上海某污染場地基坑工程設(shè)計與實踐

劉云忠

（中船勘察設(shè)計研究院有限公司，上海 200063）

0 引言

隨著我國城市化進程的不斷加快與城區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，城市布局改造過程中大量的化工、冶金輕工的污染企業(yè)逐漸搬出城區(qū)或停產(chǎn)［1］。因此，城區(qū)中遺留大量原企業(yè)工廠污染場地，而受污染場地的土壤與地下水不僅嚴重影響周邊環(huán)境與居民生活，另外阻礙場地遠期的規(guī)劃與開發(fā)利用［2-3］。污染場地的修復(fù)不單是環(huán)境治理工作，同時還涉及到復(fù)雜的巖土工程問題［4］。本文針對上海某地區(qū)的污染場地修復(fù)工程案例，根據(jù)復(fù)雜的場地條件，結(jié)合場地修復(fù)技術(shù)方案開展污染場地基坑設(shè)計，進行污染場地現(xiàn)場合理開挖施工，輔助污染土的修復(fù)工作。

1 工程概況

1.1 污染場地概況

規(guī)劃開發(fā)區(qū)域原為上海某老工業(yè)區(qū)，場地環(huán)境評估結(jié)果顯示，污染場地主要污染物有：重金屬、揮發(fā)性有機污染物、半揮發(fā)性有機污染物。污染土分布深度主要在2.5～6 m，根據(jù)修復(fù)技術(shù)方案，場地含揮發(fā)性有機污染物區(qū)域需進行密閉后開挖現(xiàn)場異位修復(fù)處理，含重金屬以及半揮發(fā)性有機物區(qū)域需開挖后進行異位阻隔處理?，F(xiàn)場污染場地修復(fù)面積及深度分布如圖1所示。

場地污染類型與具體情況見表1所示。

圖1 污染區(qū)域示意圖

表1 場地受污染概況

污染地塊總面積約37000 m2，規(guī)劃為公園綠化用地，屬于敏感類用地，東、西兩側(cè)為道路，東側(cè)道路距離開挖邊線最近為12 m，西側(cè)道路距離開挖邊線大于50 m；北側(cè)為商業(yè)廣場，距離圍護邊線最近約15 m，2倍基坑開挖范圍外，南側(cè)為2～14層商業(yè)建筑，含一層地下室，基坑邊線距離道路最近約2.2 m。根據(jù)勘察資料，基坑開挖東側(cè)存在電力管線，距離基坑邊線大于2倍開挖深度。規(guī)劃該場地開發(fā)為公園綠化用地，為配合相關(guān)部門對場地的開發(fā)利用，需要對污染場地進行修復(fù)達標后交付使用。

1.2 污染場地地質(zhì)條件

地塊淺部分布①1-1層雜填土，①1-2層素填土，①2層浜填土，第②層褐黃—灰黃色粉質(zhì)黏土，第③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。該地塊浜填土層厚為0.50～1.00 m，層頂標高為0.72～3.25 m。擬修復(fù)污染場地地下水屬于潛水類型，實測地下穩(wěn)定水位埋深0.3～1.5 m，設(shè)計按上海平均水位0.5 m考慮。地層黏性土為主，滲透系數(shù)小，污染物相對難以遷移，且該地塊含浜填土，污染物易賦存，基坑圍護參數(shù)見表2所示。

表2 基坑圍護設(shè)計參數(shù)表

2 污染場地基坑圍護總體設(shè)計

從污染污染類型與污染面積來看，現(xiàn)場存在單一污染、復(fù)合污染多種類型污染土，且污染面積較大，開挖深度達2.5～6 m，給場地基坑設(shè)計與開挖帶來困難。因此，根據(jù)場地受污染深度不同進行開挖，選取合理支護形式，同時滿足基坑開挖安全性以及周邊環(huán)境保護的要求，輔助污染場地修復(fù)與規(guī)劃。根據(jù)行業(yè)標準上海市《基坑工程技術(shù)規(guī)范》（DG/TJ 08-61—2010），本基坑工程典型開挖深度為2.5～6.0 m，安全等級定為三級，基坑兩倍開挖深度范圍內(nèi)無重要保護對象，環(huán)境等級定為三級。

