软土地基处理工程方案.doc

XX文丰基团唐海轮毂项目部软土地基处理工程方案XXX环保科技有限公司XX大学污染控制与资源化研究国家重点实验室20XX年X月1 概述1.1 项目的基本情况1.1.1 项目名称及编制单位项 目 名 称XX文丰基团唐海轮毂项目部软土地基处理工程项目建设地点XX省唐海县项目方案编制单位上海蜀岛环保科技有限公司XX大学污染控制与资源化研究国家重点实验室1.1.2 编制单位简介上海蜀岛环保科技有限公司是一家集技术咨询、设备研发及工程承包的专业环保公司。我公司与XX大学污染控制与资源化研究国家重点实验室、上海XX建设有限公司，上海XX科技股份实业有限公司共同合作致力于构建解决环境难题的一个良性循环：环境难题前沿技术开发技术孵化窗口市场推广技术再开发。我公司的技术研发团队由博士、硕士及具有多年工程经验的工程师组成，并聘请XX大学污染控制与资源化研究国家重点实验室副主任赵由才教授为技术顾问，致力于将环境技术产业化，由其擅长处置河道、湖泊底泥，市政污泥及工业污泥，解决客户最棘手的环保问题为城市的环保事业和资源循环利用作出积极贡献。 1.2 方案编制原则l 在调研国内外污泥填埋技术的基础上，选用适宜的处理方案，做到工艺合理、运行可靠，管理方便，环保节能，实现软土地基硬化处理的目标。l 严格执行国家和唐山市政府制定的有关法规和相关标准，根据软土地基硬化处理的特点、当地气候条件、地形情况、水文地质特征做好各项工程措施，使工程周围的环境卫生受到的污染减少到最低程度。l 在确保工程质量的前提下，尽量节约投资及运行费用。1.3 方案编制范围1.3.1 项目规划期限 本项目修复土地面积暂定为2500亩，每日修复土地约9亩，则总建设期需280天。 1.3.2 项目处理对象服务范围本项目处理XX文丰基团唐海轮毂项目部软土地基，该软土地基主要由虾塘底泥和回填水库淤泥构成。本方案编制范围从加药搅拌开始，到地基养护硬化后止，包括固化工艺流程的设计，固化区的设计、建设，固化装置的购置和安装，固化剂的选择，以及软土地基硬化后的维护。1.4 采用的规范和标准本报告采用的规范和标准为：1 大气污染物综合排放标准（GBl62971996）；2 城市防洪工程设计规范（CJJ501992）；3 建筑设计防火设计设计规范（GBJ161987）；4 堤防工程设计规范(GB502861998)；5 厂矿道路设计规范(GBJ22)；6 地基基础设计规范(DBJ08111999)；7 地基处理技术规范(nBJ08401999)；8 室外排水设计规程(GBJl41997)；9 建筑给水排水设计规范（GB500152003）；10 给水排水工程构筑物结构设计规范（GB500692002）；11 供配电系统设计规范(GB500521995)；12 土工合成材料应用技术规范（GB50290-1998）。2 项目背景业主提供3 软土地基硬化技术的比较与选择软土地基通常情况下指地基承载力达不到上面的建筑物(构筑物)的要求，或虽在建筑物(构筑物)施工时能达到要求，但在后期使用过程中由于地基本身的原因或其他原因使地基失稳，造成建筑物(构筑物)沉降过大或不均匀沉降，以致彻底破坏建筑物的不良地基。对于达不到设计要求的软土地基需对其进行加固处理。软土地基加固处理的目的是利用夯实、置换、加药深层搅拌、排水固结、加筋等方法对地基土进行加固，以改善地基土的剪切性、压缩性、振动性和特殊地基的特征，使之满足上部拟建工程的要求。3.1 软土地基的性状与特点软土一般是指在滨海、湖泊、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度和承载力低的软塑到流塑状态细粒土，如淤泥和淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土。淤泥和淤泥质土是指在静水或缓慢的流水环境中沉积经生物化学作用形成的粘性土，含有机质，天然含水量大于液限。我国地域辽阔各地软土形成环境、年代等条件千差万别，其分布、厚度、性质各不相同，水方向有差异性、垂直方向也具不均匀性，所表现出的抗剪强度、压缩性、透水性等特性也不一样。国内外对软土没有统一的分类判别标准，国内各部门之间的标准也不尽相同。在国外，日本采用标准贯入击数，无侧限抗压强度、荷兰式贯入击数等三项指标来划分软土。德国则采用“很容易挫捏的土，来划分软土。