1130截污项目工程的质量安全控制.docx
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1130截污项目工程的质量安全控制
截污项目工程的质量安全控制
摘要：
本文以深圳石岩水库截污工程为例，介绍了石岩水库的基本概况，并着重讲述了石岩水库截污工程的主体工程及质量控制，并提出了质量和安全控制措施。
关键词：
截污工程；管道施工：
沟槽回填；质量
1、概述
石岩水库位于深圳市宝安区石岩街道辖区西北角，是深圳市四大水库之一，也是宝安区最大的饮用水源之一。
自1960年3月建成并开始蓄水运行以来，石岩水库一直发挥着积极作用，目前年供水量约2.3亿m3，已经成为深圳市至关重要的城市供水调蓄库体，对宝安区的社会稳定、经济发展、防洪和居民生活起着举足轻重的作用。
近年来随着石岩街道社会、经济的快速发展和人口数量的急剧增加，石岩河等6条入库支流污染日益严重，水质劣于地表水Ⅴ类水质标准，尽管水库流域范围已建成了石岩排污管网、石岩河截污工程、石岩河人工湿地等多项污染治理设施，采取过多次水污染专项治理工作，改善效果不明显，一直未能扭转受污染的趋势，水库水质不容乐观。
石岩水库的水质改善是一个涉及面广、影响因素多的系统工程，造成污染的原因众多，主要有截污干管未能覆盖全流域外、截流倍数小、雨季污水溢流、生活垃圾乱丢等原因，但开展石岩水库截污工程是解决水库水质量的重要保障，能有效削减入库污染负荷，保障饮用水源安全和人民身体健康。
2、截污工程主要工程任务及规模务和规模
2.1项目的主体工程
石岩截污工程项目的工程方案为建设水库东、西岸两个截污系统，东岸污水截流后转输排往茅洲河，西岸污水进入前置库处理后排入石岩水库。
其中东岸系统采用隧洞方案，主要对王家庄溪、石岩河、深坑坜水和白坑窝水四条入库支流进行截排，截排隧洞长3663m，截排能力为20m3/s，并建设一座30万m3调蓄库；西岩系统主要对麻布水和运牛坑水进行截排，分别设置2万m3前置库和1万m3/d湿地处理系统。
根据工程设计委托书要求，在石岩水库流域管网系统完善和雨污分流实施前，对库区进行必要的污水截排，拦截雨季入库污染负荷、解决初期雨水带来的污染、控制流域范围内突发污染事故带来的污染。
以期尽快扭转石岩水库水质污染的局面，改善市民关注的饮用水源问题，保障相关地区经济、社会、环境的协调发展。
本次工程按水库东、西岸分别建设截污系统，东岸污水截流后转输排往茅洲河，西岸污水进入前置库处理后排入石岩水库。
其中东岸系统采用隧洞方案，主要对王家庄溪、石岩河、深坑坜水和白坑窝水四条入库支流进行截排，截排管涵长3841m，截排能力为20m3/s，并建设一座30万m3调蓄库；西岩系统主要对麻布水和运牛坑水进行截排，分别设置1.6万m3前置库和0.6万m3/d湿地处理系统。
2.2工程布置及建筑物
主要建筑物为2级（包括截污口、隧洞进口控制闸、输水隧洞、输水管道等），次要建筑物为3级（包括管养道路及附属设施），临时性建筑物为4级。
表1.5-1主要建（构）筑物一览表
序号
名称
规格
结构
单位
数量
备注
1
王家庄溪截污闸
10×4.5m，地下深6.35m，地面高3.92m
钢筋砼
座
1
闸前沉砂池35.8×7.5m
2
石岩河截污闸
