1130截污项目工程的质量安全控制.docx
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1130截污项目工程的质量安全控制
截污项目工程的质量安全控制
摘要:
本文以深圳石岩水库截污工程为例,介绍了石岩水库的基本概况,并着重讲述了石岩水库截污工程的主体工程及质量控制,并提出了质量和安全控制措施。
关键词:
截污工程;管道施工:
沟槽回填;质量
1、概述
石岩水库位于深圳市宝安区石岩街道辖区西北角,是深圳市四大水库之一,也是宝安区最大的饮用水源之一。
自1960年3月建成并开始蓄水运行以来,石岩水库一直发挥着积极作用,目前年供水量约2.3亿m3,已经成为深圳市至关重要的城市供水调蓄库体,对宝安区的社会稳定、经济发展、防洪和居民生活起着举足轻重的作用。
近年来随着石岩街道社会、经济的快速发展和人口数量的急剧增加,石岩河等6条入库支流污染日益严重,水质劣于地表水Ⅴ类水质标准,尽管水库流域范围已建成了石岩排污管网、石岩河截污工程、石岩河人工湿地等多项污染治理设施,采取过多次水污染专项治理工作,改善效果不明显,一直未能扭转受污染的趋势,水库水质不容乐观。
石岩水库的水质改善是一个涉及面广、影响因素多的系统工程,造成污染的原因众多,主要有截污干管未能覆盖全流域外、截流倍数小、雨季污水溢流、生活垃圾乱丢等原因,但开展石岩水库截污工程是解决水库水质量的重要保障,能有效削减入库污染负荷,保障饮用水源安全和人民身体健康。
2、截污工程主要工程任务及规模务和规模
2.1项目的主体工程
石岩截污工程项目的工程方案为建设水库东、西岸两个截污系统,东岸污水截流后转输排往茅洲河,西岸污水进入前置库处理后排入石岩水库。
其中东岸系统采用隧洞方案,主要对王家庄溪、石岩河、深坑坜水和白坑窝水四条入库支流进行截排,截排隧洞长3663m,截排能力为20m3/s,并建设一座30万m3调蓄库;西岩系统主要对麻布水和运牛坑水进行截排,分别设置2万m3前置库和1万m3/d湿地处理系统。
根据工程设计委托书要求,在石岩水库流域管网系统完善和雨污分流实施前,对库区进行必要的污水截排,拦截雨季入库污染负荷、解决初期雨水带来的污染、控制流域范围内突发污染事故带来的污染。
以期尽快扭转石岩水库水质污染的局面,改善市民关注的饮用水源问题,保障相关地区经济、社会、环境的协调发展。
本次工程按水库东、西岸分别建设截污系统,东岸污水截流后转输排往茅洲河,西岸污水进入前置库处理后排入石岩水库。
其中东岸系统采用隧洞方案,主要对王家庄溪、石岩河、深坑坜水和白坑窝水四条入库支流进行截排,截排管涵长3841m,截排能力为20m3/s,并建设一座30万m3调蓄库;西岩系统主要对麻布水和运牛坑水进行截排,分别设置1.6万m3前置库和0.6万m3/d湿地处理系统。
2.2工程布置及建筑物
主要建筑物为2级(包括截污口、隧洞进口控制闸、输水隧洞、输水管道等),次要建筑物为3级(包括管养道路及附属设施),临时性建筑物为4级。
表1.5-1主要建(构)筑物一览表
序号
名称
规格
结构
单位
数量
备注
1
王家庄溪截污闸
10×4.5m,地下深6.35m,地面高3.92m
钢筋砼
座
1
闸前沉砂池35.8×7.5m
2
石岩河截污闸
