自2011年9月1日起,凡市區(qū)新建住宅小區(qū)、多功能商業(yè)建筑群、機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位等室外排水設(shè)施和構(gòu)筑物中的檢查井,禁止采用粘土磚砌檢查井,推廣使用塑料和鋼筋混凝土等質(zhì)量可靠、工藝先進(jìn)的檢查井。污水管道直徑不大于600mm、埋設(shè)深度不大于4m宜優(yōu)先采用塑料檢查井。截止2014年6月30日,使用塑料檢查井的建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模約為270萬(wàn)平方米。
關(guān)鍵詞地下水 修復(fù)技術(shù) 應(yīng)用
中圖分類號(hào):P641.13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
一、國(guó)內(nèi)地下水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀
1.1地下水資源分布和開(kāi)發(fā)利用狀況
我國(guó)地下水資源地域分布不均。據(jù)調(diào)查,全國(guó)地下水資源量多年平均為8218億立方米,其中,北方地區(qū)(占全國(guó)總面積的64%)地下水資源量2458億立方米,約占全國(guó)地下水資源量的30%;南方地區(qū)(占全國(guó)總面積的36%)地下水資源量5760億立方米,約占全國(guó)地下水資源量的70%??傮w上,全國(guó)地下水資源量由東南向西北逐漸降低。
近幾十年來(lái),隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,地下水資源開(kāi)發(fā)利用量呈迅速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),由20世紀(jì)70年代的570億立方米/年,增長(zhǎng)到80年代的750億立方米/年,到2009年地下水開(kāi)采總量已達(dá)1098億立方米,占全國(guó)總供水量的 18%,三十年間增長(zhǎng)了近一倍。北方地區(qū)65%的生活用水、50%的工業(yè)用水和33%的農(nóng)業(yè)灌溉用水來(lái)自地下水。全國(guó)655個(gè)城市中,400多個(gè)以地下水為飲用水源,約占城市總數(shù)的61%。地下水資源的長(zhǎng)期過(guò)量開(kāi)采,導(dǎo)致全國(guó)部分區(qū)域地下水水位持續(xù)下降。2009年共監(jiān)測(cè)全國(guó)地下水降落漏斗240個(gè),其中淺層地下水降落漏斗115個(gè),深層地下水降落漏斗125個(gè)。華北平原東部深層承壓地下水水位降落漏斗面積達(dá)7萬(wàn)多平方公里,部分城市地下水水位累計(jì)下降達(dá)30-50米,局部地區(qū)累計(jì)水位下降超過(guò)100米。部分地區(qū)地下水超采嚴(yán)重,進(jìn)一步加大了水資源安全保障的壓力。
1.2地下水質(zhì)量分類與監(jiān)測(cè)
(1)地下水質(zhì)量分類
《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)---GB/T14848-93》依據(jù)我國(guó)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值及地下水質(zhì)量保護(hù)目標(biāo),并參照了生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)最高要求,將地下水質(zhì)量劃分為五類。
Ⅰ類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量。適用于各種用途。
Ⅱ類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量。適用于各種用途。
Ⅲ類 以人體健康基準(zhǔn)值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水。
Ⅳ類 以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外,適當(dāng)處理后可作生活飲用水。
Ⅴ類 不宜飲用,其他用水可根據(jù)使用目的選用。
(2)地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)
各地區(qū)應(yīng)對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行定期檢測(cè)。檢驗(yàn)方法,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5750《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》執(zhí)行。
各地地下水監(jiān)測(cè)部門,應(yīng)在不同質(zhì)量類別的地下水域設(shè)立監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)頻率不得少于每年二次(豐、枯水期)。
監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為:pH、氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、揮發(fā)性酚類、氰化物、砷、汞、鉻(六價(jià))、總硬度、鉛、氟、鎘、鐵、錳、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、硫酸鹽、氯化物、大腸菌群,以及反映本地區(qū)主要水質(zhì)問(wèn)題的其它項(xiàng)目。
1.3地下水環(huán)境質(zhì)量狀況
根據(jù) 2000-2002年國(guó)土資源部“新一輪全國(guó)地下水資源評(píng)價(jià)”成果,全國(guó)地下水環(huán)境質(zhì)量“南方優(yōu)于北方,山區(qū)優(yōu)于平原,深層優(yōu)于淺層”。按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-93)進(jìn)行評(píng)價(jià),全國(guó)地下水資源符合Ⅰ類-Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占63%,符合Ⅳ類-Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的占37%。南方大部分地區(qū)水質(zhì)較好,符合Ⅰ類-Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的面積占地下水分布面積的 90%以上,但部分平原地區(qū)的淺層地下水污染嚴(yán)重,水質(zhì)較差。北方地區(qū)的丘陵山區(qū)及山前平原地區(qū)水質(zhì)較好,中部平原區(qū)水質(zhì)較差,濱海地區(qū)水質(zhì)最差。