人工濕地多層布管填料施工工法摘要：人工濕地污水凈化工藝越來越受到全國的普遍重視，而該工藝核心部分為濾料池及基質(zhì)填料的施工過程。本文詳細介紹了永定河園博園水源凈化工程濾料池及基質(zhì)填料的施工全過程，總結(jié)了當前的施工方法，旨在為人工濕地污水處理技術(shù)的施工研究提供有益的參考。關(guān)鍵詞：大型多層管人工濕地基質(zhì)填料施工過程施工工法.、八 、-前言人工濕地指用人工筑成水池或溝槽，底面鋪設(shè)防滲漏隔水層，填充一定深度的土壤或是基質(zhì)（填料）層，種植蘆葦一類的維管束植物或是根系發(fā)達的水生植物，未經(jīng)處理的水由濕地的一端通過布水渠進入，以推流方式與布滿生物膜的介質(zhì)表面和溶解氧進行充分的植物根區(qū)接觸而獲得凈化。人工濕地分為表流人工濕地和潛流人工濕地，潛流人工濕地又可分為水平流人工濕地和垂直流人工濕地。在人工潛流濕地中，無論是水平流還是垂直流，都是為了能更好地凈化水源。而填充的基質(zhì)的方法以及質(zhì)量的好壞直接影響著凈化效果，單元池中內(nèi)的管道又起到均勻布水、充分集水及運送凈化水的作用，施工中合理安排管道與填料之間的關(guān)系，十分重要。人工濕地有多種形式，但其基本原理都是采用基質(zhì)填料和水生植物以及與空氣充分接觸對水質(zhì)進行凈化，這里只針對園博園水源凈化工程的特點進行了論述，其余的與此大同小異。工法特點2.0.1本工法主要介紹濕地以垂直流為主搭配少量的表流濕地的工藝。2.0.2濕地單元池分為并聯(lián)的幾級，每級單元池由一個下行單元池和一個上行單元池組成。本工法以每個單元池的尺寸基本上都是75米長x40米寬，面積約為3000平米的大型池體為例。2.0.3濕地填料基質(zhì)選擇的種類很多，在國外破碎的爐渣、輕質(zhì)的膨脹黏土顆粒、陶粒、破碎的玻璃等都可用以作為人工濕地的基質(zhì)。在國內(nèi)沸石、粉煤灰、煤渣、草炭、石灰石等也被應(yīng)用作為人工濕地填料基質(zhì)。本例以碎石、陶粒和火山巖基質(zhì)為例，其中碎石有四種粒徑，總計共有3類4種填料。2.0.4每級并聯(lián)單元池由混凝土隔墻分開，每級上下行單元池由底部開洞的花墻分割。2.0.5濕地單元池各支管都為開孔花管，每個單元池都布設(shè)兩層管道。下行單元池上料面布置布水花管；上行單元池上料面布置集水管，每級單元池最底層設(shè)置通長排空管，以連接上下行單元池。適用范圍本工法適用于大型潛流人工濕地填筑基質(zhì)及填筑基質(zhì)內(nèi)布置多層管。工藝原理通過管道將水導(dǎo)入布水渠，然后通過布水渠流入各個單元池。單元池通過上層開孔布水管道將水均勻的布置到單元池，通過各種基質(zhì)組合，將水滲透過濾到底層，然后通過最下層排水管道將滲透到底部的水排到入下個單元池，經(jīng)過各種基質(zhì)的組合凈化后，將水源導(dǎo)入基質(zhì)上層的開孔集水花管內(nèi)，或流入下級單元池，或通過濕地排空管流入表流濕地。凈化過程見圖4-1一級典型濕地單元池剖面圖。圖4-1一級典型濕地單元池剖面圖施工工藝流程及操作要點5.1施工工藝流程在地基處理、混凝土墻體及防滲工程結(jié)束后進行填料工程，工序如下：鋪設(shè)無紡布-安裝底部管道-填筑基質(zhì)-安裝上層管道-單元池池體封口操作要點520.1填料前實驗：通過在現(xiàn)場找一處10米xlO米的位置，下挖1.8米深的池子，在池底鋪設(shè)PE膜，并四周上翻至池體頂部，并加以固定。根據(jù)施工填料要求，進行填料，料層厚度嚴格控制。在填料過程中池體四周及中間位置設(shè)置5處測量區(qū)，以透明玻璃插入到填料底部，上至填料層頂部，便于測量各料面實際高度，并記錄。通過向池內(nèi)注水，達到設(shè)計注水高度后，再次測量各點料面高度。算出沉降差值，以便于填料預(yù)留量的計算。5.2.0.2嚴格按照設(shè)計要求選購填料，并合理選擇填料基質(zhì)堆場及場內(nèi)運輸路線，道路布置等。