軟土地區(qū)深基坑降水地表重金屬污染對(duì)周邊環(huán)境的影響研究

李永偉

摘要：軟土地區(qū)深基坑施工會(huì)涉及大量土方開挖和基坑排水操作，增加了土壤流動(dòng)性。降水天氣會(huì)加快土壤重金屬污染物的釋放和流動(dòng)速度，污染附近的土壤以及水體。為此，研究軟土地區(qū)深基坑降水地表重金屬污染對(duì)周邊環(huán)境的影響。調(diào)查江蘇省深基坑工程施工現(xiàn)狀，采集調(diào)研地區(qū)的土壤與水樣，確定實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)儀器。實(shí)驗(yàn)表明，通過單園子污染指數(shù)、綜合污染指數(shù)、內(nèi)梅羅指數(shù)驗(yàn)證了重金屬污染對(duì)周邊環(huán)境具有明顯的污染影響，深基坑工程較多的工業(yè)區(qū)中重金屬Cd、Pb、Cu的含量較高，降水過程會(huì)加重該影響，且軟土地區(qū)深基坑施工對(duì)周邊水體的影響較大。

關(guān)鍵詞：深基坑工程；環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；綜合污染指數(shù)；土壤污染等級(jí)；水體污染狀況

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

在軟土地區(qū)進(jìn)行基坑工程時(shí)，由于土壤的特性和地下水的存在，可能會(huì)產(chǎn)生深基坑地表重金屬污染。這種污染源主要來自于土壤中存在的或通過建筑物、車輛等活動(dòng)引入的重金屬物質(zhì)，如鉛、汞、鎘等。降水對(duì)于這種環(huán)境問題具有重要影響。深基境地表重金屬污染對(duì)周邊環(huán)境的影響背景中，降水起到了至關(guān)重要的作用。首先，降水可以引發(fā)土壤侵蝕和顆粒物懸浮，從而造成重金屬的遷移和擴(kuò)散。因此，通過深入了解降水條件下的地表重金屬污染行為，可以為環(huán)境保護(hù)和工程設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，減輕周邊環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)以上背景，國(guó)內(nèi)眾多科研學(xué)者對(duì)此展開大量研究。楊小康等人根據(jù)深基坑工程概況，結(jié)合環(huán)境因素與施工因素，采用理正深基坑軟件模擬分析重金屬對(duì)周邊環(huán)境的影響。但是，該方法沒有考慮有機(jī)質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。奚家米等人采用FLAC軟件模擬深基坑鄰近建筑地表數(shù)據(jù)中的重金屬含量，并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，得到重金屬污染對(duì)周邊環(huán)境的影響。但是，該方法沒有考慮水體中放射性元素對(duì)環(huán)境的影響。

基于以上方法存在的問題，為了治理重金屬污染問題，需要研究軟土地區(qū)深基坑降水地表重金屬污染對(duì)周邊環(huán)境的影響。

1深基坑工程步驟設(shè)置

江蘇省作為中國(guó)輕工業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)地區(qū)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和房地產(chǎn)項(xiàng)目較為活躍。為保證經(jīng)濟(jì)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，該省在軟土地區(qū)大力開發(fā)深基坑工程。在軟土地區(qū)，滲水率高、孔隙比大，降水和地下水更容易通過土體的孔隙傳輸和遷移，導(dǎo)致地表重金屬污染物的擴(kuò)散，從而增加了周邊環(huán)境受污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)。由于江蘇省軟土地區(qū)具有滲水率高、孔隙比大、滲透性弱等特點(diǎn)，因此，選擇江蘇省作為研究對(duì)象更具代表性。

針對(duì)以上研究區(qū)域的工程概況，深基坑工程主要分為以下幾個(gè)步驟：

1.1方案設(shè)計(jì)

（1）開挖方案。結(jié)合江蘇省軟土地區(qū)的地質(zhì)條件、深基坑尺寸與施工條件等因素確定開挖方案。

（2）支護(hù)方案。支護(hù)方案大多采用混凝土一開挖一頂板結(jié)構(gòu)支護(hù)方法，不僅可以承受自重和挖掘載荷，還可支撐深基坑的側(cè)壁。

（3）節(jié)點(diǎn)設(shè)置。采用鋼筋混凝土樁的節(jié)點(diǎn)設(shè)置形式，保證基坑的穩(wěn)固性。

1.2施工過程

（1）地面準(zhǔn)備。搭建施工區(qū)域的臨時(shí)支撐體系。

（2）挖掘開挖基坑。為了確保施工過程安全，采用公差建模isi算法，并采用鋼筋混凝土樁的形式固定。

（3）安裝模板與澆筑混凝土。基坑挖成后，根據(jù)基坑的尺寸選定模板，然后將配制好的混凝土鋪筑到模板中。

（4）頂板加固。針對(duì)深基坑的水平與垂直載荷，采用適當(dāng)?shù)牟牧霞庸添敯濉?/p>

2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

樣品采集與實(shí)驗(yàn)流程如下。為了了解不同區(qū)域的環(huán)境背景和環(huán)境容量，以提供關(guān)于不同地區(qū)的土地利用、產(chǎn)生污染物的量以及處理能力，按照城市功能區(qū)將江蘇省區(qū)域劃分為工業(yè)區(qū)（包含大多數(shù)深基坑工程）、休閑區(qū)、交通區(qū)、居民區(qū)與學(xué)校區(qū)，使用天氣雷達(dá)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)工具來監(jiān)測(cè)和分析目標(biāo)區(qū)域的云層情況和云性質(zhì)，根據(jù)云層溫度、濕度和云內(nèi)液態(tài)水含量信息，選擇適合人工降雨的時(shí)間段，對(duì)該區(qū)域的深基坑施工區(qū)域完成一次人工降雨，模擬降水過程。

樣品采集：采樣時(shí)間集中在2023年3月中旬，采集各功能區(qū)的土壤與水樣。水樣采集時(shí)設(shè)立8個(gè)采樣點(diǎn)，其中1號(hào)-4號(hào)采樣點(diǎn)處于交通區(qū)與休閑區(qū)；5號(hào)-8號(hào)采樣點(diǎn)集中在深基坑工程附近。

在采集的水樣中加入硝酸完成硝化處理，并依次用濾紙和濾膜過濾，提取15 ml過濾液，采用電感耦合等離子儀檢測(cè)水樣中的放射性與重金屬元素含量。

量取1 000 mg土壤放人加熱器皿，投入15 mL濃硝酸，放置電熱板上恒溫加熱，當(dāng)器皿中物體呈現(xiàn)凝結(jié)物狀態(tài)時(shí)，投入10 mL鉿，最后投入5 mL高氯酸，當(dāng)白煙停止時(shí)結(jié)束加熱。冷卻后，定容至100 ml。