根據(jù)對(duì)京津冀、長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原區(qū)等地區(qū)地下水有機(jī)污染調(diào)查,主要城市及近郊地區(qū)地下水中普遍檢測(cè)出有毒微量有機(jī)污染指標(biāo)。2009年,經(jīng)對(duì)北京、遼寧、吉林、上海、江蘇、海南、寧夏和廣東等8個(gè)?。▍^(qū)、市)641 眼井的水質(zhì)分析,水質(zhì)Ⅰ類-Ⅱ類的占總數(shù) 2.3%,水質(zhì)Ⅲ類的占23.9%,水質(zhì)Ⅳ類-Ⅴ類的占73.8%,主要污染指標(biāo)是總硬度、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、鐵和錳等。2009年,全國(guó)202個(gè)城市的地下水水質(zhì)以良好-較差為主,深層地下水質(zhì)量普遍優(yōu)于淺層地下水,開(kāi)采程度低的地區(qū)優(yōu)于開(kāi)采程度高的地區(qū)。根據(jù)《全國(guó)城市飲用水安全保障規(guī)劃(2006-2020年)》數(shù)據(jù),全國(guó)近20%的城市集中式地下水水源水質(zhì)劣于Ⅲ類。部分城市飲用水水源水質(zhì)超標(biāo)因子除常規(guī)化學(xué)指標(biāo)外,甚至出現(xiàn)了致癌、致畸、致突變污染指標(biāo)。
1.4地下水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)
據(jù)近十幾年地下水水質(zhì)變化情況的不完全統(tǒng)計(jì)分析,初步判斷我國(guó)地下水污染的趨勢(shì)為:由點(diǎn)狀、條帶狀向面上擴(kuò)散,由淺層向深層滲透,由城市向周邊蔓延。南方地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)以保持相對(duì)穩(wěn)定為主,地下水污染主要發(fā)生在城市及其周邊地區(qū)。北方地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量變化趨勢(shì)以下降為主,其中,華北地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)一步惡化;西北地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量總體保持穩(wěn)定,局部有所惡化,特別是大中城市及其周邊地區(qū)、農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)地下水污染不斷加重;東北地區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量以下降為主,大中城市及其周邊和農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)污染有所加重,地下水污染從城市向周圍蔓延。
二、地下水污染防治法規(guī)及規(guī)劃
2.1國(guó)內(nèi)外地下水保護(hù)法規(guī)
(1)國(guó)內(nèi)地下水保護(hù)法規(guī)
目前, 我國(guó)并沒(méi)有地下水保護(hù)的專門法律,有關(guān)地下水資源保護(hù)的相關(guān)法律制度主要在《中華人民共和國(guó)水污染防治法》、《水污染防治法實(shí)施細(xì)則》、《中華人民共和國(guó)水法》等中有著不同程度的規(guī)定?!度∷S可和水資源費(fèi)征收管理?xiàng)l例》規(guī)定了對(duì)地下水開(kāi)采實(shí)施總量控制同時(shí)通過(guò)水資源費(fèi)征收機(jī)制控制地下水的開(kāi)采;《飲用水水源保護(hù)區(qū)污染防治管理規(guī)定》專章規(guī)定了生活飲用水地下水源保護(hù)區(qū)的劃分和防護(hù)。此外, 一些關(guān)于保護(hù)地下水的地方性立法, 如《河北省取水許可制度管理辦法》、《北京市城市自來(lái)水廠地下水源保護(hù)管理辦法》、《關(guān)于在蘇錫常地區(qū)限期禁止開(kāi)采地下水的決定》等。
(2)國(guó)外地下水保護(hù)法規(guī)
英國(guó)地下水資源保護(hù)的主要法律法規(guī), 如下:
2.2我國(guó)地下水污染防治規(guī)劃
(1)規(guī)劃目標(biāo)
到2015年,基本掌握地下水污染狀況,全面啟動(dòng)地下水污染修復(fù)試點(diǎn),逐步整治影響地下水環(huán)境安全的土壤,初步控制地下水污染源,全面建立地下水環(huán)境監(jiān)管體系,城鎮(zhèn)集中式地下水飲用水水源水質(zhì)狀況有所改善,初步遏制地下水水質(zhì)惡化趨勢(shì)。
到2020年,全面監(jiān)控典型地下水污染源,有效控制影響地下水環(huán)境安全的土壤,科學(xué)開(kāi)展地下水修復(fù)工作,重要地下水飲用水水源水質(zhì)安全得到基本保障,地下水環(huán)境監(jiān)管能力全面提升,重點(diǎn)地區(qū)地下水水質(zhì)明顯改善,地下水污染風(fēng)險(xiǎn)得到有效防范,建成地下水污染防治體系。
(2)主要任務(wù)
開(kāi)展地下水污染狀況調(diào)查
保障地下水飲用水水源環(huán)境安全
嚴(yán)格控制影響地下水的城鎮(zhèn)污染
強(qiáng)化重點(diǎn)工業(yè)地下水污染防治
分類控制農(nóng)業(yè)面源對(duì)地下水污染
加強(qiáng)土壤對(duì)地下水污染的防控
有計(jì)劃開(kāi)展地下水污染修復(fù)
建立健全地下水環(huán)境監(jiān)管體系
三、地下水修復(fù)技術(shù)
根據(jù)其主要工作原理地下水修復(fù)技術(shù)可大致歸并為4類,即物理技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)和復(fù)合技術(shù)。物理技術(shù)包括水動(dòng)力控制法、流線控制法、屏蔽法、被動(dòng)收集法等;化學(xué)技術(shù)包括有機(jī)粘土法和電化學(xué)動(dòng)力修復(fù)技術(shù);生物修復(fù)的方法有包氣帶生物曝氣、循環(huán)生物修復(fù)、生物注射法、地下水曝氣修復(fù)、抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法、生物反應(yīng)器法等;復(fù)合法修復(fù)技術(shù)兼有以上2種或多種技術(shù)屬性,例如抽出處理法同時(shí)使用了物理修復(fù)技術(shù)、化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù),綜合各種技術(shù)優(yōu)點(diǎn),在修復(fù)地下水時(shí)更加有效。
3.1物理修復(fù)法