5.2.0.3施工時采用專用小型機械設(shè)備，避免填料混合，同時避免對填料底部防滲層及管道的損害。填料采用自卸汽車運輸，輪式裝載機入倉，長臂單斗挖掘機配合人工攤平的辦法。上層填料達到設(shè)計高度后應(yīng)在設(shè)計技術(shù)人員的指導(dǎo)下試水浸泡填料，并用填料將濕陷部分補足。5.2.0.4所有可以用水清洗的填料在進場前均需使用清水沖洗多次，盡量減少填料表面碎屑及積泥。以免堵塞濕地及管道系統(tǒng)。5.2.0.5分層填料鋪設(shè)時應(yīng)嚴格按照設(shè)計高度找平，在填料過程前，在池體墻面上彈線畫出料面應(yīng)填筑高程（算上預(yù)留沉降量），在單元池內(nèi)以15米X15米的間距設(shè)立標尺，以保證填料厚度的挖掘機粗找平控制，細找平控制高程時，主要采用人工兩邊按照畫出的料面高程拉線，人工配合挖掘機和3米長100mmx50mm的木刮杠順線找平。5.2.0.6鋪設(shè)方式：在安裝好底部的排空管和通氣管后，填料自下而上逐層鋪設(shè)，上表層填料鋪設(shè)完畢后安裝布水和集水管道，再將填料頂端補足至設(shè)計的標高/高度（按設(shè)計要求將布、集水管蓋于填料以下）。5.2.1濕地進水、出水系統(tǒng)施工濕地外部管道為鋼管，從水源處引入濕地布水渠內(nèi)。布水渠在通過一系列閥井布水井，流入濕地單元池內(nèi)。濕地內(nèi)管主要為濕地單元內(nèi)部布水、集水管道，管徑為dn110、dn200和dn300三種，屬重力流管道工，程選用低壓給水PVC-U管。由于濕地布水和集水面積較大，布水管道和集水管道需要開孔。濕地內(nèi)管主要鋪設(shè)在濕地填料過程中，分上層布水管和集水管，下層排空管，除接閥井的干管外，其他管道均為開孔花管。布水和集水開孔花管管徑110mm，間隔2m,底部排空集水管道管徑200mm，間隔5m。開孔花管均為孔道布集水，管頭密封。見（圖521濕地管道系統(tǒng)圖）布水管和集水管安裝時應(yīng)嚴格控制其開孔中心與管道中心方向夾角，管道安裝前均需在管端設(shè)置堵口，以免填料滑入其中，造成管道堵塞。圖5.2.1濕地管道系統(tǒng)圖5.2.1.1底層管道為管徑DN200mm的四孔排空花管,坡度為0.002,排空管道聯(lián)通單元上下行。在鋪設(shè)無紡布后填料前布設(shè)安裝，安裝時圓孔與水平呈45°角（見圖5.2.1.1DN200排空花管詳圖）。排空管在各個單元池首端安裝豎向通氣管，上端設(shè)置通風(fēng)帽，其高度應(yīng)符合設(shè)計要求，在管道安裝完成后及時將通氣帽安裝上，避免施工過程中雜物進入（平面布置圖及透氣管大樣圖圖見圖5.2.1.1-2排空管布置平面圖、圖5.2.1.1-3排空管透氣管大樣圖）。圖5.2.1.1-1DN200排空花管詳圖圖5.2.1.1-2排空管布置平面圖圖5.2.1.1-3排空管透氣管大樣圖5.2.1.2下行單元池管道安裝布設(shè)下行單元池上層管道為管徑DN110mm的兩孔布水花管,坡度為0.002，在鋪設(shè)無紡布后填料前布設(shè)安裝，安裝時兩圓孔向下，與水平呈45°角（見圖5.2.1.2-1DN110布水花管詳圖、圖521.2-2布水花管布置平面圖）。圖5.2.1.2-1DN110布水花管詳圖圖5.2.1.2-2布水花管布置平面圖5.2.1.3上行單元池管道安裝布設(shè)上行單元池上層管道為管徑DN110mm的兩孔布水花管，坡為0.002,在鋪設(shè)無紡布后填料前布設(shè)安裝，安裝時兩圓孔向下，與水平呈45°角（見圖5.2.1.3-1DN110集水花管詳圖及圖5.2.1.3-2集水花管布置平面圖）。圖5.2.1.3-1DN110集水花管詳圖圖5.2.1.3-2集水花管布置平面圖5.2.2濕地填充基質(zhì)施工本工法主要基質(zhì)材料要求1、 填料基質(zhì)種類（表5.2.2.1）2、 基質(zhì)回填（見圖5.2.2.1典型上下行單元池填料布置圖）圖5.2.2.1典型上下行單元池填料布置圖1） 基質(zhì)回填過程中不得把外部泥土帶入濕地工作面內(nèi),同時防止運料車斗內(nèi)粉末倒入濕地工作面內(nèi)。2） 各級粒料應(yīng)按設(shè)計要求嚴格分層裝填。3） 濕地單元粒料回填時應(yīng)注意管道安全,避免管道損壞及細料從花管孔隙