四孔12m，两孔9m
钢筋砼
座
1
3
截污工程管理站用房
1200m2
钢筋砼
座
1
4
深坑坜截污箱涵进口闸
67.1×9.6m，地下深7.5~11m，地面高6.7m
钢筋砼
座
1
闸2×1.3m
5
调蓄库隧洞进口闸
69.5×9.6m，地下深7.5~12m，地面高6.7m
钢筋砼
座
1
闸2×1.3m
6
东岸调蓄库
30m3
座
1
7
东岸调蓄库土坝
坝长394m，坝顶宽5m坝高7.5m
座
1
8
白坑窝截污闸
4×4.5m，地下深5.8m，地面高3.92m
钢筋砼
座
1
闸前沉砂池35.8×5.5m
9
东岸截污箱涵XH1
3.5×3m
钢筋砼
m
1530
10
截污隧洞SD1
D3000mm
钢筋砼
m
963
11
库角隧洞连通箱涵
3.0×3.0m
钢筋砼
m
235
12
截污隧洞SD2
D3000mm
钢筋砼
m
1113
13
隧洞出口箱涵
6.0×3.0m
钢筋砼
m
108
14
隧洞出口污水收集池
3.8×3.8，深6m
钢筋砼
座
1
15
深坑坜排洪箱涵
三孔4×3m
钢筋砼
座
1
16
库湾保护林与调蓄库连通箱涵及控制闸
三孔4×2.5m
钢筋砼
座
1
17
麻布水前置库
16000m3
座
1
18
麻布水污水提升泵池
3.1×3.2m，深3.95m
钢筋砼
座
1
19
麻布水生态砾石床
26.2×20m，深3m
钢筋砼
座
1
20
麻布水湿地
17106m2
座
1
21
麻布水稳定塘
20082m2
座
1
22
运牛坑水前置库
16000m3
座
1
23
运牛坑水提升泵池
3.1×3.2m，深3.95m
钢筋砼
座
1
24
运牛坑水生态砾石床
26.2×20m，深3m
钢筋砼
座
1
25
运牛坑水湿地
3200m2
座
1
26
运牛坑水湿地
11650m2
座
1
2.3主体工程施工
2.3.1石岩河截污闸施工
石岩河截污挡水库基础面积大，有较大淤泥层，挖土采用人工挖土，自卸汽车运土的方法。
基坑底部周边预留排水沟和侧墙立模空间。
脚手架建议采用多功能腕扣式钢管脚手架。
垂直运输设施建议采用塔式起重机，并配以井字架垂直提升架。
钢筋采用加工厂制作、现场绑扎的方法。
砼采用商品砼，搅拌车运输，人工插入式振捣器平仓振捣。
2.3.2埋管施工
采用挖掘机挖土开槽，自卸汽车运土的方法。
管线在部分地段受河岸制约，基坑开挖不能按要求放坡，对这些管线基坑开挖采用打钢板桩进行临时支护。
管道的铺设应在沟底标高和管道基础质量检查合格后进行，管道沟槽回填分两次进行，在管道安装施工完成后，用砂土或符合要求的原土回填至管道顶部设计高程，按要求夯实，然后按规范要求进行闭水试验，达到要求后，再进行上部土方回填。
2.3.3隧洞施工
本工程有两处隧洞，东岸调蓄库～水库库角（石岩湖水厂）段（SD1）隧洞长963m，水库库角（石岩湖水厂）~茅洲河段（SD2）隧洞长1113m。
东岸调蓄库～水库库角（石岩湖水厂）段隧洞和水库库角（石岩湖水厂）~茅洲河段隧洞拟采用新奥法施工。
隧洞开挖采用钻爆法，支护采用锚喷支护。
锚喷支护既是施工安全的保障措施，也是永久性支护的一部分。
根据在围岩变形情况适时进行模注砼二次衬砌施工。
1.10工程管理
为了保证工程能够正常运行，发挥截排污染物效益，保护好石岩水库水质，应成立专门的管理机构，负责截排工程相关设施的日常管理。