物理法修復(fù)技術(shù)是以物理規(guī)律起主導(dǎo)作用的技術(shù),主要包括以下幾種方法:水動(dòng)力控制法、流線控制法、屏蔽法、被動(dòng)收集法、水力破裂處理法等。其中屏蔽法、被動(dòng)收集法多數(shù)應(yīng)用在地下水污染物治理初期,作為一種臨時(shí)控制方法。
水動(dòng)力控制法
其原理是建立井群控制系統(tǒng),通過(guò)人工抽取地下水或向含水層內(nèi)注水的方式,改變地下水原來(lái)的水力梯度,進(jìn)而將受污染的地下水體與未受污染的清潔水體隔開(kāi)。井群的布置可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w水文地質(zhì)條件確定。因此,又可分為上游分水嶺法和下游分水嶺法。上游分水嶺法是在受污染水體的上游布置一排注水井,通過(guò)注水井向含水層注入清水,使得在該注水井處形成一個(gè)地下分水嶺,從而阻止上游清潔水體向下補(bǔ)給已被污染水體;同時(shí),在下游布置一排抽水井將受污染水體抽出處理。下游分水嶺法則是在受污染水體下游布置一排注水井注水,在下游形成一個(gè)分水嶺以阻止污染羽向下游擴(kuò)散,同時(shí)在上游布置一排抽水井,將初期抽出的清潔水送到下游注入,最后將抽出的污染水體進(jìn)行處理。
流線控制法
流線控制法沒(méi)有一個(gè)抽水廊道、一個(gè)抽油廊道(沒(méi)在污染范圍的中心位置)、兩個(gè)注水廊道分布在抽油廊道兩側(cè)。首先從土面的抽水廊道中抽取地下水,然后把抽出的地下水注入相鄰的注水廊道內(nèi),以確保最大限度地保持水力梯度。同時(shí)在抽油廊道中抽取污染物質(zhì),但要注意抽油速度不能高,要略大于抽水速度。
屏蔽法
屏蔽法是在地下建立各種物理屏障,將受污染水體圈閉起來(lái),以防止污染物進(jìn)一步擴(kuò)散蔓延。常用的灰漿帷幕法是用壓力向地下灌注灰漿,在受污染水體周圍形成一道帷幕,從而將受污染水體圈閉起來(lái)。
被動(dòng)收集法
被動(dòng)收集法是在地下水流的下游挖一條足夠深的溝道,在溝內(nèi)布置收集系統(tǒng),將水面漂浮的污染物質(zhì)如油類污染物等收集起來(lái),或?qū)⑺惺芪廴镜牡叵滤占饋?lái)以便處理的一種方法。
3.2化學(xué)法修復(fù)技術(shù)
有機(jī)粘土法
這是一種新發(fā)展起來(lái)的處理污染地下水的化學(xué)方法,有機(jī)粘土可以擴(kuò)大土壤和含水層的吸附容量,從而加強(qiáng)原位生物降解,因此可以利用有機(jī)粘土有效去除有毒化合物。利用土壤和蓄水層物質(zhì)中含有的粘土,注入季銨鹽陽(yáng)離子表面活性劑,使其形成有機(jī)粘土礦物,用來(lái)截住和固定有機(jī)污染物,防止地下水進(jìn)一步污染,并配合生物降解等手段,永久地消除地下水污染。
電化學(xué)動(dòng)力修復(fù)技術(shù)
電化學(xué)動(dòng)力修復(fù)技術(shù)是利用土壤、地下水和污染電動(dòng)力學(xué)性質(zhì)對(duì)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的新技術(shù),它的基本原理是將電極插入受污染的地下水及土壤區(qū)域,通直流電后,在此區(qū)域形成電場(chǎng)。在電場(chǎng)的作用下水中的離子和顆粒物質(zhì)沿電力場(chǎng)方向定向移動(dòng),遷移至設(shè)定的處理區(qū)進(jìn)行集中處理;同時(shí)在電極表面發(fā)生電解反應(yīng),陽(yáng)極電解產(chǎn)生氫氣和氫氧根離子,陰極電解產(chǎn)生氫離子和氧氣。近年來(lái)電化學(xué)動(dòng)力修復(fù)技術(shù)開(kāi)始用以去除地下水中的有機(jī)污染物,這種方法用于去除吸附性較強(qiáng)的有機(jī)物效果也比較好。電化學(xué)動(dòng)力修復(fù)技術(shù)非常適合作為一項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)技術(shù),安裝和操作容易,既可用于飽和土壤水層,也可用于含氣層土壤,不受深度限制,不破壞現(xiàn)場(chǎng)生態(tài)環(huán)境。
加藥法
通過(guò)井群系統(tǒng)向受污染水體灌注化學(xué)藥劑,如灌注中和劑以中和酸性或堿性滲濾液,添加氧化劑降解有機(jī)物或使無(wú)機(jī)化合物形成沉淀等。
滲透性處理床
滲透性處理床主要適用于較薄、較淺含水層,一般用于填埋滲濾液的無(wú)害化處理。具體做法是在污染羽流的下游挖一條溝,該溝挖至含水層底部基巖層或不透水粘土層,然后在溝內(nèi)填充能與污染物反應(yīng)的透水性介質(zhì),受污染地下水流入溝內(nèi)后與該介質(zhì)發(fā)生反應(yīng),生成無(wú)害化產(chǎn)物或沉淀物而被去除。常用的填充介質(zhì)有:a.灰?guī)r,用以中和酸性地下水或去除重金屬;b.活性炭,用以去除非極性污染物和CCl4、苯等;c.沸石和合成離子交換樹脂,用以去除溶解態(tài)重金屬等。
沖洗法
對(duì)于有機(jī)烴類污染,可用空氣沖洗,即將空氣注入到受污染區(qū)域底部,空氣在上升過(guò)程中,污染物中的揮發(fā)性組分會(huì)隨空氣一起溢出,再用集氣系統(tǒng)將氣體進(jìn)行收集處理;也可采用蒸汽沖洗,蒸汽不僅可以使揮發(fā)性組分溢出,還可以使有機(jī)物熱解;另外,用酒精沖洗亦可。在理論上,只要整個(gè)受污染區(qū)域都被沖洗過(guò),則所有的烴類污染物都會(huì)被去除。
3.3生物法修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù)是指利用天然存在的或特別培養(yǎng)的生物(植物、微生物和原生動(dòng)物)在可調(diào)控環(huán)境條件下將有毒污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)的處理技術(shù)。微生物修復(fù)利用土著的、引入的微生物及其代謝過(guò)程,或其產(chǎn)物進(jìn)行的消除或富集有毒物的生物學(xué)過(guò)程。
生物修復(fù)的方法有包氣帶生物曝氣、循環(huán)生物修復(fù)、空氣注射法、地下水曝氣修復(fù)、抽提地下水系統(tǒng)和回注系統(tǒng)相結(jié)合法、生物反應(yīng)器法等。由于深埋于地下,地下水生物修復(fù)技術(shù)的實(shí)施一般應(yīng)結(jié)合污染的具體情況,采取不同的方法。
循環(huán)生物修復(fù)
對(duì)于受污染的地下水,可以向地下水層鉆井注入空氣,提供氧氣,同時(shí)利用回收井,抽取地下水,進(jìn)行循環(huán),通過(guò)滲透,提供微生物需要的各種營(yíng)養(yǎng)。從水井抽提地下水,還可以控制污染帶的遷移。
地下水曝氣修復(fù)
對(duì)于飽和帶或者地下水,將壓縮氣體注入地下水飽和區(qū),由于密度差等原因,空氣會(huì)穿透地下水飽和區(qū)上升到非飽和區(qū)中,在上升過(guò)程中可使揮發(fā)性污染物進(jìn)入壓縮空氣并被壓縮空氣帶到非飽和區(qū)排出。
空氣注射法