或管口進入管內(nèi),如出現(xiàn)管道損壞應(yīng)立即停止回填,并將損壞管修好后才能繼續(xù)填筑。4）回填施工要求采用后退施工，避免對結(jié)構(gòu)及粒料的碾壓。5） 填料過程中，為防止破壞底層防滲結(jié)構(gòu)，填料層要達到600mm（包括300mmPE膜上的細粒土保護層）后才能在料面上使用機械施工，因此先在池內(nèi)利用底層（300-500mm厚）碎石鋪設(shè)一條池內(nèi)環(huán)形道路。6） 最上層填料粒徑為4?8mm，粒徑較小，為防止堵塞上層布水管及集水管孔洞，故在布水管及積水管道兩側(cè)各50cm寬，深度為此填料層高的范圍內(nèi)布設(shè)16-32mm碎石。如下圖圖5.2.2.1-1布水（集水）管周邊填料布置圖7） 由于最上層填料和布管的關(guān)系是先將4?8mm的填料全單元池填平，然后人工管線挖出管溝，安裝管道，填筑16?32mm碎石，最后將整個池面找平至設(shè)計標高。為了避免材料的多次倒運，在最上一層填料前，先計算好本池內(nèi)的管路體積和最后準備填筑的16?32mm碎石的體積。折減這部分材料后，計算出最上一層4?8mm的實際填筑高度，人工找平后，才進行挖管溝安裝管道，掛線填筑16?32mm石子，最后將挖出的4?8mm的填料找平表面。8） 填料的最上表層在管道布置完成后的高程找平是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，必須專人負責(zé)掛線刮杠找平，以便最后池內(nèi)通水后造成整個池面由于填料不平，呈現(xiàn)在個別部位高出水面5?6cm,個別部位還在水面以下幾厘米的水中島現(xiàn)象，處理起來相當費工時。濕地填充基質(zhì)施工濕地區(qū)域內(nèi)單元劃分較多，隔墻、隔堤、邊墻較多、管道布置較多，工序交叉多，這樣就形成了各個單元區(qū)域之間既獨立存在又相互聯(lián)系。針對上述特點，對濕地填料的埋設(shè)部署如下：1、 濕地填料施工部署要服從施工總體安排，同時要結(jié)合防滲層施工、管道鋪設(shè)、土工材料鋪設(shè)、濕地隔墻等進行。2、 濕地填料單元的劃分同防滲層單元劃分，即：按照設(shè)計單元劃分進行，同時結(jié)合防滲層施工、填料的填筑等進行。在每個單元內(nèi)部，根據(jù)設(shè)計填料的種類進行填料埋設(shè)，同時要在相應(yīng)部位結(jié)合安裝放空管、布水管、集水管。3、 在各單元隔墻花墻澆筑時，要合理預(yù)留施工口，以供回填時材料設(shè)備進出。4、為保證填料時不對已經(jīng)安裝完成的管道造成破壞，靠近管道的填料采用人工回填，施工機械只把填料送入回填面附近即可。在每個單元池最后封堵的隔墻澆筑之前，計算好所缺填料數(shù)量，在緊鄰封堵隔墻的單元池開始填料至可以進入施工機械時，將前一個填料封堵隔墻附近的缺料及時用裝載機填入，配合人工完成最后的找平工作。5、因為部分基質(zhì)需要水洗，根據(jù)施工組織設(shè)計單元施工填料的先后，設(shè)計一處洗料和堆料場地，洗料堆料場地采用150cm厚，C20砼澆筑的場地上進行,洗料可以采用裝載機上料，高壓水沖洗，電動篩和皮帶機進行堆料，根據(jù)填料進度配置洗料設(shè)備。5.4勞動力組織（見表5-1）以此類工程單元池為75m長x40m寬計算，需要以下人員即可滿足填料及安裝管道等工作。表5-1勞動力組織情況表機械設(shè)備本工法采用的機具設(shè)備見表6-1以此類工程單元池為75m長x40m寬計算，需要以下機械設(shè)備即可滿足填料及安裝管道等工作。