根據(jù)場地污染土分布面積、深度以及周邊環(huán)境、工程地質(zhì)等情況，本污染場地基坑開挖具有以下特點：污染土所受污染類型不同，需要進行分區(qū)開挖，分布面上呈北側(cè)部分較窄南側(cè)寬的形式，且污染物分布在東側(cè)、北側(cè)、西側(cè)部分深度較淺，中部與南側(cè)局部約5～6 m深?；?xùn)|側(cè)、西側(cè)及北側(cè)場地空間較為寬松，進行放坡開挖。南側(cè)緊鄰道路，圍護要求較高，但基坑面積較小，可以選用鋼板樁和水泥土重力式擋墻進行圍護［5-6］。

場地存在揮發(fā)性有機物，為防止VOCs污染土在處理過程中產(chǎn)生異味對周邊環(huán)境產(chǎn)生二次污染，本污染土修復(fù)工作在密閉大棚中開展。處理過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體通過密閉大棚配備的通風(fēng)管路收集大棚內(nèi)廢氣，通過現(xiàn)場“布袋除塵+活性炭過濾”的處理系統(tǒng)進行處理，并建立監(jiān)測系統(tǒng)對場地周邊空氣以及大棚內(nèi)處理尾氣進行監(jiān)測，處理合格后排放。

同時，由于場地受多種污染物污染，現(xiàn)場作業(yè)人員進入施工區(qū)域除佩戴施工現(xiàn)場正常勞動保護用品還需要依據(jù)工藝配備防護服，乳膠手套，防護眼鏡，防毒口罩等用品，確保施工安全與人員健康。

2.1 污染場地基坑分區(qū)開挖方案設(shè)計

污染場地面積較大，一次開挖比較困難，且場地2-1、3區(qū)域分布大量揮發(fā)性有機污染物，需在密閉大棚中進行開挖。因此考慮基坑開挖合理性對污染土修復(fù)有重要影響，對基坑進行分塊開挖設(shè)計，基坑開挖前先進行分區(qū)降水，分區(qū)隔離樁（隔水帷幕）見圖2所示。在揮發(fā)性污染物分布區(qū)域周圍設(shè)置密閉大棚內(nèi)，先行開挖密閉大棚內(nèi)污染土與南側(cè)開挖深度6 m區(qū)域，開挖完畢后拆除密閉大棚，并對南側(cè)開挖深度6 m處進行回填，再開挖剩下污染區(qū)域。密閉大棚跨度較大，需在密閉大棚中間設(shè)置一排鋼板樁基礎(chǔ)，同時在南部局部開挖深度達5 m處設(shè)置鋼板樁圍護，保證密閉大棚大開挖時穩(wěn)定性，具體開挖分區(qū)可見圖2所示。

圖2 基坑分區(qū)開挖工況圖

2.2 基坑?xùn)|側(cè)、北側(cè)及西側(cè)區(qū)域支護

根據(jù)污染土開挖深度，東側(cè)、北側(cè)與西側(cè)基坑開挖深度0～5 m，周圍環(huán)境條件較好，場地條件較為寬松，采用一級或二級放坡的圍護形式。放坡坡度比1∶1.5，坡面采用C20厚65混凝土護坡，在坡頂、坡底設(shè)置明溝排水，基坑放坡典型剖面如圖3、表3所示。

表3 主體區(qū)域放坡開挖圍護設(shè)計參數(shù)

