TBM棄渣場水污染問題分析及控制措施介紹

(遼寧省水資源管理集團有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110003)

1 概 述

遼寧省大伙房水庫輸水工程是修建一條長85.3km、直徑8m完全靠自流引水的輸水隧洞，工程穿越的地形地貌主要為侵蝕斷褶中低山地形，重巒疊嶂，溝壑密布。主體隧洞工程采用以TBM為主、鉆爆法為輔的聯(lián)合施工方法，TBM施工段采用3臺TBM，長度為60.3km。工程沿線共設(shè)置11處棄渣場，其中TBM掘進段共有8處棄渣場，以溝道型、坡地型為主。輸水隧洞線路穿越省級自然保護區(qū)的核心區(qū)、緩沖區(qū)、實驗區(qū)和周圍幾個重要的水源保護區(qū)，環(huán)境影響敏感度較高，工程建設(shè)過程中治理好TBM棄渣場對生態(tài)環(huán)境保護和水土保持至關(guān)重要。

該工程施工三標(biāo)7號洞TBM2控制段棄渣場布置在支洞工程附近沖溝谷地內(nèi)，屬溝道型棄渣場，棄渣場范圍內(nèi)分布多條沖溝，外側(cè)為村道兼進出場道路，道路外側(cè)有一條小河道，為該溝谷內(nèi)唯一泄洪通道。在河道的下游居住著部分村民，該河道是他們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活所需水源。

2 棄渣場污水環(huán)境問題

在7號洞TBM2控制段施工過程中，隨著TBM的掘進棄渣場環(huán)境影響問題日益凸顯，7號洞棄渣場布置在山坡坡腳，堆渣范圍內(nèi)分布著多條沖溝，其中兩側(cè)有兩條較大的沖溝。2014年6月中旬進入汛期后，雨量增大，雨水順山坡匯集至堆渣區(qū)，山坡地下水亦在坡腳出漏，渣場位置地下水位及土壤含水率較高，地面滲水能力差，大部分雨水通過石渣縫隙滲流，出現(xiàn)“乳白色”污水在渣場擋墻底端滲出匯集，流入渣場旁沖溝內(nèi)進而流入河道，造成河水渾濁，極大地影響了下游居民用水安全，TBM棄渣場污水環(huán)境問題亟待解決。TBM棄渣場滲水污染情況如圖1所示。

圖1 TBM棄渣場滲水污染情況圖

3 TBM棄渣場污水環(huán)境問題原因分析

隨著雨水增多，7號洞棄渣場污水流入河道污染河水情況越來越嚴(yán)重，經(jīng)實地勘察分析產(chǎn)生的主要原因有：?根據(jù)TBM掘進破巖工作原理，掌子面巖石在滾刀的擠壓下產(chǎn)生破裂，致使石渣中存在大量以細粒狀或粉末狀為主的巖石碾磨物石粉，另因棄渣場底部鉆爆石渣塊間空隙較大，雨水經(jīng)過石渣縫隙，攜帶大量石粉形成“乳白色”的污水；?雨季到來，地表水增加，地下水水位上升，地面滲水能力較差；?7號洞棄渣場位于山坡坡腳，山坡坡度較大，地表水和地下水在堆渣區(qū)匯集出漏，較利于攜帶走石渣包裹的大量石粉，產(chǎn)生污水。

4 施工期控制措施

針對出現(xiàn)的“乳白色”污水，施工過程中采取多種臨時處理措施進行防護，主要從污水源頭、污水阻斷及污水處理等方面采取控制措施。

4.1 污水來源控制

污水來源主要是雨水、山坡地表水和地下水以及7號洞生產(chǎn)污水經(jīng)三級沉淀轉(zhuǎn)移后的半污濁水。首先，對從7號洞轉(zhuǎn)移出來的生產(chǎn)污水加強處理及流向控制。為減少進入渣場的生產(chǎn)污水，在7號洞洞口布置一套臨時污水處理系統(tǒng)，重復(fù)使用處理后的清水。其次，由于雨水、山坡地表水和地下水沒有較好的控制手段，只能采用“阻擋”方案，在渣場范圍內(nèi)山坡腳下修筑臨時截水溝和集水池，將未受污染的山坡地表水及雨水進行收集，集中匯入渣場內(nèi)臨時集水池，并用水泵抽排入河道。