四孔12m,两孔9m
钢筋砼
座
1
3
截污工程管理站用房
1200m2
钢筋砼
座
1
4
深坑坜截污箱涵进口闸
67.1×9.6m,地下深7.5~11m,地面高6.7m
钢筋砼
座
1
闸2×1.3m
5
调蓄库隧洞进口闸
69.5×9.6m,地下深7.5~12m,地面高6.7m
钢筋砼
座
1
闸2×1.3m
6
东岸调蓄库
30m3
座
1
7
东岸调蓄库土坝
坝长394m,坝顶宽5m坝高7.5m
座
1
8
白坑窝截污闸
4×4.5m,地下深5.8m,地面高3.92m
钢筋砼
座
1
闸前沉砂池35.8×5.5m
9
东岸截污箱涵XH1
3.5×3m
钢筋砼
m
1530
10
截污隧洞SD1
D3000mm
钢筋砼
m
963
11
库角隧洞连通箱涵
3.0×3.0m
钢筋砼
m
235
12
截污隧洞SD2
D3000mm
钢筋砼
m
1113
13
隧洞出口箱涵
6.0×3.0m
钢筋砼
m
108
14
隧洞出口污水收集池
3.8×3.8,深6m
钢筋砼
座
1
15
深坑坜排洪箱涵
三孔4×3m
钢筋砼
座
1
16
库湾保护林与调蓄库连通箱涵及控制闸
三孔4×2.5m
钢筋砼
座
1
17
麻布水前置库
16000m3
座
1
18
麻布水污水提升泵池
3.1×3.2m,深3.95m
钢筋砼
座
1
19
麻布水生态砾石床
26.2×20m,深3m
钢筋砼
座
1
20
麻布水湿地
17106m2
座
1
21
麻布水稳定塘
20082m2
座
1
22
运牛坑水前置库
16000m3
座
1
23
运牛坑水提升泵池
3.1×3.2m,深3.95m
钢筋砼
座
1
24
运牛坑水生态砾石床
26.2×20m,深3m
钢筋砼
座
1
25
运牛坑水湿地
3200m2
座
1
26
运牛坑水湿地
11650m2
座
1
2.3主体工程施工
2.3.1石岩河截污闸施工
石岩河截污挡水库基础面积大,有较大淤泥层,挖土采用人工挖土,自卸汽车运土的方法。
基坑底部周边预留排水沟和侧墙立模空间。
脚手架建议采用多功能腕扣式钢管脚手架。
垂直运输设施建议采用塔式起重机,并配以井字架垂直提升架。
钢筋采用加工厂制作、现场绑扎的方法。
砼采用商品砼,搅拌车运输,人工插入式振捣器平仓振捣。
2.3.2埋管施工
采用挖掘机挖土开槽,自卸汽车运土的方法。
管线在部分地段受河岸制约,基坑开挖不能按要求放坡,对这些管线基坑开挖采用打钢板桩进行临时支护。
管道的铺设应在沟底标高和管道基础质量检查合格后进行,管道沟槽回填分两次进行,在管道安装施工完成后,用砂土或符合要求的原土回填至管道顶部设计高程,按要求夯实,然后按规范要求进行闭水试验,达到要求后,再进行上部土方回填。
2.3.3隧洞施工
本工程有两处隧洞,东岸调蓄库~水库库角(石岩湖水厂)段(SD1)隧洞长963m,水库库角(石岩湖水厂)~茅洲河段(SD2)隧洞长1113m。
东岸调蓄库~水库库角(石岩湖水厂)段隧洞和水库库角(石岩湖水厂)~茅洲河段隧洞拟采用新奥法施工。
隧洞开挖采用钻爆法,支护采用锚喷支护。
锚喷支护既是施工安全的保障措施,也是永久性支护的一部分。
根据在围岩变形情况适时进行模注砼二次衬砌施工。
1.10工程管理
为了保证工程能够正常运行,发挥截排污染物效益,保护好石岩水库水质,应成立专门的管理机构,负责截排工程相关设施的日常管理。
