石家莊市洨河污染土工程地質問題及評價

1、石家莊市洨河污染土工程地質問題及評價1、工程概況 洨河發(fā)源于鹿泉市南部的五峰山，自西北向東南流經(jīng)欒城、 趙縣，于邢臺市寧晉縣小馬村匯入槐河。 洨河生態(tài)恢復工程自五 支渠入南泄洪渠匯流口至趙縣趙州橋，全長38.373km。工程區(qū)位于太行山山前傾斜平原區(qū)，地勢西高東低，相對較平坦，地面 高程67.437.4m,堤頂高程67.240.4m。洨河為平原型河流， 河谷形態(tài)呈淺“ U字型，河床寬而淺，階地不明顯。洨河河道 斷大多為復式斷面，河道寬160m主河槽寬35m洨河兩岸發(fā)育 有牛莊溝、石家莊市總退水渠、沙河等支溝。自 70 年代后，石 家莊市和周邊工業(yè)及生活污水排入洨河，造成了洨河的嚴重污 染。2、

2、工程地質條件洨河沿線地表均被第四紀地層覆蓋， 本區(qū)域主要由以下第四 系全新統(tǒng)沖洪積 (Q 4pal) 壤土及砂土組成： 壤土： 褐黃棕黃色， 稍濕，硬塑可塑 , 含鐵錳質染色， 錳質結核，鈣質結核，表層多含植物根系，分布于工程全區(qū)，厚 度3.113.8m本層夾砂壤土及粘土透鏡體，呈不連續(xù)分布 ，厚 度 0.5 4.0m。 粉砂: 淺黃灰白色，稍濕，稍密中密，主要成分以 石英、長石為主，含云母。呈不連續(xù)性分布，在五支渠一帶未揭露此層，厚度較小，一般在 1.51.7m之間。中、粗砂：灰白色，稍濕，稍密中密，主要成分以石英、 長石，云母為主。在五支渠以下此層分布廣泛，該層厚度較大， 鉆孔未揭露層底，

3、揭露厚度 4.59.3m。壤土：褐黃黃褐色，稍密中密，稍濕濕，硬塑，韌 性及干強度中等，搖震反應中等，稍有光澤，含有機質及云母， 分布于 107 國道一帶，厚度大于 10m。洨河為季節(jié)性河流，由于河道防洪標準低，行洪能力低，如 遇暴雨易形成洪澇災害， 現(xiàn)河道常年有地表水徑流， 地表水為污 水，主要來源石家莊市工業(yè)及生活排放的污水，經(jīng)南泄洪渠、總 退水渠匯入洨河。根據(jù)勘探資料 20m深度范圍內均未見地下水， 根據(jù)附近民用井資料，地下水位埋深均在40m以下。地下水主要 賦存于第四系的松散土層中， 含水層主要為沖洪積的砂層， 地下 水位主要受大氣降水、 地下水徑流的補給， 人工抽取地下水的方 式排泄

4、。3、污染土的地質特征污染土是由干外來致污物質 （ 如城市生活用水、工業(yè)廢液、 廢渣等 ） 通過滲透等途徑的侵入 , 導致土的性質 （ 物理力學性 質和化學性質 ） 改變 , 這類土稱為污染土。 一般情況下 , 污染物 都是通過滲透作用侵入土中 , 引起土與污染物相互作用 , 而導 致土的性質改變。 液態(tài)污染物本身可以滲入土中。 固態(tài)污染物往 往由大氣降水、地表水或其他液態(tài)介質對它產生溶蝕、淋濾、然 后滲人土中。 固體污染物直接與土接觸所引起的污染影響范圍是 較小的。氣體污染物對土直接產生污染的機會更少 , 它們經(jīng)常是 散逸到大氣中 , 溶解于大氣降水中再回落到地面上 , 對土發(fā)生 影響。污染