建议本管理机构纳入石岩水库管理处，统一由石岩水库管理处管理。
本工程主要管理内容包括：
截污系统技术档案管理、水质与水位监测、工程管养与维护以及调度运行管理等。
本工程管理范围为：
石岩水库截污工程东岸截污控制闸、截污管线、调蓄库、西岸前置库湿地等设施。
本工程管理机构的设置主要由截污控制闸管理处、调度中心、管养所三大部分构成。
管理人员合计30人，在必要时管理单位可雇佣临时工作人员若干名。
图2.2-1石岩水库清淤工程泥库设施施工平面布置图
5.1工程任务和目标
工程任务：
根据工程设计委托书要求，进行库区截污，拦截雨季入库污染负荷，尽快扭转石岩水库水质污染的局面，改善市民关注的饮用水源问题，保障相关地区经济、社会、环境的协调发展。
功能定位：
石岩水库流域管网系统完善和实现雨污分流前，对入库支流进行必要的污水截排；控制流域范围内突发污染事故带来的污染；解决初期雨水带来的污染。
保护对策：
水库分东、西片区建设石岩水库截流工程，拦截入库污水。
东片区石岩河、王家庄溪、深坑坜、白坑窝通过调蓄库、截排工程，防止入库支流污染物随地表径流汇入水库，混合污水通过截排隧洞导出库区外；为充分利用雨水资源，将水库西岸支流麻布水、运牛坑水截流收集、处理达标后，回归水库。
9.4主体工程施工
9.4.1土石方工程
土方开挖工程若场地开阔，可采用放坡开挖，若场地狭窄则采取支护措施。
土方填筑应分层均匀填高，根据场地条件采用机械碾压或夯实，分层厚度根据压实机械情况确定。
干砌石和浆砌石均要求块石质地坚实，砌筑时应垫稳填实，浆砌石应坐浆密实。
9.4.2沟槽开挖
施工方法：
采用挖掘机挖土开槽，自卸汽车运土的方法。
先用挖掘机挖土至距设计槽底以上20~30cm止，然后改用人工清底至设计高程，有地下障碍的地方采用人工挖槽，不得使用挖掘机。
部分管道用于回填的部分沟槽开挖土沿管线一侧放置，部分段管道开挖土须先运到临时碴场堆放，埋管回填后余土运往弃碴场。
施工降水：
对于管道位于地下水位以下的，为有效地控制地下水，采用双侧排水沟，每50米设一集水井降水，当水位降至槽底0.5米左右再进行基础施工。
集水井比排水沟最低点深0.5米，用干砌砖井，并设专人疏通。
9.4.3隧洞工程
隧洞总长2076km，圆形断面，断面尺寸3m（直径），隧洞共计开挖土石6.5万m3，衬砌混凝土2万m3。
东岸调蓄库～石岩湖厂前方库角段SD1、石岩湖厂前方库角至茅洲河段（SD2）隧洞施工采用新奥法。
采用轻便轨道平车出碴，施工所需的风、水、电系统都要齐全。
隧洞贯通后才进行衬砌。
地质条件特别不好的地段，可采用分段喷锚支护、分段衬砌的施工方法。
废碴运到东岸调蓄库和前置库湿地筑坝。
SD1隧洞长963m，SD2隧洞长1.113km，隧洞采用圆洞型，洞径3000m。
（1）施工方法
SD1、SD2隧洞拟采用新奥法，开挖采用钻爆法，支护采用锚喷支护。
锚喷支护既是施工安全的保障措施，也是永久性支护的一部分。
在围岩变形基本稳定后进行模注砼二次衬砌施工。
SD2与公明供水调蓄工程隧洞交叉位置左右20m的范围内要求采用静态光面爆破法，不允许超挖，成岩面验收资料及时完整归档。
（2）土石方开挖作业
由于本工程隧洞断面比较小，拟采用手风钻钻孔开挖，人工装碴，有轨出碴。
