深层搅拌施工技术在土壤修复工程中的应用

2015-10-12许联朱海荣

地球 2015年7期

关键词：深层药剂土体

许联　朱海荣

（江苏地质基桩工程公司江苏镇江212001）

深层搅拌施工技术在土壤修复工程中的应用

许联朱海荣

（江苏地质基桩工程公司江苏镇江212001）

介绍南京小南化污染土修复工程施工中成功运用深层搅拌施工技术,检测达到理想的治理效果,并指出其可行性,可予以推广。

污染土修复深层搅拌检测效果体会

1　工程概况

原南京化工厂（以下简称小南化）场地位于南京市栖霞区和燕路560号，为小南化搬迁遗留场地，厂区占地面积约42公顷，所在区域为燕子矶新城区。

小南化始建于1947年，主要生产硝基氯苯系列、苯胺、RT培司、防老剂系列等产品，是以氯碱为龙头、橡胶助剂和有机中间体三大系列产品为主导的全国大型有机中间体和精细化工生产基地。南京化工厂1983年起隶属原化学工业部主管，1999年6月并入中国石化集团公司。

现在该场地内的燕子矶厂区已于2008年3月中旬拆除，所有厂房，装置设备都已运出，部分场地遗留有原辅材料等。

2　工程地质条件

场地内地层类型较复杂。各层特点：1层人工填土。2层土体为全新世沉积土层，具一定的强度，局部分布。3层属一般沉积土层，全场分布。本场地各土层岩性、结构、透水性特征及理化性质不同。从各个土壤钻孔点看，局部垂直方向上各土层不连续，2层粉质粘土和2层粉砂夹粉土在局部区域有缺失。

3　土壤污染概况

从《小南化地块污染场地修复区域概况》中：该场地919份土壤样品中检出率最高的有机污染物为氯苯，并且检出含量也较高，达到4870mg/kg，其次为1,4-二氯苯、1,2-二氯苯、苯。1,4二氯苯最高检出含量达到1760mg/kg，1,2二氯苯最高检出含量达到1310mg/ kg，苯的最高含量达到149.44mg/kg。101份土壤样品检测了13种重金属，13种重金属均有检出。除了锑、银、铊和硒之外，其他9种重金属砷、铬、铜、镍、铅、锌、铍、镉、汞的检出率均较高，砷的最高含量达到26.3mg/kg。

4　场地污染土壤清理和修复目标

污染土壤清理目标如下：①地块内土壤颜色正常、无刺激性异味；②污染土壤清理和修复执行表中的场地土壤污染物目标值。

场地土壤中关注污染物修复目标值单位：mg/kg

5　主体修复技术

在污染土壤和地下水中注入化学药剂，通过氧化反应原位氧化分解有机污染物的技术，称为[原位化学氧化技术]。氧化剂包括芬顿药剂，以及过硫酸盐药剂。本工程主要采用芬顿药剂，以二价Fe离子为催化剂，通过过氧化氢发生分解反应生成具有强氧化能力的羟自由基，其与有机污染物发生反应，分解有机物生成无害的水和二氧化碳。芬顿药剂通过各种pH调节控制芬顿反应速度和反应持续性，大幅度提高了氧化反应效率。其技术概要的说明如下：

芬顿反应药剂使用以下三种成分按30:1.5:1的比例配合：

（1）过氧化氢（双氧水）：已经使用于食品加工和医药产品等。分解后生成水和氧气。净化时使用浓度低于3.5%（标准规格）。

（2）硫酸亚铁溶液：作为食品添加剂（如水果等添加剂等）已获得认证许可。

（3）缓冲药剂：作为食品添加剂（汽水，糖果）已经获得批准认证许可。

将化学药剂与污染土壤和地下水充分混合的工艺方法是保证修复效果，控制修复成本的关键。根据各修复区块的污染情况和修复要求，采用最合理的单项工艺方法，或复数工艺方法的组合，以期达到缩短工期和最佳性价比。

6　施工流程

7　施工步骤及工艺

（1）补充调查。根据《小南化地块污染场地修复区域概况》设置补充土体调查观察取样孔。深层取样孔1米间隔取土壤，送样分析（简易分析和精密分析）。

（2）根据土体调查土体样品分析结果，确定各地层污染浓度，确定表层及深层修复药剂添加量。具体药剂添加量如下：

（3）设置药剂配制区，准备配药罐以及施工用药剂。

（4）沿场地四周设置简易隔离墙。

（5）根据《小南化地块污染场地修复区域概况》及土体调查取样分析结果显示，重污染源为浅层杂填土及地表水，为防止在后期深层搅拌施工中将污染源带入深层土体中造成二次污染，我项目部先期进行地表污染源及浅层水修复，具体修复步骤如下:

①挖机平整场地，清除障碍物。

②根据场地位置东西向设置六条沟槽（宽度3米），沟槽深度根据土层情况设定，一般2m-3m深度，

③取水样检测，确定污染浓度，试配药剂，确定药剂用量。

④在沟槽内注入药剂，利用水泵在沟槽内循环，清洗表层土体，过滤杂填土中的污染物，达到修复目的或使污染浓度降低，不至于在后期的深层搅拌施工中造成二次污染。

（6）深层搅拌施工。

①由药剂配制站按照设计要求配制药剂溶液，药液配制后通过泵送到各施工机械的药剂供给装置，以保证施工正常进行。

②按照设计要求确定搅拌桩机的搅拌点，由测量施工人员提前施放完毕，在施工点外设置参照点保障施工精度，桩位平面偏差不大于2cm。本工程使用的双轴搅拌机桩径为700mm，桩心距为500mm。双轴搅拌桩采用两搅一喷工艺，在沟槽两侧定位型钢以500mm为间距，用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。采用钻孔直径为700 mm的双轴搅拌桩机，桩间搭接20mm，药剂扩散直径取800 mm，，边界50-100mm重叠，保障药剂充分在施工区扩散。

③桩机到达作业位置，当施工场地表面过软时，采取铺设路基箱的措施防止施工机械失稳。并调整桩架垂直度偏差小于0.5%。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要做到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩机桩位进行复核，桩位偏差不得大于50mm。

④桩长控制标记，由于本工程搅拌桩桩长约为12m，因此施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。

⑤启动电动机，根据土质情况按设计速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高，下沉的速度可根据土质的软硬分别使用快、慢档，同时注意电流的变化，及时换档。当电流过大时应查清原因，避免损害转变速箱或钻杆。特别情况打不下去时应做好详细记录，以便事后采用相应措施。

⑥当钻至设计深度后，钻头反转提升同时喷药剂，边喷药剂边提升，利用钻头反转时产生向下的压力，把药剂充分喷出。提升喷药剂搅拌时不能使用快档，不论设计喷药剂量的大小，均宜选用慢档提升，保证搅拌均匀，要求每提升15 mm搅拌轴不大于1圈，提升速度每分钟不大于0.6 m，喷药剂时司机与送药剂工应集中注意力，相互配合，确保掺入比准确无误，送药剂应注意电子秤的显示，随时调整阀门，保证送药剂量的准确性、均匀性。

⑦本桩点施工完成后，经确认达到要求后，移至下一个桩点进行施工。

⑧施工顺序采用从中心向四周扩散的放射状行进方式。