石家庄市洨河污染土工程地质问题及评价

1、石家庄市洨河污染土工程地质问题及评价1、工程概况 洨河发源于鹿泉市南部的五峰山，自西北向东南流经栾城、 赵县，于邢台市宁晋县小马村汇入槐河。 洨河生态恢复工程自五 支渠入南泄洪渠汇流口至赵县赵州桥，全长38.373km。工程区位于太行山山前倾斜平原区，地势西高东低，相对较平坦，地面 高程67.437.4m,堤顶高程67.240.4m。洨河为平原型河流， 河谷形态呈浅“ U字型，河床宽而浅，阶地不明显。洨河河道 断大多为复式断面，河道宽160m主河槽宽35m洨河两岸发育 有牛庄沟、石家庄市总退水渠、沙河等支沟。自 70 年代后，石 家庄市和周边工业及生活污水排入洨河，造成了洨河的严重污 染。2、

2、工程地质条件洨河沿线地表均被第四纪地层覆盖， 本区域主要由以下第四 系全新统冲洪积 (Q 4pal) 壤土及砂土组成： 壤土： 褐黄棕黄色， 稍湿，硬塑可塑 , 含铁锰质染色， 锰质结核，钙质结核，表层多含植物根系，分布于工程全区，厚 度3.113.8m本层夹砂壤土及粘土透镜体，呈不连续分布 ，厚 度 0.5 4.0m。 粉砂: 浅黄灰白色，稍湿，稍密中密，主要成分以 石英、长石为主，含云母。呈不连续性分布，在五支渠一带未揭露此层，厚度较小，一般在 1.51.7m之间。中、粗砂：灰白色，稍湿，稍密中密，主要成分以石英、 长石，云母为主。在五支渠以下此层分布广泛，该层厚度较大， 钻孔未揭露层底，

3、揭露厚度 4.59.3m。壤土：褐黄黄褐色，稍密中密，稍湿湿，硬塑，韧 性及干强度中等，摇震反应中等，稍有光泽，含有机质及云母， 分布于 107 国道一带，厚度大于 10m。洨河为季节性河流，由于河道防洪标准低，行洪能力低，如 遇暴雨易形成洪涝灾害， 现河道常年有地表水径流， 地表水为污 水，主要来源石家庄市工业及生活排放的污水，经南泄洪渠、总 退水渠汇入洨河。根据勘探资料 20m深度范围内均未见地下水， 根据附近民用井资料，地下水位埋深均在40m以下。地下水主要 赋存于第四系的松散土层中， 含水层主要为冲洪积的砂层， 地下 水位主要受大气降水、 地下水径流的补给， 人工抽取地下水的方 式排泄

4、。3、污染土的地质特征污染土是由干外来致污物质 （ 如城市生活用水、工业废液、 废渣等 ） 通过渗透等途径的侵入 , 导致土的性质 （ 物理力学性 质和化学性质 ） 改变 , 这类土称为污染土。 一般情况下 , 污染物 都是通过渗透作用侵入土中 , 引起土与污染物相互作用 , 而导 致土的性质改变。 液态污染物本身可以渗入土中。 固态污染物往 往由大气降水、地表水或其他液态介质对它产生溶蚀、淋滤、然 后渗人土中。 固体污染物直接与土接触所引起的污染影响范围是 较小的。气体污染物对土直接产生污染的机会更少 , 它们经常是 散逸到大气中 , 溶解于大气降水中再回落到地面上 , 对土发生 影响。污染

5、土的颜色、状态往往与正常土不同，伴有特殊气味，地 层结构多呈蜂窝状， 甚至出现局部空穴， 污染土在地质特性方面 主要有以下几个方面的变化：(1) 颜色：污染土与原状土在颜色上有明显的区别，未受污 染的粘性土、土砂土颜色一般为褐一褐黄色、灰白色；污染后， 土的颜色一般为灰色、灰黑色、黑色、黄绿色和褐红色。(2) 结构： 土在污水的腐蚀作用下产生了胀裂、 崩解等破坏， 土质变疏松，地层结构多呈蜂窝状，甚至出现局部空穴。4、洨河污染原因4.1 污染物的排放 洨河已变成石家庄的一条“纳污河”，它不但承载了市区300 万人口的生活排污，还有医药化工为主的工业废水。洨河的 水源主要是来自桥东、桥西、栾城、

6、赵县、鹿泉市等污水处理厂 以及石家庄市区内未纳入城市管网的废污水、 城市及农村雨污混 流废污水。污水另一主要来源来自城市排水。 城区排水包括雨水和污水 两个部分。以京广铁路为界，以西雨水经民心河西线排入洨河 ; 以东经总退水渠和东部总退水渠最终进入洨河。 污水排放同样以 京广铁路为界，以西排入桥西污水厂、以东排入桥东污水厂。城 市雨污混接严重。致使每年大量未经处理的污水直接排入洨河。洨河流经 129 座村庄和工业区，由于一些沿河居民和单位， 缺乏水环境保护意识，随意向河道倾倒生活垃圾、建筑垃圾等， 长期堆积很容易造成河道淤积，水质恶化。4.2 河道自净能力的降低河道自净能力主要取决于河流的流量