表6-1機具設(shè)備2沖洗填料基質(zhì)質(zhì)量控制7.1原材料質(zhì)量保證由于填料量較大，材料的統(tǒng)一和在使用過程中保持一致是關(guān)鍵.在選擇填料廠家時進行取樣試驗，滿足各項設(shè)計指標。簽訂材料采購合同時供貨廠家必須有足夠的供應(yīng)量。在施工過程中嚴格按照批次抽樣試驗檢測，發(fā)現(xiàn)不符合要求的材料及時清退出場和處理?；|(zhì)的原材料應(yīng)符合設(shè)計要求，不含可見泥土、粉屑、有機雜質(zhì)。鋪填前水洗，洗后總含泥量：VI%濕地分層填料均須嚴格達到設(shè)計厚度。填料表面層平整，無隆起或坑洼。管道、閥門驗收均須按照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范GB50268-2008》中相關(guān)要求及有關(guān)規(guī)范執(zhí)行。濕地系統(tǒng)所有構(gòu)筑物、管道、閥門、填料安裝均須達到設(shè)計標高，確保滿足濕地系統(tǒng)正常安全運行。碎石或卵石在運輸、裝卸和堆放過程中，應(yīng)防止顆粒離析和混入雜質(zhì)并應(yīng)按產(chǎn)地、種類和規(guī)格分別堆放。堆料高度不宜超過5m,對最大粒徑不超過20mm的連續(xù)粒級，堆料高度可以增加到10m。各種開孔管道，打孔大小位置及管道安裝均須嚴格達到設(shè)計要求。濕地系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，出水達到設(shè)計標準?？刂朴绊懹^感的要素人員素質(zhì)。通過崗位培訓(xùn)、技術(shù)交底、經(jīng)驗總結(jié)和崗位責(zé)任制的落實等手段，規(guī)范操作行為，明確外觀質(zhì)量標準，從而杜絕外觀隱患的發(fā)生。材料質(zhì)量單元池內(nèi)的各種材料質(zhì)量的優(yōu)劣，不但影響結(jié)構(gòu)運行后的凈化效果和設(shè)計標準，同時還會影響外觀。此類工程需用管道較多，且多要進行加工打孔，為了更好地保證管材的打孔統(tǒng)一性和水凈化效果，各種管道均要符合設(shè)計要求，并且直接從供貨商處定制已加工打好孔的管道，防止自己加工，出現(xiàn)尺寸，位置的偏差現(xiàn)象。機械設(shè)備經(jīng)常清洗機械設(shè)備，防止其將泥土等其他影響水源凈化的物質(zhì)帶入單元池內(nèi)。安全措施8.1安全防范重點此類工程施工過程中需用的設(shè)備較多，裝載機、載重汽車、小型挖掘機等，所以安全防范重點為:安全防護、機械安全。8.2各主要項目安全措施各種機械要有專人負責(zé)維修、保養(yǎng)，并經(jīng)常對機械的關(guān)鍵部位進行檢查，預(yù)防機械故障及機械傷害的發(fā)生。各種設(shè)備操作，必須持有特殊工種操作證人員進行，嚴禁無證人員駕駛。對所有用于提升的掛鉤、掛環(huán)、鋼絲繩等進行定期檢測、檢查和標定，如有損壞或使用不當之處立即更換。各種機械設(shè)備視其工作性質(zhì)、性能的不同搭設(shè)防塵、防雨、防砸、防噪音工棚等裝置，機械設(shè)備附近設(shè)標志牌、規(guī)則牌和詳細的安全操作要點。環(huán)保措施9.0.1成立對應(yīng)的施工環(huán)境衛(wèi)生管理機構(gòu)，在工程施工過程中嚴格遵守國家和地方政府下發(fā)的有關(guān)環(huán)境保護的法律、法規(guī)和規(guī)章，加強對施工燃油、工程材料、設(shè)備、廢水、生產(chǎn)生活垃圾、棄渣的控制和治理，遵守有防火及廢棄物處理的規(guī)章制度，做好交通環(huán)境疏導(dǎo)，充分滿足便民要求，認真接受城市交通管理，隨時接受相關(guān)單位的監(jiān)督檢查。9.0.2將施工場地和作業(yè)限制在工程建設(shè)允許的范圍內(nèi)，合理布置、規(guī)