2.3 南側(cè)基坑支護

南側(cè)基坑緊鄰場地圍墻，圍墻外為道路，該區(qū)域普遍挖深2.5～3.0 m，局部挖深達6 m區(qū)圍護要求較高。

為減少基坑開挖期間圍護體結(jié)構(gòu)的變形，減少對南側(cè)道路的影響，故對局部開挖深度6 m區(qū)域采用鋼板樁加一道鋼支撐（局部對撐和角撐）的圍護形式，水平鋼支撐采用Φ609×16鋼管，局部角撐采用H400×400型鋼，靠近道路一側(cè)采用SMW工法，內(nèi)插H500×300×11×18型鋼，具體基坑典型剖面圖見圖4所示，具體圍護參數(shù)見表4。

圖3 典型放坡剖面圖

圖4 南側(cè)深挖深區(qū)圍護結(jié)構(gòu)剖面圖

表4 南側(cè)深挖深區(qū)域圍護設(shè)計參數(shù)

南側(cè)挖深2.5～3.0 m區(qū)域區(qū)由于缺乏放坡條件，同時為減少對鄰近道路的影響，采用寬度為4排寬2.2 m水泥攪拌樁重力壩圍護，外側(cè)利用兩排止水樁，減少圍護成本同時兼顧對南側(cè)道路的保護。具體基坑典型剖面圖見圖5所示，具體圍護參數(shù)見表5。

圖5 南側(cè)淺挖深區(qū)圍護結(jié)構(gòu)剖面圖

表5 南側(cè)淺挖深區(qū)圍護設(shè)計參數(shù)

3 場地周邊環(huán)境監(jiān)測結(jié)果與分析

3.1 基坑變形監(jiān)測

針對本污染場地基坑開挖過程中對周圍環(huán)境的影響，尤其是對南側(cè)鄰近道路基坑開挖區(qū)域，需要在開挖期間加強基坑的監(jiān)測。根據(jù)本基坑工程監(jiān)測結(jié)果，基坑放坡開挖累計最大水平位移與豎向位移大小分別為—22.8 mm與13 mm；另外，南側(cè)基坑淺挖區(qū)與深挖區(qū)累計最大沉降分別為—25.1 mm與—20.1 mm，累計最大水平位移分別為13 mm與11 mm。從沉降結(jié)果可以看出，基坑位移與沉降均滿足規(guī)范要求，對周圍環(huán)境無明顯影響。

3.2 空氣監(jiān)測結(jié)果及分析

對污染土處理過程中的形成的廢氣進行處理后排放，并進行定期監(jiān)測，同時了解施工過程對周圍空氣的影響，對場地周邊空氣進行采樣抽檢，采樣點如圖6所示，監(jiān)測結(jié)果見表6、表7。

圖6 空氣采樣點

檢測結(jié)果顯示，場地四周環(huán)境空氣、固定源尾氣中非甲烷總烴、顆粒物、苯系物指標均低于上海市《大氣污染物綜合排放標準》DB 31/933—2015中規(guī)定的限值，滿足環(huán)境保護要求。

表6 場地周圍空氣監(jiān)測結(jié)果

表7 尾氣監(jiān)測結(jié)果

4 結(jié)論

本文將巖土工程設(shè)計、施工方法應(yīng)用于污染土修復(fù)工程，現(xiàn)場輔助進行污染土修復(fù)工作。針對場地污染物空間分布、污染類型，結(jié)合工程地質(zhì)條件及周邊環(huán)境情況，對基坑設(shè)置密閉大棚進行分區(qū)開挖，污染場地東、西、北側(cè)主體場地寬松區(qū)域進行放坡，南側(cè)鄰近道路采用重力式水泥土擋墻以及鋼板樁、SMW工法樁等多種方式組合圍護，輔助污染土處理處置。監(jiān)測結(jié)果表明，組合基坑開挖能較好地控制變形，且兼顧安全、造價等要求，滿足環(huán)境保護要求，為今后類似工程提供借鑒和參考。

收稿日期：2018-09-17