它主要是將加壓后的空氣注射到污染地下水的下部,氣流加速地下水和土壤中有機(jī)物的揮發(fā)和降解,這種方法主要是抽提、通氣并用,并通過(guò)增加及延長(zhǎng)停留時(shí)問(wèn)促進(jìn)生物降解,提高修復(fù)效率。
植物修復(fù)技術(shù)
植物修復(fù)技術(shù)是利用天然植物生長(zhǎng)代謝原理吸收和降解水或土壤中的污染物,因其具有成本低、不破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)、適于大范圍修復(fù)等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于土壤及地下水中的有機(jī)物、重金屬、微量元素的降解。由于特定的超累積植物生長(zhǎng)速度慢,受到氣候、土壤等環(huán)境條件限制,很難得到廣泛應(yīng)用、目前大量研究集中在基因轉(zhuǎn)移技術(shù)與植物修復(fù)的結(jié)合與應(yīng)用以及植物修復(fù)的影響因素和植物修復(fù)的機(jī)理上。影響植物修復(fù)的因素主要有環(huán)境因素、污染物濃度、性質(zhì)和根系分布等。
3.4復(fù)合法修復(fù)技術(shù)
復(fù)合法修復(fù)技術(shù)是兼有以上兩種或多種技術(shù)屬性的污染處理技術(shù),其關(guān)鍵技術(shù)同時(shí)使用了物理法、化學(xué)法和生物法中的兩種或全部。
(1)抽出處理修復(fù)技術(shù)
在處理抽出水時(shí)同時(shí)使用了物理法、化學(xué)法和生物法,是最常規(guī)的污染地下水治理方法。該方法根據(jù)多數(shù)有機(jī)物由于密度小而浮于地下水面附近,參照地下水被污染的大致范圍,通過(guò)抽取含水層中地下水面附近的地下水,把水中的有機(jī)污染物質(zhì)帶回地表,然后用地表污水處理技術(shù)處理抽取出的被污染的地下水,為了防止由于大量抽取地下水而導(dǎo)致地面沉降,或海(成)水入侵,還要把處理后的水注入地下水中,同時(shí)可以加速地下水的循環(huán)流動(dòng),從而縮短地下水的修復(fù)時(shí)間。
(2)滲透性反應(yīng)屏修復(fù)技術(shù)
PRB(permeable reactive wall technology,可滲透反應(yīng)墻技術(shù))是近年來(lái)迅速發(fā)展的一種地下水污染的原位修復(fù)技術(shù),它正在逐步取代運(yùn)行成本高昂的抽出-處理(P/T)技術(shù),成為地下水修復(fù)技術(shù)發(fā)展的新方向。目前在歐美已進(jìn)行了大量的工程及試驗(yàn)研究,已開(kāi)始商業(yè)化應(yīng)用,并逐步取代運(yùn)行成本高昂的抽出處理技術(shù),成為目前地下水修復(fù)技術(shù)最重要的發(fā)展方向之一。
從廣義上來(lái)講,PRB是一種在原位對(duì)污染的羽狀體進(jìn)行攔截、阻斷和補(bǔ)救的污染處理技術(shù)。它將特定反應(yīng)介質(zhì)安裝在地面以下,通過(guò)生物或非生物作用將其中的污染物轉(zhuǎn)化為環(huán)境可接受的形式,但不破壞地下水流動(dòng)性和改變地下水的水文地質(zhì)??蓾B透反應(yīng)墻如圖1所示。
圖1 可滲透反應(yīng)墻示意圖
PRB主要由透水的反應(yīng)介質(zhì)組成。通常置于地下水污染羽狀體的下游。與地下水流相垂直。污染物去除機(jī)理包括生物和非生物兩種.污染地下水在自身水力梯度作用下通過(guò)PRB時(shí),產(chǎn)生沉淀、吸附、氧化還原和生物降解反應(yīng),使水中污染物能夠得以去除,在PRB下游流出處理后的凈化水。它要求捕捉污染羽狀體的污染物的“走向”,即把可滲透反應(yīng)墻安裝在含有此污染物羽狀體地下水走向的下游地帶含水層,從而使污染物順利進(jìn)入可滲透反應(yīng)墻裝置與反應(yīng)材料進(jìn)行有效接觸,使其污染物能轉(zhuǎn)化為環(huán)境可接受的另一種形式,實(shí)現(xiàn)使污染物濃度達(dá)到環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。此法可去除地下水溶解的有機(jī)物、金屬、放射性物質(zhì)及其他的污染物質(zhì)。
(2)注氣-土壤氣相抽提(AS-SVE)技術(shù)
注氣-土壤氣相抽提技術(shù)室空氣擾動(dòng)技術(shù)及土壤氣相抽提技術(shù)的結(jié)合,空氣擾動(dòng)技術(shù)(或稱空氣注入技術(shù),air sparging,AS),其作用介質(zhì)是飽和區(qū)土壤,通過(guò)將空氣或氧氣注入到受污染的含水層中,被注入的空氣在土體縫隙中發(fā)生水平或垂直移動(dòng),使污染物與土壤發(fā)生剝離反應(yīng),從而通過(guò)揮發(fā)作用清除掉土壤中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物。注入的空氣會(huì)將污染物擴(kuò)散到非飽和區(qū),因此常結(jié)合土壤氣相抽提技術(shù)(soil vapor extraction,SVE)去除包氣帶中的氣相污染物。土壤氣相抽提技術(shù)是通過(guò)特制的抽提井,利用抽真空產(chǎn)生的動(dòng)力迫使土壤氣體發(fā)生流動(dòng),從而將土壤中的揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物驅(qū)出,達(dá)到清除土壤氣體中的揮發(fā)性有機(jī)物的目的。對(duì)于以揮發(fā)性有機(jī)物為主要污染物的場(chǎng)地,SVE是應(yīng)用最為廣泛的工程修復(fù)技術(shù),可進(jìn)行原位或異位處理。
目前, 發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將其與相關(guān)的修復(fù)技術(shù)結(jié)合起來(lái), 形成了互補(bǔ)的增強(qiáng)技術(shù)。國(guó)內(nèi)研究起步較晚, 實(shí)驗(yàn)室土柱通風(fēng)實(shí)驗(yàn)的研究目前已做了不少工作, 但對(duì)場(chǎng)址調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)性測(cè)試、中試研究工作做的不夠。
(3)各復(fù)合修復(fù)法的優(yōu)缺點(diǎn)
四、地下水修復(fù)工程典型案例
4.1國(guó)外地下水修復(fù)工程實(shí)例
(1) Regenesis公司工程實(shí)例
加利福尼亞洲的一個(gè)名為Regenesis的基礎(chǔ)公司研制出一系列從地下水中快速降解和分離污染物的產(chǎn)品,其降解速度遠(yuǎn)大于固有衰減。其中最有名的產(chǎn)品是氧釋放化合物(ORC)和氫釋放化合物(HRC),它們能有效地促進(jìn)燃料、溶劑和許多其它類型地下水污染物的固有衰減。在世界范圍內(nèi)已有9000多個(gè)項(xiàng)目正在使用這兩種產(chǎn)品。