（3）支护、衬砌
支护一般采用锚喷支护，喷射砼用5m3/h的新型转子喷射机，二次模注砼采用全断面钢模台车。
（4）施工通风
本工程的设计工作面独头长度在1.2km以内。
正洞工区独头通风长度大于500m的工段采用长轴短压的混合式通风，小于500m的区段则采用吸出式通风。
各支洞的通风采用压入式通风。
（5）施工给排水
向洞内工作铺设φ100供水管。
由于隧洞纵坡很缓，施工时无论顺坡还是反坡，洞内水均需采用机械排水措施。
首先把洞内水分段集中用潜污泵排至洞外处理池处理，经过滤沉淀及消解后可作施工用水或直接排至下游。
9.4.4调蓄库土坝施工
坝体土料填筑要求：
1）心墙土料
据《碾压式土石坝设计规范》规定，3级坝的压实度应为92%～98%，本设计取95%；施工填筑含水控制在最优含水率的－2%~＋3%偏差范围以内；心墙土料防渗要求压实后渗透系数应小于坝壳透水料的50～100倍，并小于1×10-5cm/s。
心墙土料满足防渗要求得设计干密度应达到为1.60g/cm3。
2）坝壳强风化料
坝壳强风化料以块石为主，夹有砂和粘性土，填筑要求按压实度控制，要求压实度不小于95％。
3）反滤、过渡料
反滤料为粒径小于5mm的砂料、过渡料为粒径小于80mm的砂砾料，填筑相对密度均不小于0.75。
4）堆石棱体
堆石料可用料场弱风化料，填筑标准采用孔隙率为设计控制指标，孔隙率在20%～28%之间。
坝体施工要求：
坝体采用碾压式粘土心墙土石坝，坝体施工流程为：
坝基开挖——坝基处理——各区填筑同步上升。
坝址处地层主要由残坡积粉质粘土、全风化、强风化、弱风化花岗岩构成，局部有人工填土及冲洪积层（粉土层、粉细砂、中粗砂等）、淤泥等。
坝基开挖主要是将坝基下面的人工填土、淤泥层、冲洪积粉细砂全部清除，将表层5.0～6.0m厚度范围内的淤泥层、残坡积、冲洪积砂层及全风化土清除。
大坝基坑开挖遵循自上而下、分层开挖的原则，岸坡较缓时可分层开挖，岸坡较陡时，不易分层开挖，要采用由上到下逐层开挖。
清理采用人工配合1.2m3挖掘机、220HP推土机自上而下进行植被、表土清理，清理土料由3m3装载机装18t自卸汽车拉运至弃渣场指定地点堆放。
土方开挖施工采用1.2m3挖掘机、3m3装载机配18t自卸汽车拉运至弃渣场有序堆放。
基坑排水:
大坝基坑土方开挖时，由于开挖位置的不断变化及开挖高程的交替降低，无法采用固定的抽水装置抽排基坑渗水，根据这一实际情况，在开挖坝基时采用临时集水坑中放泵抽排，集水坑随着开挖位置的不断变化作适当调整。
坝体填筑包括粘土心墙及坝体其它填料施工，均可采用18t自卸汽车从料场直接拉运上坝。
自卸汽车运料上坝后采用后退法卸料，TY220推土机及时平整，粘土心墙用凸块振动碾碾压，坝体用振动碾碾压。
反滤、过渡层采用小型振动碾压实。
碾压遍数及铺筑厚度由现场碾压试验确定。
岸坡等边沿部位应采用夯板或斜坡振动碾夯实。
坝体填筑施工质量标准：
粘性土、强风化填筑料的压实度不低于95%，粒径小于5mm的反滤砂料及粒径小于80mm的砂砾过渡料，其填筑相对干密度不小于0.75。
坝体填筑工作面在下雨天要用塑料布进行覆盖。
9.4.5箱涵工程施工
东岸截污箱涵（XH1）断面尺寸3.5×3m，截流隧洞在过东岸调蓄库段（XH2）和石岩湖水厂前水库库角段（XH3），采用3×3m箱涵。