5、土的顏色、狀態(tài)往往與正常土不同，伴有特殊氣味，地 層結構多呈蜂窩狀， 甚至出現(xiàn)局部空穴， 污染土在地質特性方面 主要有以下幾個方面的變化：(1) 顏色：污染土與原狀土在顏色上有明顯的區(qū)別，未受污 染的粘性土、土砂土顏色一般為褐一褐黃色、灰白色；污染后， 土的顏色一般為灰色、灰黑色、黑色、黃綠色和褐紅色。(2) 結構： 土在污水的腐蝕作用下產生了脹裂、 崩解等破壞， 土質變疏松，地層結構多呈蜂窩狀，甚至出現(xiàn)局部空穴。4、洨河污染原因4.1 污染物的排放 洨河已變成石家莊的一條“納污河”，它不但承載了市區(qū)300 萬人口的生活排污，還有醫(yī)藥化工為主的工業(yè)廢水。洨河的 水源主要是來自橋東、橋西、欒城、

6、趙縣、鹿泉市等污水處理廠 以及石家莊市區(qū)內未納入城市管網(wǎng)的廢污水、 城市及農村雨污混 流廢污水。污水另一主要來源來自城市排水。 城區(qū)排水包括雨水和污水 兩個部分。以京廣鐵路為界，以西雨水經(jīng)民心河西線排入洨河 ; 以東經(jīng)總退水渠和東部總退水渠最終進入洨河。 污水排放同樣以 京廣鐵路為界，以西排入橋西污水廠、以東排入橋東污水廠。城 市雨污混接嚴重。致使每年大量未經(jīng)處理的污水直接排入洨河。洨河流經(jīng) 129 座村莊和工業(yè)區(qū)，由于一些沿河居民和單位， 缺乏水環(huán)境保護意識，隨意向河道傾倒生活垃圾、建筑垃圾等， 長期堆積很容易造成河道淤積，水質惡化。4.2 河道自凈能力的降低河道自凈能力主要取決于河流的流量

7、、 流速等水動力條件和 河流生物的適度生長等因素。 由于人為傾倒垃圾， 河底淤積填高， 河床比降減小，流速減緩。河水污染，河道中大量水生生物無法 生存，河道生態(tài)平衡遭到破壞，水體自凈能力下降，造成水環(huán)境 質量系統(tǒng)的惡性循環(huán)。5、巖土工程問題分析及評價5.1 洨河污染土腐蝕等級的劃分 根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范 （GB500212001） 中的環(huán)境介質 （污染土 ）對混凝土、 鋼鐵等建材的腐蝕性評價， 綜合考慮污染土 的PH SO42-+CI-, Ca2+Mg2指標，洨河污染土主要是污水的 下滲導致土體的污染，一般屬淺層污染，局部污染層厚度可達 7m根據(jù)現(xiàn)場勘察揭露的地層分析， 將污染場地內的污染土腐

8、蝕 性劃分為三個等級。（ 1）輕微污染土 _：由粉質粘土、砂土組成，褐黃色，土 中含有污染物成分， 物理力學性質無變化或變化不明顯， 具有弱 腐蝕。（2）中等污染土： 由砂土及壤土及砂壤土組成， 青灰色濕， 可塑 -硬塑狀態(tài)，含姜石，土的物理力學指標有明顯變化，土的 性質也發(fā)生了一定變化，具中等腐蝕。（3）嚴重污染土：由砂土、壤土、粉質壤土組成，黑色， 松散軟塑 - 流塑狀態(tài)，有腥臭味，含大量有機質。具強腐蝕。地 基土的物理力學指標有較大幅度變化，土的性質變化較大。5.2 污染土的物理力學性質 通過原位剪切試驗或室內試驗獲得土的物理力學及水理性 質值， 現(xiàn)場載荷試驗獲得土的承載力特征值及變形指

9、標。污染土的結構已遭到破壞，土質被腐蝕后的生成物具有結晶膨脹性質。 土被污染后物理指標及孔隙比、壓縮系數(shù)、液塑限、粘聚力、摩 擦角等力學指標將會發(fā)生不同程度的變化。 常用確定承載力的方 法和物理力學指標， 不一定能正確反映污染土的特性， 現(xiàn)有的承 載力表和經(jīng)驗公式也不一定適用于污染土的評價。 今后應加強污 染土物理力學性質及承載力的分析、測試和確定方法的研究。5.3 判定污染土、水對金屬和混凝土的腐蝕性。5.3.1 污染土的腐蝕性 由于污染土中含有大量腐蝕性的酸堿廢液和鹽類， 對金屬和 混凝土都具有腐蝕性。根據(jù)有關勘察資料，洨河段5m以內土壤電阻率 2050Q m, SO42含量 249.7