建议本管理机构纳入石岩水库管理处,统一由石岩水库管理处管理。
本工程主要管理内容包括:
截污系统技术档案管理、水质与水位监测、工程管养与维护以及调度运行管理等。
本工程管理范围为:
石岩水库截污工程东岸截污控制闸、截污管线、调蓄库、西岸前置库湿地等设施。
本工程管理机构的设置主要由截污控制闸管理处、调度中心、管养所三大部分构成。
管理人员合计30人,在必要时管理单位可雇佣临时工作人员若干名。
图2.2-1石岩水库清淤工程泥库设施施工平面布置图
5.1工程任务和目标
工程任务:
根据工程设计委托书要求,进行库区截污,拦截雨季入库污染负荷,尽快扭转石岩水库水质污染的局面,改善市民关注的饮用水源问题,保障相关地区经济、社会、环境的协调发展。
功能定位:
石岩水库流域管网系统完善和实现雨污分流前,对入库支流进行必要的污水截排;控制流域范围内突发污染事故带来的污染;解决初期雨水带来的污染。
保护对策:
水库分东、西片区建设石岩水库截流工程,拦截入库污水。
东片区石岩河、王家庄溪、深坑坜、白坑窝通过调蓄库、截排工程,防止入库支流污染物随地表径流汇入水库,混合污水通过截排隧洞导出库区外;为充分利用雨水资源,将水库西岸支流麻布水、运牛坑水截流收集、处理达标后,回归水库。
9.4主体工程施工
9.4.1土石方工程
土方开挖工程若场地开阔,可采用放坡开挖,若场地狭窄则采取支护措施。
土方填筑应分层均匀填高,根据场地条件采用机械碾压或夯实,分层厚度根据压实机械情况确定。
干砌石和浆砌石均要求块石质地坚实,砌筑时应垫稳填实,浆砌石应坐浆密实。
9.4.2沟槽开挖
施工方法:
采用挖掘机挖土开槽,自卸汽车运土的方法。
先用挖掘机挖土至距设计槽底以上20~30cm止,然后改用人工清底至设计高程,有地下障碍的地方采用人工挖槽,不得使用挖掘机。
部分管道用于回填的部分沟槽开挖土沿管线一侧放置,部分段管道开挖土须先运到临时碴场堆放,埋管回填后余土运往弃碴场。
施工降水:
对于管道位于地下水位以下的,为有效地控制地下水,采用双侧排水沟,每50米设一集水井降水,当水位降至槽底0.5米左右再进行基础施工。
集水井比排水沟最低点深0.5米,用干砌砖井,并设专人疏通。
9.4.3隧洞工程
隧洞总长2076km,圆形断面,断面尺寸3m(直径),隧洞共计开挖土石6.5万m3,衬砌混凝土2万m3。
东岸调蓄库~石岩湖厂前方库角段SD1、石岩湖厂前方库角至茅洲河段(SD2)隧洞施工采用新奥法。
采用轻便轨道平车出碴,施工所需的风、水、电系统都要齐全。
隧洞贯通后才进行衬砌。
地质条件特别不好的地段,可采用分段喷锚支护、分段衬砌的施工方法。
废碴运到东岸调蓄库和前置库湿地筑坝。
SD1隧洞长963m,SD2隧洞长1.113km,隧洞采用圆洞型,洞径3000m。
(1)施工方法
SD1、SD2隧洞拟采用新奥法,开挖采用钻爆法,支护采用锚喷支护。
锚喷支护既是施工安全的保障措施,也是永久性支护的一部分。
在围岩变形基本稳定后进行模注砼二次衬砌施工。
SD2与公明供水调蓄工程隧洞交叉位置左右20m的范围内要求采用静态光面爆破法,不允许超挖,成岩面验收资料及时完整归档。
(2)土石方开挖作业
由于本工程隧洞断面比较小,拟采用手风钻钻孔开挖,人工装碴,有轨出碴。
