某地區(qū)武漢地區(qū)排污深隧問(wèn)題對(duì)策與建議分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9180某地區(qū)武漢地區(qū)排污深隧問(wèn)題對(duì)策與建議分析案例 1314971.1方案設(shè)計(jì)階段問(wèn)題對(duì)策與建議 110111.1.1排污深隧選址 11481.1.2排污深隧結(jié)構(gòu)組成 2154971.2施工階段問(wèn)題對(duì)策與建議 3192811.2.1水土流失問(wèn)題以及相應(yīng)措施 336991.2.2工程期間噪音問(wèn)題以及相應(yīng)措施 441741.2.3工程廢氣污染以及相應(yīng)措施 571471.2.4對(duì)地表建筑物的影響以及相應(yīng)措施 6114431.3運(yùn)行階段問(wèn)題對(duì)策與建議 7271161.3.1氣爆浪涌問(wèn)題 710891.3.2沉積淤泥問(wèn)題 774781.3.3廢氣和噪音問(wèn)題 8方案設(shè)計(jì)階段問(wèn)題對(duì)策與建議排污深隧選址根據(jù)武漢市水務(wù)局公開信息以及相關(guān)水務(wù)報(bào)告可知，武昌市東沙湖區(qū)的沙湖污水處理廠負(fù)荷過(guò)重，已經(jīng)超出承受能力。落步咀污水廠地靠市區(qū)副中心，所需承擔(dān)的污水處理量巨大，二郎廟污水處理廠也存在這個(gè)問(wèn)題。這三座污水廠亟需擴(kuò)建或者改建以此解決其位于城市中心地區(qū)的問(wèn)題。由于市區(qū)中心淺層的地下空間已經(jīng)所剩無(wú)幾，因此采用排污深隧技術(shù)串聯(lián)這三座污水廠，并將污水排放至即將建立的北湖污水廠，減少污水廠在市區(qū)的占用的土地面積，美化居民的生活環(huán)境ADDINCNKISM.Ref.{343D5382F2C34e2dB65D210BDF685290}[61]。綜上，本課題排污深隧工程建設(shè)選址擬在東二環(huán)線至東四環(huán)線內(nèi)，以城區(qū)已建成排水系統(tǒng)功能為基礎(chǔ)，擬定從沙湖污水處理廠出發(fā)至北湖污水處理廠結(jié)束，在此段區(qū)域內(nèi)建設(shè)排污深隧。該排污深隧采用盾構(gòu)法施工，隧道長(zhǎng)度為17.5千米，隧道直徑約為4米，隧道高度為地下30米到50米。為保證結(jié)構(gòu)合理性，將隧道內(nèi)部設(shè)計(jì)為雙層襯砌結(jié)構(gòu)，內(nèi)測(cè)與外側(cè)分別設(shè)置250毫米厚的管片和250毫米厚的混凝土內(nèi)襯，共設(shè)置12處豎井施工區(qū)域。武漢市排污深隧方案規(guī)劃布置基本情況如圖4-1所示。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11武漢市排污深隧方案規(guī)劃圖排污深隧結(jié)構(gòu)組成排污深隧按目的大致分為三類：第一種是控制污染的隧道，防止合流制排水系統(tǒng)溢流；第二種是控制洪澇的隧道，調(diào)蓄雨水在地面上的徑流并預(yù)防區(qū)域積水內(nèi)澇；第三種是雨洪綜合防護(hù)隧道，可防止城市內(nèi)澇、溢流污染和雨季交通堵塞等問(wèn)題ADDINCNKISM.Ref.{09D2EE55092E40258274808CFF208661}[62-63]。按運(yùn)行方式大致分為三類：第一種是強(qiáng)降水排放隧道，及時(shí)將大量降水排出，避免城市內(nèi)澇的隧道；第二種是排污隧道，就是日常生活中收集運(yùn)輸污水的隧道，通常為合流制；第三種是調(diào)節(jié)儲(chǔ)蓄隧道，收集雨水和污水、采用不同的調(diào)蓄、輸送調(diào)度方式，避免合流溢流ADDINCNKISM.Ref.{6F1924CAC845406eADC54F2D55816EC1}[64-65]。以某排污深層隧道為例，污水深隧系統(tǒng)下設(shè)地面系統(tǒng)、主體隧道系統(tǒng)、污水處理廠系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)。