Regenesis公司產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)在于,通過(guò)使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鉆機(jī)和設(shè)備可進(jìn)行場(chǎng)地修復(fù)。可通過(guò)使用不同的技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地修復(fù),如直接推進(jìn)注入和鉆孔回填。其它方法包括坑道和過(guò)濾保護(hù)套應(yīng)用,最普遍的使用方法是直接注入。這種應(yīng)用過(guò)程包括用中空鉆桿把液態(tài)ORC和HRC化合物直接泵入處理區(qū)。該方法簡(jiǎn)單、快捷、有應(yīng)用價(jià)值并可在多個(gè)位置使用。使用直接注入法可把ORC和HRC化合物應(yīng)用于更難達(dá)到的位置,包括一些裂隙基巖或鄰近大型建筑物的地下污染區(qū)。在這些位置常需要特殊的設(shè)備,如定向鉆進(jìn)鉆機(jī)和在有效位置使用雙層封隔器。實(shí)際上,在水平/定向鉆進(jìn)應(yīng)用中也可把ORC化合物用作鉆探泥漿。
在美國(guó)華盛頓第四平原服務(wù)站,由于其地下石油儲(chǔ)蓄罐泄漏而產(chǎn)生了大量BTEX化學(xué)物質(zhì),包括易揮發(fā)的單芳香碳?xì)浠衔铩⒓妆?、苯乙烷和二甲苯,通常在汽油和其它石油產(chǎn)品中可發(fā)現(xiàn)這些化學(xué)物質(zhì)。地下含水層主要由沙子和礫石組成,這表明在這些污染物中進(jìn)行的自然生物降解速度會(huì)很慢,通過(guò)提供額外的氧可加速自然生物降解過(guò)程。最高管理者決定使用ORC化合物來(lái)增強(qiáng)生物降解速度,因?yàn)镺RC化合物在6個(gè)月內(nèi)預(yù)期的降解了含水層中超過(guò)50%的污染物。在此修復(fù)過(guò)程中通過(guò)15個(gè)土壤鉆孔用ORC化合物對(duì)污染羽進(jìn)行降解。每個(gè)鉆孔被回填60磅的ORC漿液,150天后整個(gè)BTEX污染羽被降解58%。使用ORC化合物的成本為4萬(wàn)美元,而使用常規(guī)的泵抽-處理系統(tǒng)需要約25萬(wàn)美元。
在美國(guó)加利福尼亞洲Hollister的一個(gè)軍工廠,其地下含水層受到多種化合物的污染。其中主要污染物為高氯酸鹽-火箭推進(jìn)劑的主要成分,從健康角度來(lái)看它能損壞甲狀腺功能;六價(jià)鉻(鉻-6),它是一種人們公認(rèn)的致癌物;冷卻劑1,1,2—三氯—1,2,2—三氯甲烷,它是一種能損耗大氣臭氧層的環(huán)境污染物。其含水層主要由粉砂組成,地下水以每天約0.07英尺的速度向西北方向流動(dòng)。在探索研究中通過(guò)25個(gè)注入點(diǎn)把600磅的HRC化合物注入污染區(qū)。取樣網(wǎng)覆蓋面積約為1200平方英尺。對(duì)其監(jiān)測(cè)79天后發(fā)現(xiàn)高氯化物濃度被減弱88%,而六價(jià)鉻幾乎被完全降解。
一個(gè)由俄勒岡州環(huán)境質(zhì)檢部門管理的清潔區(qū),其地下水中PCE濃度達(dá)到10萬(wàn)微克/每升,這表明在該地區(qū)存在DNAPLs殘留物,在該位置通過(guò)5個(gè)定向注入點(diǎn)把700磅的HRC-X注入地面,通過(guò)水井JEMW-4來(lái)監(jiān)測(cè)HRC-X化合物的影響效果,結(jié)果清楚地表明HRC-X化合物促進(jìn)了PCE的降解速度和原位吸附。使用HRC-X化合物處理DNPALs殘留物的總費(fèi)用為2萬(wàn)美元,通過(guò)使用直接注入技術(shù)把HRC-X化合物注入含水層。無(wú)需昂貴的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、相關(guān)工作和維修與保養(yǎng)費(fèi)用。目前,在英國(guó)和一些歐洲國(guó)家已有很多項(xiàng)目正在使用Regenesis公司的產(chǎn)品,它能有效地促進(jìn)或加速自然衰減過(guò)程。當(dāng)使用正確時(shí)能有效地加速降解速度。
(2)Orica公司澳大利亞 Botany地下水處理項(xiàng)目
Orica公司采用抽出處理修復(fù)技術(shù)建立地下水污水處理廠對(duì)地下水進(jìn)行處理,利用空氣吹脫法去除氯代烴類,并用熱氧化技術(shù)處理尾氣;吹脫后的污水采用常規(guī)污水處理法進(jìn)行處理,部分出水采用反滲透技術(shù)對(duì)出水進(jìn)行回用。該項(xiàng)目建設(shè)期兩年,總花費(fèi)1.67億美元,每天處理水量為6000m3。該項(xiàng)目于2007年正式運(yùn)營(yíng),其基本流程見(jiàn)下圖:
該處理工藝的核心——地下水污水處理廠平面布置圖如下圖所示:
其工藝流程圖如下:
4.2國(guó)內(nèi)地下水修復(fù)工程實(shí)例
(1)?;瘡S地塊污染場(chǎng)地土壤及地下水修復(fù)工程項(xiàng)目
項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于常州市天寧區(qū)南部中吳大道以南,和平中路以東,大通河以北,龍游河以西,投資總額1億元人民幣,項(xiàng)目總占地面積100公頃,其中需要修復(fù)的兩個(gè)區(qū)域是原?;瘡S廠區(qū)和原實(shí)驗(yàn)工廠廠區(qū),共需修復(fù)土壤面積24600平方米,污染土壤總量13.7萬(wàn)噸,需修復(fù)地下水面積71300平方米,共需抽取污染地下水總量為62萬(wàn)立方米。
該項(xiàng)目2009年至2010年上半年開(kāi)始實(shí)地調(diào)研,對(duì)土地進(jìn)行分區(qū)布點(diǎn),提取土壤和地下水樣本,摸清土地污染程度和范圍。在完成科學(xué)實(shí)驗(yàn)后,制定出相應(yīng)的治理方案。2010年9月正式啟動(dòng)常化廠污染場(chǎng)地土壤及地下水修復(fù)工程,工程實(shí)施過(guò)程中首先掘地2-6米,把污染區(qū)約33萬(wàn)噸的土壤全部移走后,重新以優(yōu)質(zhì)的新土填充。其次,抽出60萬(wàn)立方地下水,進(jìn)行深度處理后,再回灌地下,確保不影響地質(zhì)結(jié)構(gòu),2012年底修復(fù)工程結(jié)束。
(2)廣華新城地下水污染治理工程項(xiàng)目
2012年8月6日,五建承建的國(guó)家首例地下水污染治理工程——中央國(guó)家機(jī)關(guān)公務(wù)員住宅建設(shè)服務(wù)中心廣華新城地下水污染治理工程項(xiàng)目開(kāi)工。此次地下水污染治理項(xiàng)目是我國(guó)嘗試性大面積地下水污染治理的先河,工程施工工期為730天,目前尚未完工。
五、地下水與地表水的聯(lián)合運(yùn)用
5.1水資源的聯(lián)合運(yùn)用
