地下连续墙在某污染物隔离工程中的应用及渗控效果

朱海峰 瞿沪然 郭艳景

(江苏华东地质建设集团有限公司，江苏 南京 210007)

0 引言

地下连续墙具有结构刚度大、整体性、抗渗性和耐久性好的特点，可作为永久性的挡土挡水和承重结构；能适应各种复杂的施工环境和水文地质条件，具有可紧邻已有建筑物施工，对邻近建筑物和地下管线影响较小等一系列的优点，所以，在城市地铁和深基础工程中得到越来越广泛的应用[1-5]。日本已经研究开发了壁厚达3.12 m，深度达170 m的超大型地下连续墙施工技术[6]。

本文将结合新疆某地下连续墙工程施工，介绍地下连续墙在地基污染物隔离工程中的应用及控制效果检测，以进一步拓展其工程应用范围。

1 工程概况

新疆某能源有限公司淖毛湖地下连续墙工程位于新疆伊吾县淖毛湖镇东南约9 km，伊淖公路以东，淖柳公路以北，向南约70 km可达伊吾县城，县城距哈密市160 km。新疆某能源有限公司化工厂在建成投产试运行期间，生产污水排放于厂区北侧原排污池内，由于原排污池防渗措施简单，部分污水下渗，使该区地下水受到一定程度污染。项目下游不远处为哈密瓜基地，其灌溉用水主要为地下雪融水，若不能圈闭地下污水而产生渗漏，将会极大影响哈密瓜基地的生产。因此拟采用地下连续防渗墙将已经受到污染的地下水体和包气带土壤进行圈闭，以达到防止污染水体进一步扩散蔓延的目的。

2 工程地质条件

根据野外钻探资料、原位测试、室内土工试验，钻孔深度控制范围内工程性质自上而下分为：

①冲洪积含土砂砾石，厚度0.5 m～1 m；

②冲洪积含土砂砾石，厚度22 m左右，渗透系数4.4×10-2cm/s～7.4×10-2cm/s，强透水；

③冲洪积砂砾石，厚度18 m左右，渗透系数为1.0×10-3cm/s～8.1×10-4cm/s，中等透水；

④砾岩，位于地表以下40 m至基岩顶板，渗透系数在9.56×10-5cm/s～1.56×10-7cm/s，微透水～极微透水；

⑤泥质砂岩，厚度1 m～2 m，弱透水。

区域内分布地下水类型有基岩裂隙水、碎屑岩类裂隙孔隙水和第四系松散岩类孔隙水三种类型：

1)基岩裂隙水在区内分布较少，主要分布基岩山区；

2)碎屑岩类裂隙孔隙水主要分布在盆地内胶结或半胶结的侏罗系及第三系层状沉积岩的裂隙中；

3)第四系松散岩类孔隙水主要赋存于冲洪积层中，这是淖毛湖盆地地下水的主要组成部分。

3 设计方案及地连墙施工

本工程采用了“先截后堵”的施工模式，在施工期间，动态监控污染因子向下游扩散，在污染因子接近下游防渗墙时，必须实现防渗墙墙体的施工，达到“堵”的目的。工程地质环境恶劣，防渗墙工程施工面临以下挑战：地处戈壁滩，地层胶结容易扰动，砂砾容易变得松散，成槽困难；砂砾地层沉渣难以清理，且槽孔较深(最深处约60 m)，刷壁清理不彻底，接头部位沉渣处理难度大；钙质地质透镜体空间分布不均、形状不一，地层胶结程度各异导致地层各部位强度不一，给施工过程中的垂直度控制带来困难；钻凿C5混凝土时，混凝土易破损或开裂影响接头防渗效果；工程地处戈壁滩深处，气候恶劣，地质条件复杂，施工组织困难。

地下连续防渗墙施工采用两钻一抓法施工，选用上海金泰SG40A重型成槽机施工槽深较浅的槽段，选用上海金泰SG60、中联ZDG500重型成槽机施工槽深较深的槽段；对于卵石层较厚的地段，选用SH-30旋挖机施工先导孔配合成槽机成槽；选用三一218挖掘机清理老障碍物及现场泥土。

抓斗纠偏系统不间断的在开挖过程中检测成槽的垂直度[7-9]，斗体上安装了用于检测槽壁垂直度的测斜仪。最终形成厚度800 mm，南北长1 216 m，东西宽753 m，沿轴线长3 213 m的闭合墙体。

4 处理效果分析与评价

地下水污染防治工程从2014年12月开始，于2015年12月完全结束。通过监测井对地下水进行取样、水质检测来判断地下水中污染物含量是否超标。在2014年5月(施工前)、2015年4月(施工开始后4个月，防渗墙未完全修好)、2016年9月(施工结束后9个月)以及2017年3月(施工结束后15个月)共进行了四次水质检查。水质检测指标为pH值、色度、氨氮含量、挥发酚含量、化学需氧量COD、含油量、高锰酸盐指数。色度采用铂钴比色法进行测量[10]；化学需氧量COD反映了水中受还原性物质污染的程度，也作为有机物相对含量的综合指标之一。化学需氧量COD用重铬酸钾法进行测量[11]。高锰酸盐指数是反映水体中有机及无机可氧化物质污染的常用指标，由消耗的高锰酸钾量计算相当的氧量[12]。