4.2 污水過濾控制

針對渣場擋墻底部出漏的“乳白色”污水，采取臨時防護利用阻擋、引抽排和過濾相結(jié)合的方式進行處理。?在渣場擋墻端頭與1號沖溝中間位置設(shè)置1條1.5m×2m(寬×高)的過濾墻。?沿渣場擋墻污水滲漏點開挖1.2m×1.2m截污溝，并在擋墻外側(cè)開挖3個200～400m3的截污池，截污池采用截污溝連通；為保證擋墻穩(wěn)定，截污溝遠離邊墻約1m進行開挖，并將截污溝底部及側(cè)壁鋪6～8層土工布，回填均質(zhì)細沙保證流水盲道暢通，截污溝在開挖過程中按一定坡度施工，使經(jīng)過細沙初步過濾污水順利流入截污池，截污池污水再經(jīng)過過濾、沉淀、絮凝處理后重復(fù)利用或清水抽排至河道內(nèi)；由于污水中石粉顆粒過細容易堵塞土工布縫隙，需隔幾天視過濾效果進行重新更換土工布。?渣場上開挖4個約800m3的沉淀池，在1號截污池內(nèi)安裝抽水泵將污水抽至渣場沉淀池內(nèi)，沉淀池過濾在池底和池壁覆蓋2層土工布，土工布表面覆蓋500mm砂子形成過濾層，將污泥顆粒沉積在沉淀池中。?沿2號沖溝方向至渣場擋墻位置鋪設(shè)一條φ1.5m涵管，將截留清水直接排入河道；1號沖溝增加一道PVC管，直接將1號沖溝上游清水沿管路引排入下游河流。

臨時防護措施嚴(yán)格按照制定方案進行施工，大大減少了污水量，避免污染環(huán)境事件發(fā)生。7號TBM棄渣場污水控制平面布置如圖2所示，擋墻外截污溝示意如圖3所示。

圖2 7號TBM棄渣場污水控制平面布置圖

圖3 擋墻外截污溝示意圖

5 永久處理方案及控制效果

5.1 永久處理方案

為確保棄渣場污水問題得到解決，結(jié)合臨時處理措施的效果，2014年10中旬，制定了7號洞棄渣場污水污染永久處理方案：

?在1號沖溝內(nèi)修筑1條2.5m×2.5m箱涵，在2號沖溝內(nèi)修筑1條1.5m×1.5m箱涵用于匯集沖溝來水流淌，防止石渣污水匯集入沖溝內(nèi)與清水合流增大污水量。

?沿7號洞1號渣場后側(cè)山坡位置修筑一條0.5m×1m的漿砌石截水溝，將山坡雨水和徑流水?dāng)r截匯集，減少經(jīng)渣堆滲流形成的污水。

?TBM隧洞掘進完成后，及時進行渣場后續(xù)的水土保持工作，開展棄渣碎石壓實、整理工作，并及時進行綠化，對渣場范圍做好輔助排水溝施工，做好地表水的引排工作。

5.2 控制效果

按照永久處理方案對7號洞TBM高石粉含量棄渣場進行處理，2015年汛期，渣場安全運行，未產(chǎn)生環(huán)境污染問題。該工程其他TBM棄渣場均參照7號洞TBM棄渣場控制方案采取了水土保持及渣場復(fù)耕方案，全線8處TBM棄渣場均安全，未發(fā)生環(huán)境問題，現(xiàn)已投入運行2～4年，棄渣場污水環(huán)境問題得到了很好地解決。

6 結(jié) 語

該工程TBM棄渣場環(huán)境污染問題，使工程建設(shè)參建各方充分認(rèn)識到TBM棄渣場選擇的特殊性及重要性，通過對TBM棄渣污水污染問題處理，提出如下建議：

?TBM棄渣場選擇應(yīng)遠離居住人群及飲用水源地，預(yù)選渣場淺層土壤含水量及地下水位應(yīng)較低，且淺層土壤應(yīng)具有一定的透水能力。

?考慮TBM棄渣的特殊性，在棄渣前對渣場底層應(yīng)進行特殊處理，如鋪設(shè)過濾層，有效阻止后期渣場石粉流失，避免造成環(huán)境污染。

?TBM棄渣場選定后，應(yīng)做好渣場周邊雨水等外清水截留及導(dǎo)流工作，如采用修建截水溝、導(dǎo)流隔水箱涵等，避免過多外水流入渣場，事前進行控制，經(jīng)濟效益明顯。

?應(yīng)高度重視TBM棄渣場壓實、表土回填、水土保持監(jiān)測等工作。

通過分析水源工程TBM棄渣場污水環(huán)境問題產(chǎn)生的原因，對施工期、遠期綜合考慮，采取不同的有效措施，杜絕環(huán)境污染問題的發(fā)生，可為今后類似高粉末含量棄渣場選擇及綜合治理提供了參考。