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9.3.5截留墙及沟渠
(1)有效区域及边界定义
截留井及沟渠通常对可原位或异位迁移影响潜在风险受体的特定区域污染地下水有效。竣工图及与工程建设相关的图纸有助于判断井或沟渠的安装。
(2)设计组成
截留井的设置要包含最大范围内的污染羽,通常情况下单个截留井或截留井组可用于原位或异位修复;截留沟渠(不管开放或封闭)是用来截住线性、非渗透沟渠中的污染地下水,截留沟渠将地下水导流绕过位于含水层单元的地块或者将地下水导向修复系统如渗透反应墙。
(3)材料选择
建设材料必须与关注污染物相容,且满足当地规范准则的相关要求。
(4)处理系统
污染地下水的收集及处理是截留井系统的组成部分。污染地下水在重力作用下,并不能避开潜在风险受体,这种情况下截留沟渠就涉及到污染地下水修复工作。除了抽水管和收集管外,也可去除地下水中的关注污染物(汽提法、颗粒状活性炭吸附等)并通过排水口排泄。
(5)安装事项
对于截留井来说,安装事项包括井的数量及位置,钻井方法、井深、筛孔间隔、井屏及套管材料、直径,筛孔大小、钻井流程及表面处理等。对于截留沟渠来说,其安装事项包括开挖方法、规模(长度、宽度、深度)、回填物质及颗粒大小。对于上述二者来说,安装信息包括抽水泵大小、类型、连接、安装深度及收集管材料及测试。
(6)泥浆墙
a)有效区域及边界定义。泥浆墙可以接触建筑物低于水准面的部分及其他潜在风险受体,污染地下水在通过截面时才发挥其控制效率。竣工图、建设相关的图纸有助于定义有效边界。需要标记地块下存在泥浆墙。泥浆墙主要针对位于非承压含水层中污染地下水的水流控制,不适用于承压含水层或基岩。基岩裂缝使得污染地下水垂直迁移,从而污染深层地下水。
b)设计组成。泥浆墙是开挖一条窄小沟渠,并将非渗透泥浆,如开挖土与膨润土的混合物进行回填。如果泥浆墙包含整个污染羽,就需要在泥浆墙中设置一个或多个地下水修复井,一定数量的恢复井可用来维持内部的水力梯度,减少泥浆墙内部的水力堆积并避免关注污染物穿过泥浆墙。
c)规模、材料要求。泥浆材料至少要降低10-15cm才能放置在沟渠中。泥浆的相对渗透率大约为1E-05cm/s,固化后的无侧限抗压强度UCS至少为103.4kPa。
①渗透率。硅酸盐水泥含量越高,泥浆混合物的渗透性就越大,在加水形成沉陷的过程中,孔隙大小也随混凝土收缩-膨胀势能的增大而增大。其他物质的添加能够降低泥浆渗透性,但是会增大运行成本。泥浆墙应该成层放置在渗透性较小的基底中,避免形成支路(地下水沿着高渗透性土壤迁移并绕开泥浆墙)。
②无侧限抗压强度UCS。混凝土含量越高其UCS值也越大,但是高含量混凝土也会降低泥浆墙的弹性,在冲击或剪切负荷作用下会产生裂缝。
d)处理系统。如果泥浆墙中设置一个或多个恢复井,需要收集并处理污染地下水。
e)安装要求。在安装过程中,需要确定泥浆墙的安装深度和规模大小。另外还需要对回填材料的渗透性及UCS进行现场试验。泥浆墙建筑方法包括以下几种。
①土壤-膨润土墙SB。SB墙回填材料是开挖土壤与混凝土的混合物,其低渗透性主要来自开挖土壤中的天然粘土及膨润土。SB墙中膨润土含量与天然粘土含量成反比,其渗透性可达到1E-06cm/s~1E-07cm/s。这种墙成本较低,开挖土可被充分利用。