在国内，铁道部建议以天然含水量接近或大于液限、孔隙比1、压缩模量400kPa、标准贯入击数2击，静力触探贯入阻力700kPa、不排水强度1.0、十字板剪切强度35kPa等3项指标。凡符合以上3项指标的粘性土均为软土。软土一般都具有以下几方面共同的工程特性:(1) 颜色以深色为主，粒度成分以细颗粒为主，有机质含量高；(2) 天然含水量高，容重小，天然含水量大于液限;(3) 天然孔隙比大，一般大于1.0。(4) 渗透系数小，一般小于10-6cm/s，沉降速度慢，固结完成所需时间长。(5) 粘粒含量高，塑性指数大;(6) 高压缩性，压缩系数大，基础沉降大，一般压缩系数大于0.5MPa-1(7) 强度指标小，快剪凝聚力小于10kPa，内摩擦角小于50o，固结快剪的强度指标略高，凝聚力小于15kPa，内摩擦角小于10o。(8) 灵敏度高，灵敏度一般在210之间，有时大于10，具有显著的流变特性;(9) 在荷载作用下一般会产生较大的沉降变形或失稳。3.2 软土地基处理方法选择原则我国现有的地基处理方法很多，对于同一种软弱地基可以采用的方法常常有数种之多。由于工程地质和水文条件千变万化，各地的施工机械、技术水平、建材品种及价格差异很大，在选用地基处理方法时要因地制宜。通常对于某工程，在技术上可行的地基处理方案有几个，合理的地基处理方法原则上一定是技术上可靠、经济上合理的，能满足施工进度的需要。地基处理进可以采用一种方法，也可以采用由两种或两种以上的处理方法组成的综合处理方案。考虑到地基对于建筑物等产生大的影响。因此对地基处理方案进行优化，使之符合安全、可靠、经济、适用以及环境保护的要求，对降低工程造价，促进地基处理技术革新，使之更符合时代要求，将具有十分重要的意义。软基处理方法的选择：原地基的讨论是否处理确定处理目的处理方法的效果(地基、道路、施工及环境等因素)初步选择经济分折确定处理方法。所以在确定地基处理方案时，要从工期、造价、处理效果、材料来源及消耗、机具条件、施工因素、环境影响等多方面对软基处理方案进行认真的技术经济分析和对比，选取出最佳的处理方法。3.3 软土地基常用处理方法软土地基的处理方法有很多。经过总结，软土地基常用处理方法的简要机理及适用范围如表3-1所示。 唐海软土地基由虾塘底泥和水库淤泥组成，与一般的滩涂性质大不相同，持水性极强，直接采用真空预压、井点排水、排水板排水等手段难以将水从淤泥中分离出来，因此本方案采用化学加固法，即通过加入固化药剂，采用搅拌机械原位搅拌，使地基承载力升高。3.4 化学加固法化学加固法是用于加固软土地基的一种方法，它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械在地基深处就地将软土和固化剂(浆液状或粉体状)强制搅拌，利用固化剂和软土之间产生的一系列物理一化学反应，使软士硬结成具有整体性，水稳定性和一定强度的优质复合地基。化学加固法最早是二次大战后在美国研制成功的，制成的水泥土桩称为就地搅拌桩。1953年日本运输省港湾技术研究所引进该技术，1967年和瑞典BPA公司开始研制石灰系深层搅拌施工方法，并获得成功。1971年瑞典在现场首次制成一根用生石灰粉和软土拌制而成的石灰柱， 1974年正式取得专利并应用于工程实践。1974年日本研制出使用块状石灰的深层搅拌法(DLM)工法，1975年日本又成功地研制出使用水泥浆深层搅拌法(CDM)工法，1981年研制出采用空气输送粉末石灰或水泥粉深层搅拌法（DJM）工法。我国于1977年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院联合研制水泥系深层搅拌法及机械设备，1979年制造出国内第一台SJ压1型双搅拌轴、中心管输浆陆上型深层搅拌机，1980年通过国家鉴定，1984年正式推广使用。1983年浙江大学土木系会同联营单位开发成功DSJ型单轴喷浆水泥深层搅拌机。表3-1 软土地基常用处理方法1984年，铁道部第四勘察设计研究院在广东云浮硫铁矿铁路工程试验中取得成功，1985年通过国家鉴定，198年铁四院和上海探矿机械厂联合研制的GPP-5型深层粉体喷射搅拌机通过国家鉴定，并投入批量生产，并正式推广使用。3.5 上海蜀岛化学加固法工艺特点3.5.1 新型固化剂的开发及性能上海蜀岛环保科技有限公司与XX大学污染控制与资源化研究国家重点实验室合作，将几种镁盐复配，并加入促凝剂和防水剂，配制了一种新型的镁系胶凝固化剂（M1固化剂）。