地面系統(tǒng)是先將污水進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)處理后通過(guò)淺層的管道運(yùn)輸至主隧道中，以減少污水中顆粒物的量，主體隧道系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集各個(gè)分管道和地面系統(tǒng)傳輸?shù)奈鬯⒓蟼鬟f至各污水廠，最后由污水處理廠系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的凈化處理。排污深隧系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)包括深隧管道、入流豎井、排水泵組、通風(fēng)設(shè)備和排泥設(shè)施五大部分ADDINCNKISM.Ref.{F9526C191006486bA8D9C3D8BCC013F7}[66]。1、深隧管道可細(xì)分為一級(jí)管道至三級(jí)管道。淺層排水管道內(nèi)的污水先由三級(jí)管道收集集中，后經(jīng)過(guò)二級(jí)管道輸送至一級(jí)深層管道中。一級(jí)管道埋深大于30米，為主干隧道，可避開城市已有水電管網(wǎng)；排污深隧系統(tǒng)一級(jí)管道直徑跨度較大，幾米至十幾米都較為常見，能夠?yàn)榕潘到y(tǒng)提供額外的調(diào)度空間，用于運(yùn)輸調(diào)節(jié)儲(chǔ)蓄城市中強(qiáng)弱降水徑流或收集到的污水。2、排污深隧系統(tǒng)通過(guò)豎井收集雨水或污水，并將污水從淺層排水系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)缴顚优潘到y(tǒng)。豎井內(nèi)部會(huì)采用渦旋下落、跌水等消能措施引導(dǎo)水流大幅度下落，避免水流將較大的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能進(jìn)而損害管道。工作人員進(jìn)行維護(hù)修復(fù)工作時(shí)也是通過(guò)豎井進(jìn)入管道的。3、排水泵組負(fù)責(zé)將排污深隧管道內(nèi)的水提升至地面的污水處理廠之中，也可用于排污深隧中不同蓄水區(qū)域之間調(diào)度的工作。4、通風(fēng)設(shè)施主要用于針對(duì)強(qiáng)降水等情況，避免大量雨水流入時(shí)形成有壓氣腔，占據(jù)隧道內(nèi)水流空間，減少輸送水量，影響水流輸送，因此需要設(shè)置通風(fēng)孔口排出多余氣體。5、排污深隧系統(tǒng)管道埋深較大，水流在較深地層中易攜帶固體顆粒物，導(dǎo)致淤泥沉積堵塞管道，占據(jù)大量的管道蓄水空間，需布置有效檢查、清淤措施定期清除管道內(nèi)沉積的淤泥。施工階段問(wèn)題對(duì)策與建議水土流失問(wèn)題以及相應(yīng)措施排污深隧工程施工時(shí)會(huì)經(jīng)常移動(dòng)搬運(yùn)土壤，導(dǎo)致施工用地土壤外露，容易受到雨水等徑流的沖刷進(jìn)而導(dǎo)致水土流失ADDINCNKISM.Ref.{1E6C0505DE8E49e8A334E92F6343493E}[67]?？刹扇∫韵孪嚓P(guān)措施來(lái)保持水土、預(yù)防流失：1、需要減少地表徑流面積，通過(guò)在土壤外露處修建排水溝渠引導(dǎo)地表徑流，減少地表徑流的面積，避免水流大規(guī)模沖刷土壤，通常修建在上坡處或易積水處。工程完成后通過(guò)種植綠植等方法恢復(fù)該區(qū)域的土地情況。2、設(shè)立合理的排水方案，如在道路易積水側(cè)或兩側(cè)設(shè)立排水溝，用以減輕雨水對(duì)土壤的沖刷，施工結(jié)束后1年內(nèi)盡快平整場(chǎng)地并種植綠植；3、本工程擬將施工材料棄渣運(yùn)送至工程區(qū)域外的棄渣場(chǎng)以減少土地直接裸露面積，使水土保持的方案取得更佳的成效。工程期間噪音問(wèn)題以及相應(yīng)措施排污深隧系統(tǒng)作業(yè)需要用到的機(jī)械主要有：盾構(gòu)機(jī)、挖掘機(jī)、載重汽車、推土機(jī)等。選擇距離實(shí)驗(yàn)機(jī)械5m的測(cè)試點(diǎn)測(cè)量施工機(jī)械運(yùn)行噪音的大小，結(jié)果如表4-1。