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城乡水环境综合治理方法探析

2021-01-07 15:49 来源:环境治理论文 人参与在线咨询

摘要:随着社会经济的发展,环境污染日益严重,城乡水环境治理越来越重要。水环境综合治理实施区域主要位于城市或乡镇人口密集区域,存在面积广、人流多、管线交叉、交通量大、社情民情复杂等特点,增加了施工的难度。针对不同的情形,应选择合理的施工方法和措施,为此,在分析水环境治理的特点和原则基础上,对水环境综合治理常用的明挖法、顶管法、定向钻拖管法、不良地基加固等施工方法及要点进行了总结。

关键词:水环境;综合治理;施工方法;技术要点

随着社会的发展、经济的快速增长,环境污染问题日益严峻。党中央、国务院针对生态文明建设进行了决策部署,提出创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念。水环境综合治理实施“源头化、流域化、系统化”方针,将城乡排水防涝设施建设、海绵城市建设和黑臭水体治理有机结合起来,统筹水、岸、管综合治理,重点抓好污染源头管控[1]。水环境综合治理实施区域主要位于城市或乡镇人口密集区域,存在面积广、人流多、管线交叉、交通量大、社情民情复杂等特点,增加了施工的难度。因此,针对不同的情形,应选择合理的施工方法和措施,以实现工程控制目标和经济效益。本文在分析水环境治理的特点和原则基础上,对水环境综合治理常用的明挖法、顶管法、定向钻拖管法、不良地基加固等施工方法及要点进行了总结。

1城乡水环境治理的特点

城乡水环境治理是一项综合的复杂工程,根据实施区域和特点可分为城市水环境综合治理、乡镇水环境综合治理和河湖堤防水环境提升。城市水环境综合治理主要针对城市及郊区的污水进行改造提升,是当前水环境治理的主要内容。城市管网由于前期规划不到位、使用时间较长等,因此存在管网淤堵、破损、变形、过流截面不足、雨污混接、管道缺失、直排河湖等现象,造成污水横溢或污水收集率较低,形成黑臭水体并污染河湖等。城市水环境治理的思路主要是,对新建管道进行雨污分流、管道疏通和维修更换、源头污水治理等,施工区域主要位于社区道路、主街道,主要特点是地下管线错综复杂、车辆人员交通压力繁重、人口居住密集、对周边建筑物影响较大,对交通导行、管线保护、环境保护要求较高。乡镇水环境综合治理主要是针对乡村圩镇的污水进行收集处理,以减少乡村污水散排、黑臭水体、河塘污水超标等问题。乡镇房屋依据地形而建,房屋平面布置缺乏整体规划,各家各户的生活污水采用自建化粪池或者自流方式排放,缺少污水收集管道和污水净化设施,是造成乡村水环境污染的主要原因。因此,乡镇水环境治理的核心和关键是对污水的收集和处理,其施工特点是地下管线较少,但局部管线受地形影响存在管道深埋、局部需要经过池塘水田等不良地质地段等问题,施工难度较大。同时,污水接引涉及每家每户,村民因个人诉求、思想观念不同,沟通难度较大。河湖堤防水环境提升是对污水排放末端的整治,需要与源头治理结合进行,主要采取物理化学或生物措施,对水体中的有害杂质、无机物、有机物进行降解,以达到净化水体、提升景观的目的。水环境提升施工区域位于河塘等富水低洼地段,周边管线较少,交通干扰少,施工过程中需要重点做好截排水和边坡稳定工作。

2城乡水环境治理的原则

水环境治理是一项综合性的工程,实施过程中应坚持科学规划、系统治理、统筹兼顾、整体施策的原则,全方位、全过程治理城市黑臭水体;坚持“一水一策”治理原则,系统科学编制整治技术方案,因地制宜,对症下药;坚持从实际出发,治标和治本相结合,通过加快城市环境基础设施建设,逐步实现污水全收集、全处理,修复城市水生态,完善城市功能,美化城市景观。坚持全员参与,同抓共管,完善长效管理机制,调动社会力量参与,从根本上解决水体黑臭环境问题。