10、mg/kg , Cl-含量 70.9 mg/kg，易容鹽總量1180.3 mg/kg , pH為8.26。土的腐蝕性試 驗成果顯示： 土對混凝土結構具微腐蝕性， 對鋼筋混凝土結構中 的鋼筋具微弱腐蝕性，對鋼結構具弱中等腐蝕性。5.3.2 地表水的腐蝕性 根據(jù)洨河地表水水質簡分析試驗成果， SO42- 含量 294.4 mg/L, HC03含量 13.88mg/L , Mg2+含量 24.1mg/L , Cl-含量 157 mg/L, pH為6.98。判定結果表明：洨河水類型為重碳酸硫酸鈉 鈣型水， 洨河水對混凝土具弱腐蝕性， 對鋼筋混凝土結構中的鋼 筋具弱腐蝕性 （判別時,由于環(huán)境水中同時存在

11、氯化物和硫酸鹽 時，CL-含量=CL-+SO42-X 0.25），對鋼結構具弱中等腐蝕性。6、洨河污染土的治理6.1 污染土的治理原則洨河水環(huán)境治理任務是整治主河槽, 結合人工濕地水質凈化 工程、清運河道內垃圾等綜合措施, 逐步修復河流自然生態(tài)系統(tǒng), 改善區(qū)域水土環(huán)境, 提高沿岸居民生活質量, 改善石家莊市區(qū)周 邊環(huán)境。洨河河道污染土分為重、中、輕度污染土,對于嚴重污 染土和中要采取合適的處理方法, 來改善污染土的工程特性提高 其地基強度； 對于輕微污染土地段一般可以不治理, 可利用河水 自凈功能,消除其污染,如有侵蝕性,則要在工程施工時采取防 護措施。6.2 污染土的治理措施6.2.1 疏浚

12、河床、清除底泥 河道底泥（重度污染土） 中的有機物在細菌的作用下易發(fā)生 好氧和厭氧性分解, 不僅使水中溶解氧水平低, 而且產生二氧化 碳、甲烷、硫化氫等氣體，是水體變黑發(fā)臭。重度污染土由于污 染嚴重，工程地質性質差，松散，含大量有機質、酸堿性物質。 徹底清除底泥就是為了防止底泥中的污染物向水中釋放形成二 次污染，疏浚河床應清除黑色富集層，徹底消除其影響。6.2.2 人工濕地水質凈化 人工濕地水質凈化工程根據(jù)洨河沿岸污水排入口位置、 結合 跨河橋的重要性和周邊環(huán)境， 充分考慮現(xiàn)階段入河水質的凈化要 求，在洨河上游衡井公路跨洨河橋兩側修建人工濕地， 進行水質 凈化處理，同時結合人工濕地植物種植，美化橋址處周邊環(huán)境。6.2.3 河道曝氣法 人工曝氣復氧是指向處于缺氧 （或厭氧 ）狀態(tài)的河道進行人 工充氧以增強河道的自凈能力， 改善水質、 改善或恢復河道的生 態(tài)環(huán)境。河道曝氣復氧一般采用固定式充氧站和移動式充氧平臺 兩種形式。 該工藝具有設備簡單、 機動靈活、 安全可靠、 投資省、 見效快、操作便利、適應性廣、對水生生態(tài)不產生任何危害等優(yōu) 點，適合于城市景觀河道和微污染源水的治理。6.2.4 水生植物凈化法 該方法是充分利用水生植物的自然凈化機能的污水凈化方 法。利用水生植物的自然凈化機能，對去除富營養(yǎng)化水體中的 TN和TP、增加水體中的溶解氧有明顯效果，并