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11作業(yè)機(jī)械噪音值測(cè)試表序號(hào)施工機(jī)械類型測(cè)試點(diǎn)距離/m最大聲音級(jí)別/dB1挖掘機(jī)5852鉆井機(jī)5873裝載機(jī)5894空壓機(jī)5905推土機(jī)5846風(fēng)錘5997打樁機(jī)101138載重汽車5919平地機(jī)59110盾構(gòu)機(jī)59111發(fā)電機(jī)59812切割機(jī)59213吊車59414振搗機(jī)586結(jié)合排污深隧工程主要位于地下30m至50m的特點(diǎn)，施工噪音主要由豎井建造工程段和隧道明挖施工段。由于該排污深隧工程擬定地點(diǎn)大多位于武漢中心城區(qū)，噪音對(duì)于周邊的影響較大ADDINCNKISM.Ref.{0E2F4474EC434b39ABF60B0658DD2E10}[3]。綜上，應(yīng)采取以下相關(guān)措施減少施工過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲：1、深隧工程應(yīng)嚴(yán)格把控實(shí)施時(shí)間，并將豎井施工點(diǎn)設(shè)置在遠(yuǎn)離居民區(qū)的位置上，將施工規(guī)劃精細(xì)到小時(shí)級(jí)別，按照有關(guān)規(guī)定的進(jìn)行施工安排和調(diào)度，避免在夜間進(jìn)行大噪聲的作業(yè)。若無(wú)法避免夜間施工，應(yīng)做好施工安排，禁止在休息時(shí)間安排易產(chǎn)生較大噪音的施工活動(dòng)。2、合理安排施工計(jì)劃，將設(shè)備產(chǎn)生的噪音分級(jí)，避免多個(gè)大噪音機(jī)械同時(shí)使用，在施工場(chǎng)地邊界安裝隔音屏障避免施工噪音外傳。針對(duì)在某個(gè)固定位置持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的施工機(jī)械應(yīng)就地建立隔音工棚，防止噪聲污染。3、優(yōu)先選購(gòu)低噪聲施工設(shè)備，若超過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)則禁止使用。4、合理選擇有噪聲設(shè)備的安裝位置，避免在人口密集區(qū)使用，并加裝臨時(shí)聲屏障。5、降低施工人員和管理人員產(chǎn)生的噪聲，避免大聲呼喊或碰撞造成聲響，應(yīng)用對(duì)講機(jī)可提高交流效率并減少噪音污染。6、工程中存在較多的運(yùn)輸工作，設(shè)定路線時(shí)應(yīng)減少路線經(jīng)過(guò)的居民區(qū)，若運(yùn)輸路線無(wú)法完全回避居民區(qū)，應(yīng)避免使用汽笛并限制運(yùn)輸車輛速度。通過(guò)上述措施可以在一定程度上控制排污深隧工程施工中的噪聲。但是在施工期間，仍可能會(huì)出現(xiàn)個(gè)別的小規(guī)模高強(qiáng)度噪聲污染，這會(huì)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)附近的居民和住宅樓產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，重要的是要采取有效措施降低噪聲，并與相關(guān)場(chǎng)所和居民建立良好的溝通渠道，建設(shè)部門應(yīng)重視這一工作。工程廢氣污染以及相應(yīng)措施排污深隧系統(tǒng)施工過(guò)程中的廢氣污染主要表現(xiàn)為兩方面，一是各類浮塵揚(yáng)塵，例如挖土填土產(chǎn)生的揚(yáng)塵、車輛裝卸、運(yùn)輸時(shí)帶起的揚(yáng)塵、機(jī)械鉆孔時(shí)產(chǎn)生的揚(yáng)塵等，二是車輛及施工機(jī)械運(yùn)行時(shí)的燃料尾氣和地下存儲(chǔ)的沼氣。為避免揚(yáng)塵、廢氣的產(chǎn)生和污染ADDINCNKISM.Ref.{A9AC3DAD05D84f2bA91C766672CEB0A8}[67]，應(yīng)采取下列相關(guān)措施：1、通過(guò)灑水措施吸附空氣中的揚(yáng)塵，并帶回到地面上，能夠明顯減少一定范圍內(nèi)施工造成的浮塵。深隧施工工程開始后可通過(guò)定時(shí)向堆土灑水防止揚(yáng)塵。只要定時(shí)灑水并控制好水的量則可保持灰塵被水覆蓋，從根源上減少揚(yáng)塵的產(chǎn)生。2、在工地四周布置擋板、圍欄等隔離設(shè)施，圍護(hù)系統(tǒng)能夠阻止揚(yáng)塵的快速擴(kuò)散，也可減少風(fēng)引起揚(yáng)塵的概率。