(3)支护、衬砌
支护一般采用锚喷支护,喷射砼用5m3/h的新型转子喷射机,二次模注砼采用全断面钢模台车。
(4)施工通风
本工程的设计工作面独头长度在1.2km以内。
正洞工区独头通风长度大于500m的工段采用长轴短压的混合式通风,小于500m的区段则采用吸出式通风。
各支洞的通风采用压入式通风。
(5)施工给排水
向洞内工作铺设φ100供水管。
由于隧洞纵坡很缓,施工时无论顺坡还是反坡,洞内水均需采用机械排水措施。
首先把洞内水分段集中用潜污泵排至洞外处理池处理,经过滤沉淀及消解后可作施工用水或直接排至下游。
9.4.4调蓄库土坝施工
坝体土料填筑要求:
1)心墙土料
据《碾压式土石坝设计规范》规定,3级坝的压实度应为92%~98%,本设计取95%;施工填筑含水控制在最优含水率的-2%~+3%偏差范围以内;心墙土料防渗要求压实后渗透系数应小于坝壳透水料的50~100倍,并小于1×10-5cm/s。
心墙土料满足防渗要求得设计干密度应达到为1.60g/cm3。
2)坝壳强风化料
坝壳强风化料以块石为主,夹有砂和粘性土,填筑要求按压实度控制,要求压实度不小于95%。
3)反滤、过渡料
反滤料为粒径小于5mm的砂料、过渡料为粒径小于80mm的砂砾料,填筑相对密度均不小于0.75。
4)堆石棱体
堆石料可用料场弱风化料,填筑标准采用孔隙率为设计控制指标,孔隙率在20%~28%之间。
坝体施工要求:
坝体采用碾压式粘土心墙土石坝,坝体施工流程为:
坝基开挖——坝基处理——各区填筑同步上升。
坝址处地层主要由残坡积粉质粘土、全风化、强风化、弱风化花岗岩构成,局部有人工填土及冲洪积层(粉土层、粉细砂、中粗砂等)、淤泥等。
坝基开挖主要是将坝基下面的人工填土、淤泥层、冲洪积粉细砂全部清除,将表层5.0~6.0m厚度范围内的淤泥层、残坡积、冲洪积砂层及全风化土清除。
大坝基坑开挖遵循自上而下、分层开挖的原则,岸坡较缓时可分层开挖,岸坡较陡时,不易分层开挖,要采用由上到下逐层开挖。
清理采用人工配合1.2m3挖掘机、220HP推土机自上而下进行植被、表土清理,清理土料由3m3装载机装18t自卸汽车拉运至弃渣场指定地点堆放。
土方开挖施工采用1.2m3挖掘机、3m3装载机配18t自卸汽车拉运至弃渣场有序堆放。
基坑排水:
大坝基坑土方开挖时,由于开挖位置的不断变化及开挖高程的交替降低,无法采用固定的抽水装置抽排基坑渗水,根据这一实际情况,在开挖坝基时采用临时集水坑中放泵抽排,集水坑随着开挖位置的不断变化作适当调整。
坝体填筑包括粘土心墙及坝体其它填料施工,均可采用18t自卸汽车从料场直接拉运上坝。
自卸汽车运料上坝后采用后退法卸料,TY220推土机及时平整,粘土心墙用凸块振动碾碾压,坝体用振动碾碾压。
反滤、过渡层采用小型振动碾压实。
碾压遍数及铺筑厚度由现场碾压试验确定。
岸坡等边沿部位应采用夯板或斜坡振动碾夯实。
坝体填筑施工质量标准:
粘性土、强风化填筑料的压实度不低于95%,粒径小于5mm的反滤砂料及粒径小于80mm的砂砾过渡料,其填筑相对干密度不小于0.75。
坝体填筑工作面在下雨天要用塑料布进行覆盖。
9.4.5箱涵工程施工
东岸截污箱涵(XH1)断面尺寸3.5×3m,截流隧洞在过东岸调蓄库段(XH2)和石岩湖水厂前水库库角段(XH3),采用3×3m箱涵。
