水源保護區(qū)長大隧道施工水污染防治與處理

張開騰

中交一公局廈門工程有限公司

1 引言

隧道項目在施工建設的過程中，需要有針對性地開展區(qū)域水體應對、防范等相關方面的工作。從過往經驗來看，隧道施工與水體環(huán)境應對之間存在著較為密切的聯(lián)系，基于這種內在的關聯(lián)性，施工人員應當轉變思路，認真做好施工方案的設立與調整工作。例如，在水源保護區(qū)內進行隧道施工的過程中，如果沒有采取恰當?shù)氖┕ぜ夹g手段，勢必引發(fā)環(huán)境污染等問題，產生污染物。有些甚至帶有重金屬等污染成分未經處理，在地表下滲過程中若地層過濾凈化性能不足，導致污水滲入下游地表水徑流，將嚴重影響城市水源取水點的水質，給生態(tài)及人們生產生活環(huán)境帶來嚴重負面影響。

2 項目背景

2.1 工程簡介

三明莆炎高速YA17合同段文筆山2號隧道為分離式特長隧道，左洞起訖樁號為ZK223+394~ZK228+180，全長4786m，最大埋深660m，右洞起訖樁號為YK223+375~YK228+135，全長4760m，最大埋深670m。隧道進、出口分別位于東牙溪、薯沙溪飲用水二級水源保護區(qū)；隧道進口左、右幅線間距約為20.9m，隧道出口左、右幅線間距約為31.5m。隧道左、右幅縱坡為-1.86%。

2.2 水文及地質

文筆山2號隧道位于東牙溪、薯沙溪二級水源保護區(qū)內，在三明市沙溪河最上游，東牙溪水庫是三明市區(qū)30萬居民的重要生活飲用水源地，每天向市區(qū)輸送生活用水大約2.8萬噸。東牙溪主河道全長30余公里，全流域面積188km2，水源地保護區(qū)面積184km2，保護區(qū)內涉及16個行政村，總戶數(shù)2692戶，總人口11500人，有耕地面積1252畝，果園450公頃，林地面積11787公頃。

3 水環(huán)境污染的污染源分析

3.1 洞外場地水污染的特點及污染源分析

洞外場地水主要包括洞頂截水溝排水、洞口段臨建場地匯集水以及施工便道排水，洞外場地的污染主要是前期進場隧道施工場地建設以及施工階段場地徑流雨水的污染，常常會伴隨粉塵以及場地油漬污染等，其存在以下特點：污染強度低、水質變化不大、隨著降雨量的增多以及場地污染數(shù)量的減少，其對環(huán)境的污染程度會大大減少，而影響場地污染強度的主要因素有天氣狀況、場地的清掃和維護狀況。

3.2 洞內水污染的特點及污染源分析

隧道項目施工過程中，在鉆孔施工環(huán)節(jié)，會生產大量的巖土泥漿，這些泥漿的如果沒有得到科學處理，將會產生一定的量的廢水，這些廢水對于環(huán)境產生較大的破壞作用。其存在以下特點：污染強度高、水質變化大、存在的突發(fā)性和不確定性危害大，若洞內在施工過程中泄露了大量的油污而又沒得到及時的清理，油污會伴隨隧道涌水以及施工用水一起排出洞外，如果沒能及時處理，將會對水源保護區(qū)造成很大的危害，因此控制難度大。

4 水污染防止措施

4.1 施工場地及施工便道污染控制措施

（1）涉水源保護區(qū)施工人員依托水源保護區(qū)內居民生活設施，若有需要則對現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)進行升級改造。

（2）施工場地周邊設置臨時圍擋，施工場地外圍設置截水溝，施工便道設置邊溝。截水溝匯集的地表水是沒經過污染的天然水，可以通過邊溝直接排至河道里面，施工場地及邊溝的初期雨水通過排水溝集中收集后排入回用水池，經沉淀后回用于曬水降塵、植被綠化等。

（3）施工材料堆放采取遮蓋和圍擋等防雨水沖刷措施；施工場地外圍裸露地表及時綠化或用彩條布遮蓋，減少水土流失。

4.2 隧道涌水防止與收集

根據地勘資料，文筆山2#隧道可能發(fā)生涌水的段落主要位于斷層破碎帶、侵入接觸帶和隧道淺埋段，主要補給源一是地表徑流水，二是地下承壓水。隧道施工時，隧道涌水中主要為清凈地下水，因接觸巖屑、粉塵等污染物，經人工擾動，變成污水。治理原則“以堵為主”。開挖前，采取超前預注漿措施加固地層并堵水；二次襯砌環(huán)向施工縫采用背貼式+中埋式，縱向采用中埋橡膠止水帶，隧道防水充分利用混凝土襯砌結構自防水能力，減少隧道涌水。具體處理措施如下。

（1）隧道內通過設置環(huán)向或者縱向盲管等結構，對施工區(qū)域的地下水進行匯總處理，將地下水疏導到側向排水溝內。排水溝內與隧道掌子面連接，借助水泵等排水設備，將污水快速排出，經處理達標后排放。

洞內污水采用分級抽排的方式，即沿側式排水溝每150m設置一處中間集水池，相鄰集水池通過污水管道連接，匯集在掌子面附近的污水通過污水管道、中間集水池利用水泵分級提升至洞外，經污水處理系統(tǒng)處理達標后排放。