提高擋板高度，減少擋板接縫提高緊密度可以更有效的隔絕施工揚(yáng)塵，盡可能減少對(duì)附近居民正常生活的影響。3、避免一次性開挖，將施工項(xiàng)目分成多個(gè)施工段，輪流開挖減少土地裸露面積；施工中產(chǎn)生的廢土和棄渣要及時(shí)運(yùn)輸離現(xiàn)場(chǎng)，從源頭避免揚(yáng)塵污染ADDINCNKISM.Ref.{57F7C19DBE194ec3B4A10ED06C05D7A2}[68]。4、減少運(yùn)輸及施工器械產(chǎn)生的揚(yáng)塵，首先應(yīng)嚴(yán)格控制貨物裝載情況，在四周安置擋板防止運(yùn)送的泥土掉落并配置車載灑水器，其次要做好運(yùn)輸管理工作，比如及時(shí)清理運(yùn)輸車，清理運(yùn)輸?shù)缆返取Ｗ詈笠谶\(yùn)輸?shù)缆飞箱佋O(shè)瀝青或水泥避免土地直接裸露。如發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸車輛車廂存在縫隙等應(yīng)立刻維修，減少泥土掉落。5、施工前提前收集施工區(qū)域的資料，做好調(diào)查工作，確定施工區(qū)域內(nèi)是否存在沼氣等危險(xiǎn)氣體，若有大量危險(xiǎn)氣體應(yīng)分批分次逐漸引導(dǎo)排放危險(xiǎn)氣體，并事先準(zhǔn)備好消防設(shè)施以免意外情況發(fā)生。對(duì)地表建筑物的影響以及相應(yīng)措施盾構(gòu)法施工建造隧道相對(duì)其他方法更為科學(xué)合適，但也存在地面沉降、傾斜和移動(dòng)的可能性，地面情況的改變會(huì)影響周圍建筑及居民的安全。地表沉降會(huì)顯著影響框架結(jié)構(gòu)的安全性，而地表傾斜會(huì)顯著影響高層建筑。因此排污深隧盾構(gòu)施工時(shí)，要格外注意較深的樁基，避免出現(xiàn)樁沉降過(guò)深、側(cè)向移動(dòng)變形等會(huì)導(dǎo)致樁承載力流失的情況出現(xiàn)，并針對(duì)可能造成的土體變化或?qū)ㄖ锏挠绊懽龊贸浞值臏?zhǔn)備工作。首先在盾構(gòu)法進(jìn)行施工之前首先需要確定盾構(gòu)法施工的影響范圍，詳細(xì)調(diào)查工程范圍內(nèi)的各建筑物信息，著重調(diào)查建筑物的結(jié)構(gòu)、相關(guān)尺寸、是否有損壞部位等，計(jì)算并預(yù)測(cè)盾構(gòu)法施工對(duì)其各建筑使用造成的影響，確保其影響處于可接受范圍內(nèi)。其次我們要與建筑物設(shè)計(jì)單位溝通，確定其容許最大變形量小于預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑物在施工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化情況，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整施工方案。若盾構(gòu)法施工嚴(yán)重影響到已有建筑物的安全使用，需要立即制定相關(guān)策略進(jìn)行補(bǔ)救避免出現(xiàn)人員傷亡。通過(guò)相關(guān)技術(shù)手段實(shí)時(shí)掌握盾構(gòu)施工過(guò)程中場(chǎng)地地層變形的具體情況，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整優(yōu)化施工參數(shù)的目的，使盾構(gòu)施工對(duì)周邊建筑物的影響降到最小?；虿扇「魯?、土體加固、托換等工程方法來(lái)保護(hù)周圍建筑物。隔斷法指通過(guò)修建深基墻體以隔離盾構(gòu)機(jī)械行進(jìn)間可能誘發(fā)的地基錯(cuò)位，從而避免地基錯(cuò)位對(duì)盾構(gòu)施工周邊建筑物的影響。土體加固法指采用混凝土注漿對(duì)深隧周圍土體進(jìn)行加固，以減少土體變形對(duì)周邊建筑物的影響。若發(fā)現(xiàn)周邊建筑物在施工之前就已經(jīng)發(fā)生一定程度的沉降，應(yīng)事先加固建筑物地基。托換法指若盾構(gòu)施工通過(guò)了某周邊建筑物的原始地基，則將深隧周邊建筑物對(duì)原始地基的荷載轉(zhuǎn)移到新修建的更高強(qiáng)度的地基上去，并拆除老地基ADDINCNKISM.Ref.{FA6EE5888EC04100965A5247C39C885B}[67]。