针对污泥的固化处理，与其他固化剂相比，该固化剂的优点如下：固化时间短，可以在短期内（23d）使污泥凝固；添加量少（510），对污泥pH改变较小，可以抑制臭气的产生；一种绿色的污泥调理剂，不对污泥造成二次污染，并能改进污泥的性能，促进污泥的稳定化；固化过程简化，易于生产和施工；固化处理的污泥经过在填埋场内23年的稳定期后，形成一种类土壤物质，可进行开采利用，实现污泥填埋场的可持续使用。选用不同的固化剂进行不同添加比例的污泥（含水率80%）固化对比实验，结果如图3-1所示。水泥固化剂的添加量在20时的抗压强度达到了58.17kPa，但是固化后体积增加明显，增容比达1.52；石灰固化的污泥强度较差，20kPa，并且在添加量较大时使污泥的pH值偏碱性，污泥的恶臭气味增加；M1固化剂的固化效果较好，添加量为5时的抗压强度就达到了52 kPa，并且增加污泥的填埋体积，对污泥pH值的影响也较小。图3-1 不同固化剂对化学污泥固化的固化效果在污泥固化过程中，M1固化剂与化学污泥中Al，Ca，Fe，Mg等离子发生胶凝反应后形成晶体，晶体形态主要为针状，长柱状，并且彼此相互交叉连结成网状结构（见图3-2），缩短了固化时间，对于含水率在80左右的污泥，固化剂添加量为5时，固化时间小于2d，可满足污泥填埋强度要求，当固化剂添加增至30时，固化污泥甚至能达到免烧砖的抗压强度，不同固化剂添加量的固化强度见图3-3。 图3-2 污泥M1固化剂的SEM图图3-3 污泥M1固化剂的固化时间对污泥浸出毒性的实验如表3-2所示，随着固化剂比例的增加，金属离子浸出浓度也会降低。使用M1固化剂固化处理后的污泥浸出毒性均低于危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别中要求的标准。 表3-2 固化污泥浸出液中重金属离子浓度（mg/L）比例CuZnCdCrNiPbHgSi化学污泥:固化剂95：50.584.810.0070.120.102-化学污泥:固化剂90：100.654.410.0060.110.093-化学污泥:固化剂80：200.021.890.0020.050.040-化学污泥:固化剂70：300.021.730.0020.050.036-综上所述，M1固化剂与其它常规固化剂相比，无论在投加量、固化效果、资源化利用方面都具有明显优势，因此本项目采用M1固化剂固化处理污泥。3.5.2 新型搅拌机械的开发及性能4 污泥固化工程方案4.1 处理规模的确定根据甲方要求，本工程需处理软土地基面积约2500亩，目前估算日处理量可达9亩，则工期需280天。4.2 软土地基处理目标化学加固法处理实质上是通过添加固化药剂，改善软土的高含水率、高粘度、易流变性、高持水性和低渗透系数的特性。确保在厂房基础、厂区道路等施工作业时，软土土力学特性满足机械的正常作业。4.3 化学加固法处理工艺先用挖掘机将2m后的泥层翻松、混合均匀，再采用XXXX加药固化搅拌设备进行加药固化作业，搅拌均匀后，用夯实机夯实，露天养护35天后可达到要求的承载力。工艺说明：（1）由于现场底部为原有虾塘淤泥，上部为回填的水库污泥，下部含水率较高，也较为密实，为提高化学固化效果，需用挖掘机将底部淤泥翻出，混合翻松。（2）XXXXX一体化加药搅拌设备，带有固化剂仓，固化剂放入料仓后由气泵注入泥层，在搅拌钻头的作用下进行原位搅拌。（3）搅拌均匀后，采用夯实机夯实，即可将泥层中的部分游离水挤出（通过作业区边上的临时排水沟排出），也可起到密实平整土层的作用。（4）在作业前，应用抽水泵将作业区及周边的积水排出，由于唐海地区雨量不大，如发现翻出淤泥含水量较高，可晾晒数日，待含水率降低后再作业。作业后养护期间如遇雨天，则采用防水薄膜覆盖养护区，养护期过后则不必防雨。4.4 化学固化系统设计(1) 软土性质含水率：6070%容重： 1.2t/m3(2) 固化剂性质组成成分： MgO、MgCl2、促凝剂、防水剂等容 重： 1.2t/m3(3) 固化预处理参数固化剂混合比例： 5%即0.1t/m2混合物容重： 约为1.4t/m3（夯实后）养护时间： 35d（根据现场效果而定）(4) 固化混合物出料参数含水率： 30%容重： 1.8t/m3承载力：180kPa4.5 固化处理装置设计固化处理装置设计如表4-1。