东岸截污箱涵（XH1）挖土方量136137m3，挖淤泥量25819m3，填方112501m3，基槽开挖采用1m挖掘机，弃土就近堆置在基槽旁边，以便于回填。
东岸调蓄库段箱涵XH2挖方量50232m3，填方41400m3，基槽开挖采用1m挖掘机，弃土就近堆置在基槽旁边，以便于回填。
混凝土泵将混凝土送入仓面，用平板振捣和插入式振捣器捣实。
水库库角段箱涵（XH2）挖方量31725m3，填方27965m3，基槽开挖采用1m挖掘机，弃土就近堆置在基槽旁边，以便于回填。
混凝土泵将混凝土送入仓面，用平板振捣和插入式振捣器捣实。
9.4.6茅洲河护坡施工
河道护坡采材料采用石笼护坡、三维排水生态袋和土工垫植草皮护坡多种型式。
其中石笼护坡、三维排水生态袋施工时，应遵循设计人员及材料供应方现场技术人员的指导下进行施工。
主要水工材料要求：
石笼挡墙的格网网箱孔眼及护坡格网网垫孔眼采用80×100mm，格网材料为热镀10%铝锌钢丝，外涂聚酯膜，网丝直径2.7mm，边丝直径3.2mm，涂膜后直径分别不小于3.7mm和4.2mm。
热镀10%铝锌钢丝须提供国家级实验室--盐水喷雾试验（GB/T10125）1000小时以上的试验报告。
其中镀层的腐蚀量不得大于170g/m2。
聚酯膜试片性能符合GB\T1040标准规定，其检测项目满足拉伸强度≧15Mpa、伸长率≧160%的要求。
填充石料（碎石或卵石）的粒径，挡墙格网网箱应控制10～25cm粒径的达到80%以上，护坡格网网垫应控制10～15cm粒径的达到90%以上，并用较小粒径的碎石填充孔隙。
生态袋材料握持抗拉强度为335N，等效孔经O95为0.2。
其中生态袋采用现浇砼压顶时，砼要嵌入土层中，使砼与边坡土体或挡墙顶部牢固结合，表面应高于地表一定高度，确保植草土体不塌滑。
砌石要求：
包括浆砌石挡土墙、砌石排水沟等。
采用M10水泥砂浆砌筑,浆砌石必须采用座浆法施工。
砌石料的选取及砌筑应严格遵照《堤防工程施工规范》（SL260-98）中有关砌石的施工规范进行施工。
砼采用商品砼，采用抗硅酸盐水泥拌制砼。
混凝土所用水泥品质应符合国家标准。
（6）设备安装及调试：
委托有资格的专业厂家完成；水闸的机电设备预埋件的加工和埋设严格按照所定设备尺寸，按照施工技术要求和相关规程规范进行。
9.6施工总布置
主体工程施工：
东岸截污管线和东岸调蓄库部分、截污控制闸和截排工程管理站、麻布水前置库湿地、运牛坑前置库湿地、茅洲河生态改造段，各为一个施工区。
其中东岸调蓄库与截污管线为一个工区。
管理站施工：
可以与截流闸施工同步进行。
根据该工程特点，对工程做如下安排：
（1）平整场地，制造工程施工的首要条件，为工程施工提供便捷的交通通道及材料堆放场所。
（2）碴场据初步考察，隧洞弃碴、箱涵弃土和泥库淤泥选择运往宝安机场填海，运距15km。
（3）隧洞施工部分，该工程将存在大量的隧洞是施工，并且在施工过程中不影响其他工种的施工，因此，隧洞施工作为本工程实施的关键工序。
（4）根据深圳降雨情况，在枯水季节进行建闸工作及箱涵埋设，进行土提及其他水利工程的建设。
（5）恢复水土保持工程和绿化工程。
其他工程扫尾工作。
12工程管理
12.1管理机构
管理机构：