3水环境综合治理常用施工方法

水环境综合治理工程施工方法主要有明挖法、顶管施工法、定向钻拖管法、不良地基加固等。

3.1明挖开槽埋管法的技术要点。常规的管道铺设和基坑施工主要采用明挖法,利用机械结合人工进行作业,分为放坡开挖和支撑开挖两种方式,主要特点是工艺简单、施工质量和管线安全有保障、便于机械作业,缺点是周期长、造价高、对道路和地面破坏较大,易受天气干扰,·09·第42卷S2人民黄河Vol.42,Sup.22020年12月YELLOWRIVERDec.,2020不适宜城市主干道、繁华地段、构筑物密集场所的管道施工。放坡开挖主要用于施工作业面宽广、便于机械作业、周边障碍物较少的地段,施工过程中要重点做好地质勘探,根据地质情况做好坡度设计,同时做好沟槽的截排水工作,确保边坡稳定。支撑开挖适用于作业空间受限、周边交通或构筑物安全要求高、水文地质较差等作业条件,要根据地质情况、开挖深度等选择不同的支护方式,开挖时要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖原则。

3.2顶管施工的技术要点。顶管技术是管道施工中的常用技术[2-3],用于直径600mm以上的管道施工,与传统施工技术相比具有投资少、效率高、对地面破坏少、对周边建筑及交通影响小、占地面积小、对环境污染小的优势,多用于城市主干道或繁华地段道路管道施工,特别适用于黏性土、粉土和砂土区施工,不适用于淤泥、沼泽地及岩石地质区施工。顶管作业的基础是顶管井,主要分为工作井和接收井,多为钢筋混凝土结构。为确保顶管井的稳定性和结构可靠,可内设支撑装置,合理调整受力结构。顶管设备应根据管道所处土层的性质、管径、地下水位、周边建筑物等因素来选型。顶进千斤顶固定安装在支架上,必须与管道中心的垂线对称,其合力作用点应在管道中心的垂直线上。顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位弥合后,再按正常速度顶进,管道顶进应连续作业。顶进过程中若发现油压突然增高、遇到障碍、管位误差较大无法校正、接缝漏浆等异常现象时,应立即停止顶进,查明原因并处理后再继续顶进。中继间安装时,应将凹头朝向工具管方向,凸头安装在工作井一端,避免在顶进过程中泥沙进入中继间,损坏密封橡胶导致止水失效。在进行穿墙施工时,为确保土体稳定性和墙体安全性,提升穿墙的效率,一要控制好穿墙速度,有效缩减土体的暴露时间;二要在穿墙前对土体进行加固,通过在土体内注入一定水泥浆或混凝土,提高墙体的稳固度;三要合理设置洞口止水方法,实现对洞口水流的控制。在顶进过程中,要做好注浆减阻工作,定期进行偏差监测,结合实际情况做好纠偏工作,确保施工顺利进行。顶管出洞时,必须对出洞口进行纠偏和调零处理,一是增强出洞口的支撑力度,减少对管道的挤压;二是充分发挥主顶的纠偏作用,及时对偏差进行纠正;三是通过加垫下跌角等方式调整顶管坡度。