水质检测结果见表1，地下水的色度、氨氮含量、挥发酚含量及CODCr等指标降低很明显，处理效果显著。

表1 各指标均值及降低百分比

地下连续墙隔离工程施工前，水质检测pH值平均值为7.6，隔离后pH值平均值为7.4，可见水质由碱性开始向中性过渡。隔离前地下水色度平均值为78，隔离墙施工中地下水色度平均值为23，隔离施工完成9个月后，地下水色度平均值为11，降低了85.9%。受污染地下水的颜色逐渐变浅。在色度方面，达到了国家标准GB/T 14848—93地下水质量标准[13]中饮用水级别的要求。地下连续墙隔离工程施工前，地下水氨氮含量平均值为2.817 mg/L，隔离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%。挥发酚含量平均值从隔离前的14.15 mg/L降到了工程结束后的0.005 mg/L，挥发酚含量降低了近99.9%。

2014年5月、2015年4月水质检测时，测定了水中的化学需氧量COD，平均值分别为306.0 mg/L和17.6 mg/L，防渗墙工程还未完全完工化学需氧量COD就已经降低了94.2%。2016年9月、2017年3月未测量化学需氧量COD，而测量了高锰酸盐指数，大小分别为1.377 mg/L,1.233 mg/L，已经达到了Ⅱ类地下水质量。

防渗墙工程开始前，地下水含油量平均值为0.997 mg/L，防渗墙工程开始后4个月，地下水含油量平均值为0.078 mg/L，降低了92.2%。

对比GB/T 14848—93地下水质量标准[13]中的地下水质量检测指标，隔离墙施工前，地下水为Ⅴ类；防渗墙工程结束后9个月时的水质检测显示，除了挥发酚含量外，其他检测指标已经达到Ⅲ类地下水(饮用水)的要求，防渗墙工程结束后第13个月，检测指标完全达到Ⅲ类地下水的要求。可见地下连续防渗墙工程十分有效地阻止了污染物的扩散，改善了当地地下水的质量，地下水污染治理效果达到预期要求。上游防渗墙施工完毕后，截断了污染区的地下水补给。在污染因子抵达下游防渗墙前，完成了防渗墙的施工，阻止了污染物的扩散。

5 结语

结合新疆某地下连续墙工程施工，介绍地下连续墙在砂砾地基污染物隔离工程中的应用，得到以下结论：

1)地下连续墙具有结构刚度大、整体性、抗渗性和耐久性好的特点，可用于地基污染物隔离工程。

2)本污染场地污染物有挥发酚、氨氮和石油类等物质，施工前与施工后的水质监测结果表明，地下水色度降低了85.9%，地下水氨氮含量降低了99.1%，挥发酚含量降低了近99.9%，地下水水质由原来的Ⅴ类变为Ⅲ类地下水，达到饮用水级别，污染场地隔离效果显著。

3)以“先截后堵”的施工模式，科学、合理的组织施工，地下连续墙作为防渗墙效果显著，有效地阻止了污染物的扩散，改善了地下水的质量指标，达到了预期的目标。

参考文献:

[1] 徐杨青,刘国锋,盛永清.深基坑嵌岩地下连续墙隔渗效果分析与评价方法研究[J].岩土力学,2013(10):2905-2910.

[2] 胡玉禄,张景康,胡红文,等.纯粘土地下连续墙技术在污染防渗治理工程中的应用[J].中国地质灾害与防治学报,1999(2):92-96.

[3] 丛蔼森.地下连续墙治理地下水污染[J].地质与勘探,1997(1):59-64.

[4] 秦效启.地下连续墙设计上的几个问题[J].建筑结构,1976(1):43-49.

[5] 罗云峰.地下连续墙成槽施工中的泥浆性能研究和探讨[J].岩土工程学报,2010(S2):447-450.

[6] 周 俊,谭跃虎,李二兵,等.地下连续墙设计及施工发展研究与展望[J].施工技术,2015(S2):21-27.

[7] 马守明.连续墙抓斗挖掘设备及工艺[J].探矿工程(岩土钻掘工程),1995(3):33-37.

[8] 吉 倩.地下连续墙液压抓斗施工工法[J].建筑机械,2012(23):119-121.

[9] 卢忠汉.地下连续墙及其成槽设备[J].中国港湾建设,1999(4):40-44.

[10] GB 11903—89，水质色度的测定[S].

[11] HJ 828—2017，水质化学需氧量的测定重铬酸盐法[S].

[12] GB 11892—89，水质高锰酸盐指数的测定[S].

[13] GB/T 14848—93，地下水质量标准[S].