②混凝土-膨润土墙CB。CB墙是硅酸盐混凝土与膨润土的混合物,形成一种类似粘土的泥浆,其渗透性大小与混凝土、膨润土及混合物中粉煤灰含量成正比,同时要低于SB墙的渗透性。由于地块条件限制或无法得到合适的用于SB墙的膨润土材料时,可采用CB墙。CB墙同样适用于高渗透性、局部松散的地块。CB墙能填补砂层或卵石层土壤中的大部分孔隙,从而阻断污染地下水迁移。
③土壤-混凝土-膨润土墙SCB。SCB墙是最近发展泥浆墙技术,结合了SB和CB墙的工程特点,目的是实现较小的渗透性及较大的强度,其建设过程与SB墙类似,将混凝土加入到土壤-膨润土的混合物中以提高墙体强度及弹性。一般其渗透性为1E-06cm/s,UCS强度为1379kPa。
④塑性混凝土分界墙PCC。塑性混凝土是强度稍小、含有少量膨润土的混凝土,塑性混凝土能快速膨胀从而防止土壤沟渠及墙体底部积聚沉积物的坍塌。
PCC墙是利用砂土或粉煤灰对相互连接的面板进行施工,使连接处密封良好。
⑤深层土混合墙DSM。DSM分界墙是混凝土和膨润土的混合物,其强度与渗透性与SCB墙类似。但是考虑到水泥浆的施工性,DSM泥浆要以液体方式建设而非固体。
9.3.6可渗透反应墙
(1)有效区域及边界定义
PRB墙通常在整个受污染地下水横截面有效,可能会接触建筑物的部分地下基础或其他潜在的接受体。图纸记录、施工记录或其他描述性记录可记录PRB墙的位置、建筑细节。
(2)部件设计
PRB墙通过可渗透材料或半渗透性材料回填到沟渠中,使回填材料与地下水中的关注污染物反应,达到移除或降解挥发性有机物、半挥发性有机物或重金属的目的。
(3)尺寸和材料说明
建筑PRB墙的基质取决于需要处理的关注污染物,基质包括混有铁屑的土壤、泥煤苔、氧化/还原材料、络合剂、零价粘接材料、颗粒活性炭(活性炭)或生物反应泥浆。沟渠的宽度或深度根据受污染地下水关注污染物的浓度及安装寿命要求确定,一般高体积的基质不一定能保证较长的PRB的寿命。
(4)处理系统
PRB是一个处理系统,受污染地下水从PRB墙的地下水流向上游进入PRB,处理后的地下水通过PRB墙则从下游流出。
(5)安装说明
按照如下提供的内容考虑PRB的安装。
埋入式安装—埋入式安装时一次性的PRB安装方式:在沟渠中回填化学或生物反应材料,在极端的条件下考虑工程性能,否则沟渠中不再补充或替换新的回填材料。
替换式安装—替换式安装也称“盒式安装”,设施包括类似割缝槽或拦截井装置,将反应基插入盒内处理受污染地下水。
漏斗和门安装—漏斗和门装置包括一个不透水阻隔墙(如泥浆墙)和一些选定的门,使受污染地下水通过“漏斗”被动修复。泥浆墙必须经过渗透测试证明是不渗透的,或使用专业的细菌或高碳飞灰进一步降低其渗透性,以确保没有受污染地下水从门的旁路通过。
9.4性能监测和维护
9.4.1渗流阻隔
一次性安装的渗透阻隔墙不需要操作和维护,每个类型的渗透阻隔墙需要考虑的问题如下。
(1)帷幕墙。通过监测设置在帷幕墙地下水流向上游及下游的监测井水位,来监测帷幕墙的性能。在设计阶段,需根据监测的地下水水位等值线,确定地下水流向连续远离已确定的潜在受体和任何新的受体。
(2)膜。加入膜安装在下面,需要进行检查。如果临近建筑的开挖导致膜破坏,则需要进行维修或更换。
9.4.2装置密封线
地上任何装置密封线都应该检查评价密封的连续性及完整性,如果安装的有泄露检查传感器,应该检查传感器的运转是否正确。
9.4.3收集井和沟渠
如果安装的有泵和处理系统,其运转应该定期检查。定期收集并分析地下水样品,评价系统运转效果及是否需要继续运行。为了维持地下水收集率可以补建收集井。
9.4.4泥浆墙