3.3定向钻施工的技术要点。定向钻施工技术就是使用水平定向钻机进行管线穿越施工,一般分为两个阶段:第一阶段按照设计曲线钻一个导向孔;第二阶段将导向孔进行扩孔,回拖管线完成穿越工作。其优点是穿越精度高,易于调整铺设方向和埋深;对周围环境影响小,适应环保的各项要求;受水文条件影响小,不受季节限制,不影响江河通航,不损坏江河两侧堤坝及河床结构;进出场地速度快,占地少,施工人员少,施工速度快,工程造价低,安全可靠性。相比其他工艺而言,在城市施工、跨河湖施工、直径小于600mm的管道穿越施工具有非常明显的优越性。定向钻施工前,需要对作业区域内的管线进行探查,并根据设计勘察资料进行导向孔轨迹设计,合理设计钻进曲线、出入土点和角度。钻进过程中加强钻进轴线和角度的控制,监测钻头的实际位置与设计位置的偏差,并将偏差值控制在允许的范围之内。预扩孔时要将大量的泥浆泵入钻孔,以保证钻孔的完整性并防止塌方,将切削下的岩屑带回到地面。扩孔时,出现钻机扭矩、拉力异常时,应进行洗孔。回拉生产管进入钻孔时的入孔角应当和导向孔出土角一致,回拉作业应持续进行。拉管就位后,应对生产管两端进行封堵,避免异物进入管内,完成连接、实验、检测后,应及时清理垃圾、渣土、泥浆,并按要求回填严实工作坑。

3.4软土地基加固的技术要点。在池塘、水田、河沟等地段施工时会遇到淤泥、淤泥质土、杂填土或其他高压缩性土层等不良地基,其特点是稳定性差、强度较低、易出现液化、沉降性大等[4],若不进行处理,易导致构筑物和管道下陷或损毁。常用的地基加固方法有换填法、预压法、挤密法、深层搅拌法、灌浆法、强夯法等。施工前,要充分分析地勘资料、施工条件,对比各种加固方法的适用性和经济性,选择合适的加固方法。

4对城乡水环境治理施工的几点建议

4.1加强内外部协调工作。由于水环境治理施工区域主要位于市区或城镇的交通、人口密集区,施工作业对居民的工作、生活、出行有一定的影响,因此做好协调工作,消除各种内外阻力,有助于工程顺利实施。协调工作应由业主或政府牵头,交通、市政、环保、企事业单位、社区(村委)等相关单位参与,定期召开协调会,及时解决施工过程中的问题。同时,施工前可以通过发放传单、社区走访、张贴告示、问卷调查等方式加大宣传力度,做好工程建设情况解释,以获取居民的认同和支持。

4.2加强设计与施工的协同。水环境治理工程线多面广,往往工期较短。由于地下管线错综复杂、水文地质复杂多变,施工过程中需要设计调整和变更的内容较多[5],因此设计人员必须加强物探勘查,尽可能准确掌握现状管线的情况,合理进行规划设计,同时与现场施工人员密切配合,及时掌握现场情况,根据实际作出变更调整,确保设计方案与实际施工相匹配,提高施工的效率,降低投资和施工成本。

4.3抓好安全防护和交通导行。水环境治理工程位于交通频繁、人流密集场所,管道施工基本沿着现状道路铺设,给施工作业带来极大的安全隐患。为此,开工前应做好周边交通和社情的调查,科学制定道路导行方案,联合交警部门做好交通管控和道路疏导。同时,做好坑槽开挖支护和降排水专项方案的编写、论证、审批,严格做好坑槽支护、防护工作,做好危险部位的警示警戒标识,确保安全工作做到实处。

4.4严格按照规范抓施工质量。千年大计,质量第一。水环境治理各类设施大部分属于隐蔽工程,对工程质量的要求非常严格。质量控制源头是基础,过程是关键。材料的采购要选择合格的供应商,材料进场需要提供相应合格资料,并在监理等各方见证下取样复检,不合格产品严禁用于工程。施工过程中加强工序管控,规范质量验收程序,确保施工质量管控到位。

5结语

随着社会的发展,城市内涝和黑臭水体的现象越来越突出,环境保护的形势日益严峻。“绿水青山就是金山银山”两山论的提出、“海绵城市”“美丽乡村”建设理念体现了城镇水环境治理的重要性、紧迫性。针对水环境治理,要在现有工程实践的基础上不断总结、探索新的施工工艺、掌握新的施工技术,学习新的施工管理理念、提升管理水平,加快工程实施进度、保证施工质量,全面提升工程效益。

作者:薛振兴 单位:中国安能集团第二工程局有限公司南昌分公司

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