運(yùn)行階段問(wèn)題對(duì)策與建議氣爆浪涌問(wèn)題氣爆浪涌是指水和氣體從通氣孔洞不定時(shí)劇烈噴涌的現(xiàn)象。排污深隧系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中雨水、污水的快速流入會(huì)導(dǎo)致隧道內(nèi)氣體無(wú)法及時(shí)排出而產(chǎn)生氣塞，水流會(huì)進(jìn)一步擠壓氣體形成有壓氣腔，當(dāng)有壓氣腔到達(dá)通氣孔時(shí)瞬間釋放壓力，產(chǎn)生了氣爆浪涌，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成污水的井噴現(xiàn)象。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s12排水系統(tǒng)井噴氣爆浪涌的沖擊會(huì)危害深層隧道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安全，可能會(huì)破環(huán)管壁降低深隧系統(tǒng)的使用壽命，因此要制定安全有效的排水調(diào)壓措施。目前常用的排水調(diào)壓方案主要有兩種，第一種是優(yōu)化豎井的結(jié)構(gòu)，避免大量進(jìn)入氣體進(jìn)入水流，在形成有壓氣腔前將氣體充分排出，并根據(jù)模擬軟件的模擬結(jié)果優(yōu)化排污深隧的運(yùn)行方案。第二種是設(shè)置調(diào)壓池調(diào)節(jié)水流在深隧系統(tǒng)中因運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力，及時(shí)排放壓力避免有壓氣腔的形成。調(diào)壓水池也可以順帶解決隧道內(nèi)由于壓力失衡導(dǎo)致的其他問(wèn)題，例如水泵損壞導(dǎo)致內(nèi)部壓力失衡等問(wèn)題。沉積淤泥問(wèn)題雨水和污水中的顆粒物易在排水管網(wǎng)中積累。若沉積物大量堆積，會(huì)導(dǎo)致水流不暢產(chǎn)生惡性循環(huán)，最后會(huì)堵塞管道并腐蝕管道，可能在一定程度下污染水文環(huán)境。排污深隧本身位于較深的地層環(huán)境中，檢修清理維護(hù)都會(huì)耗費(fèi)大量的人力物力，應(yīng)當(dāng)合理選擇維護(hù)、清理方案ADDINCNKISM.Ref.{47F71F61607B40389C25D52CBFCEFC42}[49]。因此對(duì)于排污深隧運(yùn)行階段的淤泥沉積問(wèn)題，可以從事前預(yù)防和事中清淤兩個(gè)方面入手。圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s13排水系統(tǒng)中淤泥沉積第一要避免大量顆粒物進(jìn)入深層隧道，從根源處降低清淤的需求和次數(shù)，設(shè)置隔砂柵欄和沉砂池可有效減少顆粒物的輸入。第二可通過(guò)潛望鏡或聲吶成像的新型監(jiān)測(cè)手段，定期檢查沉積物的沉積量及時(shí)清淤ADDINCNKISM.Ref.{47F71F61607B40389C25D52CBFCEFC42}[49]，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可結(jié)合具體情況選擇用機(jī)器清淤、水力清淤等常用方法清淤。廢氣和噪音問(wèn)題根據(jù)某深隧系統(tǒng)的采樣調(diào)查數(shù)據(jù)可知，運(yùn)行期間廢氣主要來(lái)自豎井處排放的氣味，其主要成分是H2S和NH3，廢氣濃度的采樣結(jié)果見表4-2，其中NH3的排放濃度為0.14mg/m3，H2S的排放濃度為0.03mg/m3ADDINCNKISM.Ref.{3906564C8560410aB135EEE267B73746}[67]。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s12惡臭氣體排放數(shù)據(jù)表污染氣體初始濃度（mg/m3）處理后濃度（mg/m3）廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)（mg/m3）硫化氫（H2S）0.030.00450.06氨氣(NH3)0.140.0211.5廢氣處理有兩種常見方式，第一種是從源頭上控制，減少?gòu)U氣的產(chǎn)生，因產(chǎn)生廢氣的微生物對(duì)于