表4-1 污泥固化处理装置一览表序号设备名称规格型号单位数量备注搅拌机4m3，2*55kW套1碳钢固化剂仓大3500*4000，小2m3套2碳钢皮带输送机长33m，宽1m，22kW套1卸料仓18m3套1碳钢螺旋输送机210*6，7.5kW套2碳钢，计时器控制高压水枪电线行车2t辆14.6 电气工程(1) 设计范围设计范围包括污泥预处理区域照明配电、动力配电、防雷接地等系统。(2) 标准与规范低压用户电气装置规程 DGJ08-100-2003民用建筑电线电缆防火设计规程 DGJ08-93-2002建筑物防雷设计规范 GB50057-94(2000 年版)供配电系统设计规范 GB50052-95民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92(3) 负荷概况业主提供(4) 供电电源业主提供(5) 照明配电系统照明系统包括：软土地基处理现场的正常照明系统和应急照明系统。照度标准：为100lx，5W/m2。(6) 电力配电系统:电力配电系统包括：建筑配电系统和工艺配电系统。采用放射式和树干式相结合的配电方式。低压配电系统的接地型式采用TN-S 制。(7) 防雷接地系统防雷及接地采用电气接地与防雷接地共用接地装置，接地电阻不大于1 欧姆。5 环境保护与环境监测5.1 大气污染控制措施软土固化区主要大气污染物有粉尘、氨、硫化氢、甲硫醇和甲烷等，其中氨、硫化氢、甲硫醇为恶臭物质，会对邻近地区造成恶臭污染；而甲烷达到一定浓度有发生爆炸或火灾的可能，所以要采取一定的防护措施。(1) 输送固化剂过程中尽量减少固化剂敞开面；(2) 配备保洁车辆，对场内道路采取定时保洁措施； (4) 种植绿化隔离带，控制飞尘扩散。5.2 噪声污染影响与控制措施根据填埋场机械设备、运输设备种类及运行情况，作业区内噪声最强声级为96dBA、最弱声级为78dBA。附近居民点离填埋场作业区距离基本符合国家规范要求的500m 标准。为减少现场作业工人和作业管理区的噪声污染，应对所选用设备噪声进行严格控制，并尽量避免机械空转。5.3 灭蝇蝇类孳生严重影响填埋场职工和临近居民的生活，是公众对填埋场环境污染反应最强烈的问题。所以，防止苍蝇、蚊子的孳生应是污泥填埋场环境保护的一个重要方面，其控制标准：苍蝇密度控制在10 只/笼日以下。具体灭蝇措施如下：(1)运输沿程严格控制灭蝇：可以采用压缩式密封车减少苍蝇的孳生；(2)灭蝇采用药物灭蝇和物理灭蝇技术相结合的方法。6 项目实施与管理 本公司在现场成立项目部，对整个项目的运行进行管理，项目部人员如表6-1。表6-1 人员编制一览表序号项目人数（一）管理及后勤服务41项目经理12总工程师13办公室及后勤14财务1（二）固化处理现场51工头12叉车司机13设备维护14辅助工人2（三）总计97 劳动安全与卫生7.1 编制依据为贯彻执行建设项目中职业安全与卫生技术措施和设施，应与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的三同时制度，遵照下列文件编制本工程的安全与卫生技术措施。1、关于生产性建设工程项目职业安全卫生监察的暂行规定劳动部劳字（1988）48号；2、工业企业设计卫生标准（GBZ1-2002）；3、传染病防治法。7.2 危险因素分析在作业中有许多机械与设备，若操作或防护措施不当会引起机械设备破坏和人员的伤亡。此外，作业过程中产生大量的飞尘，特别是在作业中可能产生一些有害气体，场内操作作业人员身体健康可能造成一定的危害。因此，作业现场的安全卫生工作尤为重要，必须予以高度重视。7.3 职业卫生及防护措施作业现场工人的劳动条件较差，应尽可能采取措施改善工人的劳动环境和劳动条件，保障工人的身体健康。作业现场的卫生防护措施主要采取以下几条： 1、场区作业人员配备必要的劳保用品，包括工作服和防尘口罩等；4、设置医疗卫生室、浴室、更衣室、休息室等；6、定期检测场区饮水水质；7、对场内作业人员定期进行体格检查和预防接种；8、对职工进行安全教育和个人卫生教育；9、对场区进行蚊、蝇、鼠密度的长期调查，以提高消杀效率；10、检验安全卫生措施实施效果，建立安全档案，以及时发现安全卫生的薄弱环节；11、由工程建设单位委托有关部门进行环境卫生本底调查研究。8 运营费用