為促進(jìn)一個(gè)流域、地區(qū)或灌區(qū)的水資源供需平衡,對(duì)地表水和地下水進(jìn)行合理的統(tǒng)一開(kāi)發(fā)利用和管理。在農(nóng)田灌溉中,聯(lián)合運(yùn)用的主要形式是井渠結(jié)合。有些地區(qū)興建了大規(guī)模的引水、調(diào)水工程,與原有的井灌區(qū)聯(lián)成一個(gè)系統(tǒng);而在一些大型自流灌區(qū),由于地表水資源不足,又在灌區(qū)進(jìn)行機(jī)井建設(shè)。美國(guó)加利福尼亞州的中央河谷、巴基斯坦的印度河平原、印度的恒河平原和中國(guó)的黃淮海平原,都是大面積地表水和地下水聯(lián)合運(yùn)用的地區(qū)。
水資源聯(lián)合運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)
①調(diào)蓄地表徑流。利用含水層的蓄水功能,蓄存豐水時(shí)期的多余地表水量,供枯水時(shí)期使用。
②改善地下水質(zhì)。調(diào)蓄地表徑流水量,對(duì)含鹽量較高的地下水可以起到稀釋作用。巴基斯坦和以色列的一些灌區(qū),曾采用這樣的方法減少地下水的含鹽量。中國(guó)黃淮海平原的黑龍港地區(qū),對(duì)淺層礦化地下水也進(jìn)行過(guò)"抽咸換淡"。在荷蘭,還把夏天溫度較高的水回灌地下,到冬天抽出灌溉對(duì)水溫要求較高的溫室花卉和蔬菜。
③調(diào)控地下水位。大型水庫(kù)和灌區(qū)的興建,增加了對(duì)地下水的補(bǔ)給,引起地下水位升高,導(dǎo)致灌溉土地漬澇和次生鹽堿化。在這些地區(qū),開(kāi)采利用地下水可降低地下水位,配合地面排水,進(jìn)行旱、澇、鹽堿綜合治理;但地下水超量開(kāi)采會(huì)引起地下水位下降,使水井建設(shè)費(fèi)用和抽水費(fèi)用增加。長(zhǎng)期超采會(huì)形成大面積地下水位降落漏斗,招致地面沉陷和濱海地區(qū)海水入侵等危害。在這種情況下可引進(jìn)地表水,以減少地下水開(kāi)采量,并對(duì)地下水進(jìn)行回灌,以調(diào)控地下水位。
5.2水污染物總量聯(lián)合控制
流域水污染物總量控制作為水資源保護(hù)管理的重要途徑,正逐漸受到廣泛重視。地表水與地下水作為水資源系統(tǒng)的重要組成部分,兩者之間相互轉(zhuǎn)化,密切聯(lián)系,即要實(shí)現(xiàn)地表水與地下水污染防治的密切結(jié)合,做到統(tǒng)籌規(guī)劃,統(tǒng)一評(píng)價(jià),整體保護(hù)。開(kāi)展地表水與地下水污染物總量聯(lián)合控制應(yīng)用研究,對(duì)從整體上保護(hù)流域水資源和水環(huán)境具有重要意義。
廣東省環(huán)境科學(xué)研究院以鄭州市為研究對(duì)象,從地表水與地下水聯(lián)合水功能區(qū)劃分、環(huán)境容量核算、污染物總量聯(lián)合控制、水污染防治對(duì)策與措施4個(gè)方面入手,把地表水系統(tǒng)與地下水系統(tǒng)聯(lián)合起來(lái)開(kāi)展水污染物總量控制研究。研究認(rèn)為:地表水與地下水作為水資源系統(tǒng)的重要組成部分,兩者之間相互轉(zhuǎn)化,密切聯(lián)系,需要統(tǒng)一管理和保護(hù),為保障鄭州市水污染物總量控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),須采取工程與非工程措施進(jìn)行有效控制。
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關(guān)鍵詞:地源熱泵;工程實(shí)例,綜合利用
Abstract: In this paper, based on the ground-source heat pump technology is introduced, and combined with the engineering example of ground source heat pump system comprehensive application value.
Keywords: ground source heat pump; engineering example, comprehensive utilization
中圖分類號(hào):TU74
地源熱泵是一種先進(jìn)的技術(shù),它高效、節(jié)能、環(huán)保,有利于可持續(xù)發(fā)展。該技術(shù)利用土壤、地下水和江、河、湖、海以及城市污水等作為冷熱源,利用其溫度相對(duì)穩(wěn)定的特性,通過(guò)使用少量的電能,使建筑達(dá)到供熱或制冷的目的。同時(shí)它還可提供生活熱水,是一種有效利用能源的方式。下面以某工程實(shí)例說(shuō)明地源熱泵系統(tǒng)的綜合應(yīng)用。
1、工程概況:
臨沂某住宅小區(qū)會(huì)所總建筑面積約為3000㎡,其中地下一層建筑面積約1000㎡,包括游泳池、健身房、男女更衣室、臺(tái)球室、影音室、休息區(qū)、衛(wèi)生間等。為了解決其夏季制冷、冬季供暖以及游泳池?zé)崴男枨?,滿足人們生活所需的環(huán)境,同時(shí),也為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排,減少環(huán)境污染等目的,本會(huì)所地下一層設(shè)計(jì)采用地源熱泵系統(tǒng),利用地下深水源溫度常年保持恒溫的特點(diǎn),既可以通過(guò)熱泵將建筑內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下為建筑供冷,有可以通過(guò)熱泵將地下的熱能通過(guò)熱泵為建筑供熱。
2、建筑空調(diào)負(fù)荷分析:
空調(diào)使用面積約990㎡,根據(jù)臨沂當(dāng)?shù)貧夂驐l件、空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)以及會(huì)所圍護(hù)結(jié)構(gòu)條件,經(jīng)負(fù)荷計(jì)算,制冷量為198.5KW,供熱量為99KW。負(fù)荷分析如下:
3、游泳池?zé)崴?fù)荷分析
3.1泳池在運(yùn)行前應(yīng)將水池的水加溫到位,并保證淋浴部分熱水比較充分,在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)考慮水池的散失熱量需要補(bǔ)充問(wèn)題,進(jìn)行適時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)。熱水負(fù)荷計(jì)算如下:
3.1.1該項(xiàng)目熱水系統(tǒng)配置
游泳池 表面積194平方米,平均水深1.6米總的體積為310m³
3.1.2方案設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)
根據(jù)《室內(nèi)給水排水和熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范》之規(guī)定并結(jié)合該洗浴中心的實(shí)際要求,給出基本參數(shù):