东岸截污箱涵(XH1)挖土方量136137m3,挖淤泥量25819m3,填方112501m3,基槽开挖采用1m挖掘机,弃土就近堆置在基槽旁边,以便于回填。
东岸调蓄库段箱涵XH2挖方量50232m3,填方41400m3,基槽开挖采用1m挖掘机,弃土就近堆置在基槽旁边,以便于回填。
混凝土泵将混凝土送入仓面,用平板振捣和插入式振捣器捣实。
水库库角段箱涵(XH2)挖方量31725m3,填方27965m3,基槽开挖采用1m挖掘机,弃土就近堆置在基槽旁边,以便于回填。
混凝土泵将混凝土送入仓面,用平板振捣和插入式振捣器捣实。
9.4.6茅洲河护坡施工
河道护坡采材料采用石笼护坡、三维排水生态袋和土工垫植草皮护坡多种型式。
其中石笼护坡、三维排水生态袋施工时,应遵循设计人员及材料供应方现场技术人员的指导下进行施工。
主要水工材料要求:
石笼挡墙的格网网箱孔眼及护坡格网网垫孔眼采用80×100mm,格网材料为热镀10%铝锌钢丝,外涂聚酯膜,网丝直径2.7mm,边丝直径3.2mm,涂膜后直径分别不小于3.7mm和4.2mm。
热镀10%铝锌钢丝须提供国家级实验室--盐水喷雾试验(GB/T10125)1000小时以上的试验报告。
其中镀层的腐蚀量不得大于170g/m2。
聚酯膜试片性能符合GB\T1040标准规定,其检测项目满足拉伸强度≧15Mpa、伸长率≧160%的要求。
填充石料(碎石或卵石)的粒径,挡墙格网网箱应控制10~25cm粒径的达到80%以上,护坡格网网垫应控制10~15cm粒径的达到90%以上,并用较小粒径的碎石填充孔隙。
生态袋材料握持抗拉强度为335N,等效孔经O95为0.2。
其中生态袋采用现浇砼压顶时,砼要嵌入土层中,使砼与边坡土体或挡墙顶部牢固结合,表面应高于地表一定高度,确保植草土体不塌滑。
砌石要求:
包括浆砌石挡土墙、砌石排水沟等。
采用M10水泥砂浆砌筑,浆砌石必须采用座浆法施工。
砌石料的选取及砌筑应严格遵照《堤防工程施工规范》(SL260-98)中有关砌石的施工规范进行施工。
砼采用商品砼,采用抗硅酸盐水泥拌制砼。
混凝土所用水泥品质应符合国家标准。
(6)设备安装及调试:
委托有资格的专业厂家完成;水闸的机电设备预埋件的加工和埋设严格按照所定设备尺寸,按照施工技术要求和相关规程规范进行。
9.6施工总布置
主体工程施工:
东岸截污管线和东岸调蓄库部分、截污控制闸和截排工程管理站、麻布水前置库湿地、运牛坑前置库湿地、茅洲河生态改造段,各为一个施工区。
其中东岸调蓄库与截污管线为一个工区。
管理站施工:
可以与截流闸施工同步进行。
根据该工程特点,对工程做如下安排:
(1)平整场地,制造工程施工的首要条件,为工程施工提供便捷的交通通道及材料堆放场所。
(2)碴场据初步考察,隧洞弃碴、箱涵弃土和泥库淤泥选择运往宝安机场填海,运距15km。
(3)隧洞施工部分,该工程将存在大量的隧洞是施工,并且在施工过程中不影响其他工种的施工,因此,隧洞施工作为本工程实施的关键工序。
(4)根据深圳降雨情况,在枯水季节进行建闸工作及箱涵埋设,进行土提及其他水利工程的建设。
(5)恢复水土保持工程和绿化工程。
其他工程扫尾工作。
12工程管理
12.1管理机构
管理机构:
为了保证工程能够正常运行,发挥截排污染物效益,保护好石岩水库水质,应成立专门的管理机构,负责截排工程相关设施的日常管理。
建议本管理机构纳入石岩水库管理处,统一由石岩水库管理处管理。
管理机构要力求精简、高效,在提高管理自动化水平的情况下,充分满足工程安全和文明生产的目的。
石岩水库截污工程完工后,将新增加壅水建筑物、输水管道等工程设施,根据相关标准、规范,共需增加人员30个人负责日常管理(主要为技术人员),负责水质、水位监测和工程管养与维护等。
在必要时管理单位可雇佣临时工作人员若干名。
12.2工程运行管理
石岩水库截污工程管理站主要任务主水质、水位监测、清渣清砂和工程管养与维护等。
截污闸在正常情况下处于常开状态。
本工程采用自动水质监测仪、自动水位记,通过水质监测仪自动测定水质,并将监测数据传送到管理站中控室。
除进入隧洞前的两个闸不受水质变化的影响外,王家庄、石岩河、白坑窝、麻布水、运牛坑水控制截污闸由测定的水质控制启闭。
运行方式如下:
(1)王家庄溪:
设置自动水位计,COD在线监测仪,氨氮在线监测仪,同时实施监测,正常状态下,王家庄溪截污闸处于关闭状态,旱季河道污水流过限流管道排到人工湿地处理,当王家庄溪来水大于人工湿地处理能力时,由于限流管限流,污水越过截污闸进入截污管,当主控制指标优于地表水Ⅲ类(环评报告要求)或自动水位计测得流量大于15m3/s时,PLC指示关闭王家庄截污闸,王家庄溪径流直接进入石岩水库。
(2)石岩河:
设置自动水位计,COD在线监测仪,氨氮在线监测仪,同时实施监测,正常状态下,石岩河截污闸处于开启状态,挡水闸处于关闭状态,旱季河道污水由现状橡胶坝拦截,经泵提升到人工湿地处理,当石岩河来水大于人工湿地处理能力时,水流越过橡胶坝进入截污闸,进入截排隧洞,直接排往茅洲河,截流量超过隧洞过流能力后,截流污水通过涵养林到达调蓄库。
当主控制指标优于地表水Ⅲ类(环评报告要求)或自动水位计测得流量大于89m3/s或自动水位计测得截污闸后水位高于36.6m时,PLC指示关闭石岩河截污闸,开启挡水闸,石岩河径流直接进入石岩水库。
当石岩河上游水位高于38.20m时,石岩河截污闸和挡水闸全部开启。
(3)白坑窝截污闸:
在正常情况下处于常开状态。
当测定的河水水质优于控制指标时,截污闸关闭。
(4)麻布水、运牛坑水等截污控制闸,在正常情况下处于常开状态。
当前置库蓄满时,截污闸关闭。
(5)深坑坜隧洞进口闸:
处于常闭状态,当石岩河口截污闸开始截污后,深坑坜隧洞进口闸开启,截流的混合污水进入隧洞排放下游,当闸前水位高于36.9m时,关闭闸门。
(6)调蓄库:
调蓄库隧洞进口闸处于常开状态,当截排量超过隧洞过流能力后,调蓄库开始蓄水,调蓄库的最高设计水位为36.60m,自动水位计监测调蓄库水位为36.6m时,PLC指示关闭石岩河截污闸。
当隧洞上游来水量小于过流能力后,调蓄库开始排放,直到放空。
当在调蓄库水位高于36.9m时关闭。
(7)库湾保护林:
库湾保护林旱季按已设定模式运行,旱季出水排往设计调蓄库;雨季石岩河口截污闸开始截污后,库湾保护林与调蓄库间连通箱涵控制闸打开,排放库湾保护林内水体。
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