石家莊市洨河污染土工程地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)

1、石家莊市洨河污染土工程地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)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(tái)市寧晉縣小馬村匯入槐河。 洨河生態(tài)恢復(fù)工程自五 支渠入南泄洪渠匯流口至趙縣趙州橋，全長(zhǎng)38.373km。工程區(qū)位于太行山山前傾斜平原區(qū)，地勢(shì)西高東低，相對(duì)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(fù)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(yán)重污 染。2、

2、工程地質(zhì)條件洨河沿線地表均被第四紀(jì)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(zhì)染色， 錳質(zhì)結(jié)核，鈣質(zhì)結(jié)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(zhǎng)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(zhǎng)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(qiáng)度中等，搖震反應(yīng)中等，稍有光澤，含有機(jī)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)低，行洪能力低，如 遇暴雨易形成洪澇災(zāi)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(nèi)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(bǔ)給， 人工抽取地下水的方 式排泄

4、。3、污染土的地質(zhì)特征污染土是由干外來致污物質(zhì) （ 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(dǎo)致土的性質(zhì) （ 物理力學(xué)性 質(zhì)和化學(xué)性質(zhì) ） 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(dǎo) 致土的性質(zhì)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(zhì)對(duì)它產(chǎn)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(duì)土直接產(chǎn)生污染的機(jī)會(huì)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(duì)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(jié)構(gòu)多呈蜂窩狀， 甚至出現(xiàn)局部空穴， 污染土在地質(zhì)特性方面 主要有以下幾個(gè)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(jié)構(gòu)： 土在污水的腐蝕作用下產(chǎn)生了脹裂、 崩解等破壞， 土質(zhì)變疏松，地層結(jié)構(gòu)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(nèi)未納入城市管網(wǎng)的廢污水、 城市及農(nóng)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(gè)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(jìn)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(yán)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(hù)意識(shí)，隨意向河道傾倒生活垃圾、建筑垃圾等， 長(zhǎng)期堆積很容易造成河道淤積，水質(zhì)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(dòng)力條件和 河流生物的適度生長(zhǎng)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(zhì)量系統(tǒng)的惡性循環(huán)。5、巖土工程問題分析及評(píng)價(jià)5.1 洨河污染土腐蝕等級(jí)的劃分 根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范 （GB500212001） 中的環(huán)境介質(zhì) （污染土 ）對(duì)混凝土、 鋼鐵等建材的腐蝕性評(píng)價(jià)， 綜合考慮污染土 的PH SO42-+CI-, Ca2+Mg2指標(biāo)，洨河污染土主要是污水的 下滲導(dǎo)致土體的污染，一般屬淺層污染，局部污染層厚度可達(dá) 7m根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察揭露的地層分析， 將污染場(chǎng)地內(nèi)的污染土腐

8、蝕 性劃分為三個(gè)等級(jí)。（ 1）輕微污染土 _：由粉質(zhì)粘土、砂土組成，褐黃色，土 中含有污染物成分， 物理力學(xué)性質(zhì)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(xué)指標(biāo)有明顯變化，土的 性質(zhì)也發(fā)生了一定變化，具中等腐蝕。（3）嚴(yán)重污染土：由砂土、壤土、粉質(zhì)壤土組成，黑色， 松散軟塑 - 流塑狀態(tài)，有腥臭味，含大量有機(jī)質(zhì)。具強(qiáng)腐蝕。地 基土的物理力學(xué)指標(biāo)有較大幅度變化，土的性質(zhì)變化較大。5.2 污染土的物理力學(xué)性質(zhì) 通過原位剪切試驗(yàn)或室內(nèi)試驗(yàn)獲得土的物理力學(xué)及水理性 質(zhì)值， 現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)獲得土的承載力特征值及變形指

9、標(biāo)。污染土的結(jié)構(gòu)已遭到破壞，土質(zhì)被腐蝕后的生成物具有結(jié)晶膨脹性質(zhì)。 土被污染后物理指標(biāo)及孔隙比、壓縮系數(shù)、液塑限、粘聚力、摩 擦角等力學(xué)指標(biāo)將會(huì)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(xué)指標(biāo)， 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(yàn)公式也不一定適用于污染土的評(píng)價(jià)。 今后應(yīng)加強(qiáng)污 染土物理力學(xué)性質(zhì)及承載力的分析、測(cè)試和確定方法的研究。5.3 判定污染土、水對(duì)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(duì)金屬和 混凝土都具有腐蝕性。根據(jù)有關(guān)勘察資料，洨河段5m以內(nèi)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(yàn)成果顯示： 土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性， 對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中 的鋼筋具微弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)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(zhì)簡(jiǎn)分析試驗(yàn)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(jié)果表明：洨河水類型為重碳酸硫酸鈉 鈣型水， 洨河水對(duì)混凝土具弱腐蝕性， 對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼 筋具弱腐蝕性 （判別時(shí),由于環(huán)境水中同時(shí)存在

11、氯化物和硫酸鹽 時(shí)，CL-含量=CL-+SO42-X 0.25），對(duì)鋼結(jié)構(gòu)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(wù)是整治主河槽, 結(jié)合人工濕地水質(zhì)凈化 工程、清運(yùn)河道內(nèi)垃圾等綜合措施, 逐步修復(fù)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(zhì)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(duì)于嚴(yán)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(qiáng)度； 對(duì)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(shí)采取防 護(hù)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(jī)物在細(xì)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(chǎn)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(yán)重，工程地質(zhì)性質(zhì)差，松散，含大量有機(jī)質(zhì)、酸堿性物質(zhì)。 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(yīng)清除黑色富集層，徹底消除其影響。6.2.2 人工濕地水質(zhì)凈化 人工濕地水質(zhì)凈化工程根據(jù)洨河沿岸污水排入口位置、 結(jié)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(zhì)的凈化要 求，在洨河上游衡井公路跨洨河橋兩側(cè)修建人工濕地， 進(jìn)行水質(zhì) 凈化處理，同時(shí)結(jié)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(fù)氧是指向處于缺氧 （或厭氧 ）狀態(tài)的河道進(jìn)行人 工充氧以增強(qiáng)河道的自凈能力， 改善水質(zhì)、 改善或恢復(fù)河道的生 態(tài)環(huán)境。河道曝氣復(fù)氧一般采用固定式充氧站和移動(dòng)式充氧平臺(tái) 兩種形式。 該工藝具有設(shè)備簡(jiǎn)單、 機(jī)動(dòng)靈活、 安全可靠、 投資省、 見效快、操作便利、適應(yīng)性廣、對(duì)水生生態(tài)不產(chǎn)生任何危害等優(yōu) 點(diǎn)，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(jī)能的污水凈化方 法。利用水生植物的自然凈化機(jī)能，對(duì)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