为了保证工程能够正常运行，发挥截排污染物效益，保护好石岩水库水质，应成立专门的管理机构，负责截排工程相关设施的日常管理。
建议本管理机构纳入石岩水库管理处，统一由石岩水库管理处管理。
管理机构要力求精简、高效，在提高管理自动化水平的情况下，充分满足工程安全和文明生产的目的。
石岩水库截污工程完工后，将新增加壅水建筑物、输水管道等工程设施，根据相关标准、规范，共需增加人员30个人负责日常管理（主要为技术人员），负责水质、水位监测和工程管养与维护等。
在必要时管理单位可雇佣临时工作人员若干名。
12.2工程运行管理
石岩水库截污工程管理站主要任务主水质、水位监测、清渣清砂和工程管养与维护等。
截污闸在正常情况下处于常开状态。
本工程采用自动水质监测仪、自动水位记，通过水质监测仪自动测定水质，并将监测数据传送到管理站中控室。
除进入隧洞前的两个闸不受水质变化的影响外，王家庄、石岩河、白坑窝、麻布水、运牛坑水控制截污闸由测定的水质控制启闭。
运行方式如下：
（1）王家庄溪：
设置自动水位计，COD在线监测仪，氨氮在线监测仪，同时实施监测，正常状态下，王家庄溪截污闸处于关闭状态，旱季河道污水流过限流管道排到人工湿地处理，当王家庄溪来水大于人工湿地处理能力时，由于限流管限流，污水越过截污闸进入截污管，当主控制指标优于地表水Ⅲ类（环评报告要求）或自动水位计测得流量大于15m3/s时，PLC指示关闭王家庄截污闸，王家庄溪径流直接进入石岩水库。
（2）石岩河：
设置自动水位计，COD在线监测仪，氨氮在线监测仪，同时实施监测，正常状态下，石岩河截污闸处于开启状态，挡水闸处于关闭状态，旱季河道污水由现状橡胶坝拦截，经泵提升到人工湿地处理，当石岩河来水大于人工湿地处理能力时，水流越过橡胶坝进入截污闸，进入截排隧洞，直接排往茅洲河，截流量超过隧洞过流能力后，截流污水通过涵养林到达调蓄库。
当主控制指标优于地表水Ⅲ类（环评报告要求）或自动水位计测得流量大于89m3/s或自动水位计测得截污闸后水位高于36.6m时，PLC指示关闭石岩河截污闸，开启挡水闸，石岩河径流直接进入石岩水库。
当石岩河上游水位高于38.20m时，石岩河截污闸和挡水闸全部开启。
（3）白坑窝截污闸：
在正常情况下处于常开状态。
当测定的河水水质优于控制指标时，截污闸关闭。
（4）麻布水、运牛坑水等截污控制闸，在正常情况下处于常开状态。
当前置库蓄满时，截污闸关闭。
（5）深坑坜隧洞进口闸：
处于常闭状态，当石岩河口截污闸开始截污后，深坑坜隧洞进口闸开启，截流的混合污水进入隧洞排放下游，当闸前水位高于36.9m时，关闭闸门。
（6）调蓄库：
调蓄库隧洞进口闸处于常开状态，当截排量超过隧洞过流能力后，调蓄库开始蓄水，调蓄库的最高设计水位为36.60m，自动水位计监测调蓄库水位为36.6m时，PLC指示关闭石岩河截污闸。
当隧洞上游来水量小于过流能力后，调蓄库开始排放，直到放空。
当在调蓄库水位高于36.9m时关闭。
（7）库湾保护林：
库湾保护林旱季按已设定模式运行，旱季出水排往设计调蓄库；雨季石岩河口截污闸开始截污后，库湾保护林与调蓄库间连通箱涵控制闸打开，排放库湾保护林内水体。
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