监测泥浆墙上、下游的地下水监测井的地下水水位评价泥浆墙的效果。在设计阶段,需根据监测的地下水水位等值线,确定地下水流向连续远离已确定的潜在受体和任何新的受体。如果安装的有泵和处理系统,应该定期检查其运行。定期收集分析地下水样品评价系统运转效果及是否需要继续运行。为了维持地下水收集率可以补建收集井。
9.4.5渗透反应墙(PRB)
如果受污染地下水要求采用PRB(即被动修复地下水中低维护和高效率的修复方法)进行原位修复,无需考虑地上设施、主动泵和相关的处理费用。盒式PRB的设施更换需要适度的运行、管理成本,同时截止阀和管道的连接也增加
技术的成本。漏斗和门装置必须进行彻底测试确保防渗墙的不渗透性。未受污染的地下水从门旁通过,门内为需要修复的污染地下水,这些都需要远期规划及工程研究。
10对土壤或地下水室内蒸汽入侵阻隔的设计施工及维护
10.1简介
污染土壤、地下水中的有毒有害气体挥发至室内空气导致的健康风险得到越来越多的关注。本章介绍了防止污染土壤和地下水中气体挥发至室内空气的阻隔措施。
10.2风险管控目标及现有技术
10.2.1控制目标污染地块上,室内关注污染物气体浓度超过可接受的风险值时,一般具有以下特征:①关注污染物气体必须接近建筑物地基;②存在至少一条进气通道;③存在驱动力使得关注污染物气体进入通道中。一种有效的阻隔措施要能除去上述一种或多种途径,才能防止关注污染物气体进入建筑物内或使关注污染物气体浓度降低到可接受水平。
10.2.2可用技术
降低室内关注污染物气体浓度的方法主要分为两类:防止关注污染物气体进入建筑物和除去已经进入到室内的关注污染物气体。大多数情况下前者是最佳方法。
(1)进气预防
防止关注污染物气体进入室内的技术包括:①密封土壤气体进气通道;②设置被动的气体屏障;③建筑增压系统(减少或逆转气体进入的驱动力);④土壤减压系统,能在气体进入建筑物前进行有效稀释或驱散。土壤减压系统包括地下平板减压方法、块墙/干墙减压方法等。除了上述方法,直接抽气是防止关注污染物进入的有效方法,抽气产生的负压能将土壤中气体去除。
(2)室内关注污染物去除
去除室内关注污染物的方法有①室内通风;②室内空气清洁(吸附剂、气体洗涤器、光触媒氧化等)。
10.2.3可用技术性能
很多情况下,需要去除99.95%的关注污染物才能达到可接受风险值水平。对于目前可用的去除技术来说,上述目标很难达到。经验表明,采用封闭进气通道的方法很难去除超过80%以上的关注污染物,去除率一般仅为30%-90%;室内加热通风技术去除率一般不超过75%;建筑物底板加压和土壤减压能使关注污染物气体浓度大幅度下降,保持整个建筑物处于正压状态,但并不能有效防止关注污染物的进入,对位于地基以上的区域加压(较难操作)能有效防止关注污染物气体进入。
(1)如果必须实现关注污染物去除率超过80%,可以采用土壤减压系统方法。土壤减压是迄今为止已得到证实的最有效的室内关注污染物去除方法,其去除机制包括:①逆转驱动力方向,使空气由室内向土壤运动;②稀释土壤气体中
关注污染物的浓度。本章重点介绍了土壤减压系统设计、施工、监测及维护事项。
(2)如果关注污染物去除率较低就可以达到风险管控目标,可以考虑其他技术,如室内热通风、封闭进气通道或土壤通气等。对于新建筑物来说,可使用被动屏障法;对于存在土壤暴露的狭小空间的建筑物,可采用子膜降压系统。
10.3设计与建设注意事项
10.3.1设计概况
设计参照5.2一般规定进行。
延伸阅读:
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