（2）隧道掌子面的股狀涌水，見圖1。在隧道出現(xiàn)集中涌水初期未能及時封堵時，設管道直接收集該股狀集中涌水，納入清水管道后，外排至洞外清水沉淀池，沉淀后排入周邊水體。該股狀集中涌水因設管道收集，未經過掌子面施工的影響，為干凈地下水。當涌水穩(wěn)定后采取封堵措施，降低掌子面污水量。

圖1 污水抽排示意圖

5 水污染處理

目前我國對施工生產廢水的處理做過一些嘗試性研究，發(fā)現(xiàn)施工廢水的主要特點是：固體懸浮物濃度高、pH值較大以及含有油性物質，且此類廢水通常采用混凝沉淀的處理方法。本項目采用“五級沉砂集水池-一體化高效污水處理設備-中間水池-多介質過濾器-超濾膜過濾器-清水池”處理工藝，處理后涌水穩(wěn)定達到《地表水環(huán)境質量標準》（GB 3838—2002）中的II類水質標準后，回用于施工車輛輪胎清洗、場地及道路灑水降塵、周邊林地及農田灌溉等。

5.1 隧道內涌水處理工藝流程

隧道施工涌水自流（順坡情況下）或通過水泵提升（反坡情況下）排至洞口段，在洞口段至五級沉淀池這一段采用暗溝（混凝土硬化、圓管暗涵或者PVC管道）的形式進入五級沉砂集水池，以免對洞口段土壤及場地造成二次污染，通過自然沉淀作用去除水中砂?；蚱渌戎剌^大的無機顆粒，同時通過隔油去除水中部分石油類污染物；末端集水池出水經水泵提升至一體化高效污水處理器，通過草酸調整pH并投加PAC和PAM完成絮凝沉淀反應去除水中大部分的COD、懸浮物和石油類等污染物；出水進入中間水池，經水泵提升進入多介質過濾器，進一步去除水中有機物和懸浮物后，進入超濾膜過濾裝置，涌水中含有的微細膠體污染物被截留在膜絲外表面，出水自流進入清水池，達到GB 3838II類水質標準后回用。產生的污泥排入污泥池，濃縮后污泥定期使用罐車外運處置。

排放口設水質在線監(jiān)測系統(tǒng)，并建設智能監(jiān)管平臺，使環(huán)境主管部門及利益相關方可通過手機、電腦等實時監(jiān)控項目外排涌水水質情況。

5.2 環(huán)保信息在線監(jiān)控：污水站pH自動調節(jié)系統(tǒng)建設

因項目五級沉淀池前兩級泥沙明顯，對pH計電極使用壽命影響較大，故選擇在相對清的第四個池進行加藥調節(jié)。隧道滲漏水經過3級沉淀后通過pH檢測儀控制自動加藥系統(tǒng)在中和反應池中進行酸堿中和反應，反應池廢水通過pH檢測儀控制自動加藥系統(tǒng)進行酸堿中和反應至pH為6~9范圍內時，排放至清水池，再經清水池排放至周邊環(huán)境中。在清水池排水口安裝pH檢測儀，監(jiān)測總排水口廢水pH值，如清水池監(jiān)測的pH不達標則利用潛水泵回流至二級沉淀池，若第二沉淀池的水位達到最大上限時，將未達標的廢水暫時排至應急池做應急處理，最后再轉至二級沉淀池重新開始處理，直至處理達標后排放。在項目施工過程中因生產污水排放口高度差、水質含油量高、污水池改擴建及現(xiàn)場網線安裝困難等原因先后增補了一臺7.5kW的攪拌機，一臺2.2kW的污泥泵，一套隔油設施，3對網橋設施（含揚塵站的2對），經過工程調試，污水站可以通過控制柜按鍵實現(xiàn)自動加藥在線監(jiān)測功能。

5.3 隧道內涌水處理平面布置

文筆山2號隧道巖體地質條件較好，根據隧道涌水量計算結果，隧道出口側廢水涌水量為520m3/d~1560m3/d，為加強對水源保護區(qū)的水質安全的保護，防止隧道突水、突泥可能對水源保護區(qū)產生的影響，隧道涌水處理系統(tǒng)1用1備，處理規(guī)模按最大涌水量取值為1600m3/d。

綜合考慮施工場地平面布置以及地形條件，文筆山2號隧道出口于隧道左右洞正前面位置設置污水處理系統(tǒng)，于地表徑流下游、施工場地低洼處預留場地作為備用涌水系統(tǒng)處理用地

6 應用效果

一體化高效污水處理設備和環(huán)保信息在線監(jiān)控系統(tǒng)的同步應用，徹底解決了水源保護區(qū)水污染處理的通病問題。目前已正常運行了一年多時間，從各方面監(jiān)測數(shù)據和現(xiàn)場的情況來看，運行效果良好，排放水質經多次檢測全部達標，得到了當?shù)丨h(huán)保部門的一致認可。

7 結論及建議

整個水污染處理系統(tǒng)包括一體化高效污水處理設備和環(huán)保信息在線監(jiān)控系統(tǒng)，采用“五級沉淀池-一體化高效污水處理器-清水池”處理工藝，保障廢水得到有效處理，處理后達到一級標準，清水池出水可部分回用至施工區(qū)灑水和沖洗。通過環(huán)保信息在線監(jiān)控系統(tǒng)，數(shù)據采集器將pH自動處理系統(tǒng)數(shù)據接入到現(xiàn)場顯示屏上實時展示；線上數(shù)據展示通過網絡在手機APP上和電腦上顯示pH值的實時數(shù)據和歷史數(shù)據。此類污水處理方法，可以為水源保護區(qū)類似工程提供借鑒。