7、、 流速等水动力条件和 河流生物的适度生长等因素。 由于人为倾倒垃圾， 河底淤积填高， 河床比降减小，流速减缓。河水污染，河道中大量水生生物无法 生存，河道生态平衡遭到破坏，水体自净能力下降，造成水环境 质量系统的恶性循环。5、岩土工程问题分析及评价5.1 洨河污染土腐蚀等级的划分 根据岩土工程勘察规范 （GB500212001） 中的环境介质 （污染土 ）对混凝土、 钢铁等建材的腐蚀性评价， 综合考虑污染土 的PH SO42-+CI-, Ca2+Mg2指标，洨河污染土主要是污水的 下渗导致土体的污染，一般属浅层污染，局部污染层厚度可达 7m根据现场勘察揭露的地层分析， 将污染场地内的污染土腐

8、蚀 性划分为三个等级。（ 1）轻微污染土 _：由粉质粘土、砂土组成，褐黄色，土 中含有污染物成分， 物理力学性质无变化或变化不明显， 具有弱 腐蚀。（2）中等污染土： 由砂土及壤土及砂壤土组成， 青灰色湿， 可塑 -硬塑状态，含姜石，土的物理力学指标有明显变化，土的 性质也发生了一定变化，具中等腐蚀。（3）严重污染土：由砂土、壤土、粉质壤土组成，黑色， 松散软塑 - 流塑状态，有腥臭味，含大量有机质。具强腐蚀。地 基土的物理力学指标有较大幅度变化，土的性质变化较大。5.2 污染土的物理力学性质 通过原位剪切试验或室内试验获得土的物理力学及水理性 质值， 现场载荷试验获得土的承载力特征值及变形指

9、标。污染土的结构已遭到破坏，土质被腐蚀后的生成物具有结晶膨胀性质。 土被污染后物理指标及孔隙比、压缩系数、液塑限、粘聚力、摩 擦角等力学指标将会发生不同程度的变化。 常用确定承载力的方 法和物理力学指标， 不一定能正确反映污染土的特性， 现有的承 载力表和经验公式也不一定适用于污染土的评价。 今后应加强污 染土物理力学性质及承载力的分析、测试和确定方法的研究。5.3 判定污染土、水对金属和混凝土的腐蚀性。5.3.1 污染土的腐蚀性 由于污染土中含有大量腐蚀性的酸碱废液和盐类， 对金属和 混凝土都具有腐蚀性。根据有关勘察资料，洨河段5m以内土壤电阻率 2050Q m, SO42含量 249.7

10、mg/kg , Cl-含量 70.9 mg/kg，易容盐总量1180.3 mg/kg , pH为8.26。土的腐蚀性试 验成果显示： 土对混凝土结构具微腐蚀性， 对钢筋混凝土结构中 的钢筋具微弱腐蚀性，对钢结构具弱中等腐蚀性。5.3.2 地表水的腐蚀性 根据洨河地表水水质简分析试验成果， 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为6.98。判定结果表明：洨河水类型为重碳酸硫酸钠 钙型水， 洨河水对混凝土具弱腐蚀性， 对钢筋混凝土结构中的钢 筋具弱腐蚀性 （判别时,由于环境水中同时存在

11、氯化物和硫酸盐 时，CL-含量=CL-+SO42-X 0.25），对钢结构具弱中等腐蚀性。6、洨河污染土的治理6.1 污染土的治理原则洨河水环境治理任务是整治主河槽, 结合人工湿地水质净化 工程、清运河道内垃圾等综合措施, 逐步修复河流自然生态系统, 改善区域水土环境, 提高沿岸居民生活质量, 改善石家庄市区周 边环境。洨河河道污染土分为重、中、轻度污染土,对于严重污 染土和中要采取合适的处理方法, 来改善污染土的工程特性提高 其地基强度； 对于轻微污染土地段一般可以不治理, 可利用河水 自净功能,消除其污染,如有侵蚀性,则要在工程施工时采取防 护措施。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） 中的有机物在细菌的作用下易发生 好氧和厌氧性分解, 不仅使水中溶解氧水平低, 而且产生二氧化 碳、甲烷、硫化氢等气体，是水体变黑发臭。重度污染土由于污 染严重，工程地质性质差，松散，含大量有机质、酸碱性物质。 彻底清除底泥就是为了防止底泥中的污染物向水中释放形成二 次污染，疏浚河床应清除黑色富集层，彻底消除其影响。6.2.2 人工湿地水质净化 人工湿地水质净化工程根据洨河沿岸污水排入口位置、 结合 跨河桥的重要性和周边环境， 充分考虑现阶段入河水质的净化要 求，在洨河上游衡井公路跨洨河桥两侧修建人工湿地， 进行水质 净化处理，同时结合人工湿地植物种植，美化桥址处周边环境。6.2.3 河道曝气法 人工曝气复氧是指向处于缺氧 （或厌氧 ）状态的河道进行人 工充氧以增强河道的自净能力， 改善水质、 改善或恢复河道的生 态环境。河道曝气复氧一般采用固定式充氧站和移动式充氧平台 两种形式。 该工艺具有设备简单、 机动灵活、 安全可靠、 投资省、 见效快、操作便利、适应性广、对水生生态不产生任何危害等优 点，适合于城市景观河道和微污染源水的治理。6.2.4 水生植物净化法 该方法是充分利用水生植物的自然净化机能的污水净化方 法。利用水生植物的自然净化机能，对去除富营养化水体中的 TN和TP、增加水体中的溶解氧有明显效果，并