冷水給水溫度按10℃計(jì)算(按照冬季計(jì)算)
游泳池?zé)崴疁囟劝?8℃計(jì)算
游泳池每天補(bǔ)水額按5%計(jì)算
游泳池初次加熱時(shí)間為24-30小時(shí)
整個(gè)游泳池的工作時(shí)間設(shè)計(jì)為8小時(shí)
綜上所述,考慮相關(guān)熱損失計(jì)算后確定初次加熱負(fù)荷為300KW左右,游泳池正常維持基本功率為30kw。
3.2水箱設(shè)計(jì)
水箱的設(shè)計(jì)主要考慮減少設(shè)備投入基礎(chǔ),依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù),本著高效運(yùn)行的需求,考慮系統(tǒng)的調(diào)節(jié)以及熱水加工的簡(jiǎn)便性,所以設(shè)計(jì)了1個(gè)熱水儲(chǔ)水箱(10噸,與游泳池維持水溫水箱為同一水箱)。
游泳池及循環(huán)加熱水箱通過(guò)系統(tǒng)聯(lián)合控制,實(shí)現(xiàn)能源運(yùn)行的最優(yōu)化。
4、系統(tǒng)選擇
機(jī)房設(shè)計(jì)在地下一層,系統(tǒng)由水源熱泵機(jī)組、供回水深水井、定壓補(bǔ)水裝置、末端裝置等組成。為了節(jié)能環(huán)保,充分利用能源,根據(jù)冷熱負(fù)荷及熱水負(fù)荷,確定選用一臺(tái)制熱量為208KW的水源熱泵熱回收機(jī)組進(jìn)行冷熱負(fù)荷提供并進(jìn)行泳池?zé)崴訜帷?/p>
考慮到水池初次加熱與淋浴、空調(diào)的使用時(shí)間問(wèn)題,水池初次加熱時(shí)開(kāi)啟水源熱泵機(jī)組,當(dāng)水池水溫加熱到所需溫度后,水源機(jī)組制取熱水,存儲(chǔ)在保溫水箱中,利用游泳池?fù)Q熱系統(tǒng)維持游泳池的水溫,在維持游泳池水溫的同時(shí)制取淋浴熱水(水箱溫度調(diào)整到40-50℃)。
5、地下水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
根據(jù)地下勘察報(bào)告,該項(xiàng)目需要打井1口,井深80米,2口回水井,通過(guò)深水泵將地下水提升與會(huì)所機(jī)房及熱泵機(jī)組鏈接。
6、系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)
機(jī)組利用地下水或土壤溫度始終保持較為恒定狀態(tài)的特點(diǎn),使熱泵機(jī)組制冷效率上升,其能效比可高達(dá)4.0以上,比一般常規(guī)空調(diào)能節(jié)省30%~50%的運(yùn)行費(fèi)用。與傳統(tǒng)水冷冷(熱)水機(jī)組的中央空調(diào)相比,通過(guò)控制單個(gè)建筑單元機(jī)組的啟停,更能節(jié)約能源。殼管換熱器有效防止冬季凍裂,對(duì)水質(zhì)要求較低,適應(yīng)范圍更廣。
機(jī)組利用儲(chǔ)存于地表的清潔可再生的取之不竭的太陽(yáng)能和地能,不需鍋爐,無(wú)燃油、燃煤污染,無(wú)煙塵和廢棄物排放。與地下水源和土壤只進(jìn)行熱量交換,不消耗水資源,不污染地下土質(zhì)。
關(guān)鍵詞:建筑;深基坑;邊坡防護(hù);處理
中圖分類號(hào):TU198文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、建筑深基坑邊坡防護(hù)的重要性
由于建筑大多都是在城市的中心地段建設(shè),但是其周邊的建筑都基本已經(jīng)建設(shè)完畢,在進(jìn)行深基坑開(kāi)挖施工的時(shí)候就會(huì)對(duì)周邊的建筑產(chǎn)生一定的影響。因此,做好建筑深基坑邊坡防護(hù)的施工工作是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié),當(dāng)穩(wěn)定的土體被開(kāi)挖以后,想要確保建筑的邊坡穩(wěn)定,大多采用的方法就是采用各種支護(hù),才確保基坑四周的穩(wěn)定。由此可見(jiàn),深基坑邊坡防護(hù)施工技術(shù)在整個(gè)建筑當(dāng)中具有至關(guān)重要的作用。
二、建筑深基坑的邊坡防護(hù)與處理
1、放坡開(kāi)挖基坑邊坡防護(hù)方法
1.1施工原理
施工過(guò)程主要分為四步,分別為降水,即軟土地區(qū)的地下水位較高時(shí),首先要將地下水位降下來(lái),至少要降到基坑底部1m以下的位置;開(kāi)挖表層,即在基坑的所在地,開(kāi)始進(jìn)行表層的挖掘工作;對(duì)稱放坡開(kāi)挖,即形成坡體后,繼續(xù)進(jìn)行土方的挖取,直至挖至基地;底板施工,是指對(duì)基坑的底部進(jìn)行平整性施工。
放坡開(kāi)挖這種施工方法是最傳統(tǒng)的施工方法,在采用這種施工方法施工時(shí),要注意不要為了施工方便,而將開(kāi)挖所得的土堆放在基坑兩側(cè)的坡頂上,在施工的過(guò)程中,如果開(kāi)挖的深度接近于安全坡度,管理人員應(yīng)不斷地進(jìn)行巡查,避免安全事故的發(fā)生,基坑的縱向坡度最好不要大于安全坡度,在開(kāi)挖完成后,還要注意在坑內(nèi)設(shè)置利于排水的溝渠。
1.2適合范圍
這種支護(hù)方法主要適用于場(chǎng)地的平坦度較高,大范圍都是開(kāi)闊平整的區(qū)域,建筑工程本身也是對(duì)穩(wěn)定性沒(méi)有過(guò)高的要求,并且對(duì)建筑物的位移也沒(méi)有嚴(yán)格的要求。
1.3優(yōu)缺點(diǎn)
這種支護(hù)方法對(duì)施工的要求低,因此只適合于地質(zhì)穩(wěn)定性相對(duì)較好的,易于實(shí)現(xiàn),并且造價(jià)低。但是這種方法的缺點(diǎn)則是開(kāi)挖與回填的土方數(shù)量特別的大,工程量大,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
2、SMW基坑邊坡防護(hù)方法
2.1施工原理
SMW基坑邊坡支護(hù)方法即勁性水泥土防護(hù)墻法。通過(guò)在水泥樁中攪入受拉力材料,受拉力材料多為H型鋼,將型鋼與水泥樁混合為一體,不但提高了型鋼的鋼度,同時(shí)控制了它的位移。采取這種型鋼與水泥混合的情況來(lái)對(duì)基坑進(jìn)行支護(hù),與單一的型鋼相比,撓度要小些,抗彎剛度則提高了20%。
采用這種方法一定要注意型鋼的變形度與攪拌樁要協(xié)調(diào),如果二者出現(xiàn)分離,則會(huì)對(duì)支護(hù)的剛度產(chǎn)生影響,造成樁體開(kāi)裂,容易產(chǎn)生大量的漏水現(xiàn)象,會(huì)對(duì)工程產(chǎn)生較大的影響。
2.2適合范圍
這種支護(hù)方法技術(shù)成熟,適用范圍很廣,對(duì)于很多土質(zhì)都比較適合。
2.3優(yōu)缺點(diǎn)
與其他支護(hù)方法相比,它對(duì)周圍地層的影響是最小的,施工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生太大的噪音,振動(dòng)小,易于實(shí)現(xiàn),使用的工期較短,并且不會(huì)產(chǎn)生太多的開(kāi)挖土方,因此,泥土污染較少。但是這種支護(hù)方法支護(hù)的剛度相對(duì)較小,并且當(dāng)基坑開(kāi)挖后,很容易發(fā)生變形。
3、土釘墻基坑邊坡防護(hù)方法
3.1施工原理
土釘墻法的普遍應(yīng)用主要是由于現(xiàn)代生活空間增大的需求,很多建筑物的地下層都會(huì)被利用起來(lái)。土體具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與整體性,它可以使基坑保持自然的穩(wěn)定性。它的施工原理是在墻體內(nèi)按著一定的密度,安去一些長(zhǎng)度固定的釘子,與墻體結(jié)合成一個(gè)整體,土與釘相互作用,對(duì)外力產(chǎn)生共同的抵抗作用,對(duì)原土的剛度與強(qiáng)度都有影響,還改變了原有土坡的形態(tài),使整個(gè)土體表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性。這個(gè)方法充分利用了土釘性能,土釘在這個(gè)結(jié)構(gòu)中主要發(fā)揮三個(gè)方面的作用:第一,形成了墻體骨架。這些土釘要具有一定的長(zhǎng)度,錯(cuò)落有致地置于墻體中,形成了它的骨架。第二,承載與加固的作用,可以使整個(gè)墻體更穩(wěn)固,承載更大的外力作用。第三,應(yīng)力的擴(kuò)散作用。由于土釘與墻體結(jié)合在一起,當(dāng)受到外力時(shí),外力就會(huì)被土釘有效地?cái)U(kuò)散與分解掉。
3.2適用范圍
這種支護(hù)方法主要適用于條件較好的地質(zhì)層,例如地下水位以上或是人工降雨以后可以形成的粘性土、粉土、松土,還適用于非松散性的砂土、卵石土等。
3.3優(yōu)缺點(diǎn)
這種支護(hù)方法的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:第一,對(duì)于其他施工不會(huì)產(chǎn)生影響。它的施工可以與其他施工同時(shí)進(jìn)行,不用單獨(dú)地占用工期。第二,施工簡(jiǎn)單,使用的設(shè)備較少,易于實(shí)現(xiàn)。第三,增加邊坡的穩(wěn)定性,可以起到主動(dòng)的固定作用,使基坑開(kāi)挖進(jìn)行過(guò)程中直面可以保持一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。它的缺點(diǎn)主要是無(wú)法控制位移,如果工程對(duì)位移的控制要求較高,這種方法是不適合的。
4、地下連續(xù)墻基坑邊坡支護(hù)方法
4.1施工原理
這種施工技術(shù)在軟土基坑支護(hù)方面是十分適用的。這種技術(shù)最早起源于西方,在20世紀(jì)50~60年代最廣泛地推廣開(kāi)來(lái)。地下連續(xù)墻是指在地下建立以鋼構(gòu)與混凝土相混合的墻體。這種技術(shù)在地鐵的修建中發(fā)揮著重要的作用。由于它形成的是一個(gè)連續(xù)的墻體,因此,具有很好的整體性,對(duì)于外力的抵抗作用也是十分有效,易在大型地下工程中使用。這種施工方法與其他支護(hù)施工方法的施工原則相同,即在施工過(guò)程中,其支護(hù)結(jié)構(gòu)一定要保證施工安全,基坑底部要始終保持無(wú)水狀態(tài),將支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形控制到一定的范圍內(nèi)。這個(gè)支護(hù)體系主要由兩部分組成:一部分為地下連續(xù)墻體,另一部分則是內(nèi)撐系體系結(jié)構(gòu)。
4.2適用范圍
這種支護(hù)方法主要適用于地質(zhì)條件差、地層組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、基坑的深度較大、周圍的環(huán)境同樣要求要有較深的基坑。
4.3優(yōu)缺點(diǎn)
這處支護(hù)方法的優(yōu)點(diǎn)主要有三個(gè)方面:第一,支護(hù)性好,也應(yīng)該是剛度較大、整體穩(wěn)定性較好。第二,可以用于超深圍護(hù)結(jié)構(gòu)和作為主體結(jié)構(gòu)。第三,它對(duì)周圍環(huán)境的影響較小,也是深度最大的支護(hù)形式。它的缺點(diǎn)主要是會(huì)產(chǎn)生泥漿污染、造價(jià)高、施工工藝要求高,再者就是開(kāi)挖后的槽壁容易出現(xiàn)塌方。
5、人工凍結(jié)基坑邊坡防護(hù)方法
5.1施工原理
這種施工方法在沿海地區(qū)應(yīng)用廣泛,它的施工原理是將支護(hù)地區(qū)的土壤凍結(jié),在施工的過(guò)程中始終保持一個(gè)凍體狀態(tài),不發(fā)生土層的滑坡,保證施工的安全。使土壤凍結(jié)主要是通過(guò)向支護(hù)部分的土壤內(nèi)注入凍結(jié)管。這種施工方法完成的支護(hù)體其強(qiáng)度是普遍墻體的10倍以下,由土壤顆粒組成的凍結(jié)體還具有良好的止水防滲功能。
5.2適用范圍
這種方法一般適用于土層含水量較高的地質(zhì)條件中,如含水里較高的地質(zhì)軟土或是砂性土等。
5.3優(yōu)缺點(diǎn)
這種支護(hù)方法穩(wěn)定性好、造價(jià)低、施工工藝低、易于實(shí)現(xiàn),并且具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。它的缺點(diǎn)則是容易因?yàn)閮雒洰a(chǎn)生變形,并且溫度升高而引起的融沉問(wèn)題不容易。
結(jié)束語(yǔ)
基坑邊坡防護(hù)施工是一項(xiàng)系統(tǒng)而又復(fù)雜性比較強(qiáng)的施工技術(shù),并且在建筑工程中也是一項(xiàng)必不可少的技術(shù),且地位日益重要起來(lái)。因此施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求,合理的進(jìn)行建筑工程基坑邊坡防護(hù)的施工,嚴(yán)格遵照其施工流程并有效控制施工環(huán)節(jié)各細(xì)節(jié)要點(diǎn),來(lái)確保施工安全穩(wěn)定性和安全性,從各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)建筑工程基坑邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制,盡量避免建筑物可能出現(xiàn)安全隱患。
參考文獻(xiàn)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):北大圖書館收錄期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CJFD)
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)