人工湖施工工艺
一、人工顶管施工的意义
顶管施工是继盾构施工之后而发展起来的一种地下管道施工方法,它不需要开挖面层,并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等,因此与开挖法埋管相比,顶管法施工有以下优点:
1、顶管施工是非开挖铺管技术的一种,其在国外已广泛使用,在国内也逐渐普及。由于不开挖地面,所以能穿越公路、铁路、河流,甚至能在建筑物底下穿过,是一种能安全有效地进行环境保护的施工法。
2、顶管施工不开挖地面,故而被铺设管道的上部土层未经扰动,管路的管节端不易产生段差变形,其管寿命亦大于开挖法埋管。
3、采用房下顶管施工法能节约一大笔征地拆迁费用,减少动迁房,缩短管线长度,有很大的经济效益。
二、顶管施工的基本原理
顶管施工就是利用人工挖土,借助于主顶油缸及管道中继间等的推力,把工具管从工作坑内穿过土层一直推到接受坑内吊起;与此同时,也就把紧随工具管后的管道埋设在两坑之间,这是一种非开挖的敷设地下管道的施工方法。
三、手掘式顶管施工工艺流程
施工准备放线定位→确定工作坑尺寸→工作坑开挖→坑壁支护→基础及导轨安装→后背安装→顶管设备安装→下管节→预顶调试→测量较核→正式顶进→挖土→出土→顶进→ 测量较核→顶进→挖土→出土→测量较核→顶进……至接收井→接口处理→砌检查井→ 闭水试验→工作坑回填→竣工验收。
1、施工准备
⑴、顶管工程开工前,建设单位组织设计单位、施工单位、监理单位等相关方进行设计交底。当施工单位发现施工图有错误时,应及时向设计单位提出设计变更申请,变更申请应得到建设方和设计单位确认(关于支管管径DN500变为DN800,因交通压力大缩减3个检查井,2个利用原检查井)。
⑵、顶管工程开工前,施工单位应根据施工范围进行现场调查,绘制现状调查平面图,并应掌握现场以下资料:
①、现场地形、地貌、各种地面地下管线和其他设施情况; ②、工程地质和水文地质资料; ③、地区气象资料;
④、工程用地、交通运输及排水条件; ⑤、施工供水、供电条件; ⑥、工程材料、施工机械供应条件;
⑦、结合工程特点和现场条件的其他情况和资料。
⑶、顶管工程施工前,施工单位应编制实施性施工组织设计、基坑开挖及支护专项方案、用电方案等。
⑷、顶管工程施工前,施工单位应接受建设单位组织的有关单位向施工单位进行的现场交桩,并办理交桩手续(以原路面高程作为相对高程,控制管道底标高)。
⑸、临时水准点和管道轴线控制桩的设置应便于观测且必须牢固,采取保护措施并经常校核(以原路面高程作为相对高程,临时水准点和管道轴线控制桩的设置在工作坑边便于观测且必须牢固,管线位置由于天然气管道,中线向东移了0.5米)。
⑹、对已建管道、构筑物等与新建管道衔接的平面位置和高程,开工前应进行校对复核(对已建污水管道、检查井的衔接进行了校对复核)。
2、工作坑位置及开挖尺寸确定
⑴、顶管工作坑的位置应考虑一下原则:
①、有可利用的坑壁原状土作后背; ②、工作坑尽量设在沿线检查井及污水支管交汇折点处;③、工作坑处应便于排水、出土和交通运输,距电源、水源较近,并且具备堆放少量管材和暂存土的用地;④、工作坑应尽量远离建筑物或对其易于采取安全保护措施处。⑵、顶管坑开挖尺寸确定
工作坑的尺寸应根据施工方法和设备尺寸,按实际布置的情况确定,同时考虑工作坑设置的使用功能(单向顶、多向顶、转角顶等)
①、顶管工作坑,是顶管工程的重要设施,工作坑是双向坑。向一个方向顶进所能达到的最大长度,为一次顶进长度。矩形工作坑底部尺寸应符合以下要求:
矩形工作坑底部尺寸应符合以下要求:
B=D1+S
L=L1+L2+L3+L4+L
5式中:
B—矩形工作坑的底部宽度(m)
D1—管道外径(m)
S—操作宽度取2m L—矩形工作坑的底部尺度 L1—管节长度(m)
L2—运土工作间长度(m),一般取1.5m
L3—千斤顶长度(m)
L4—后背墙的厚度
L5—稳管时,已顶进的管节留在导轨上的最小长度(m),一般为0.5-0.6m。
工作坑深度(H1、H2)应符合下列公式要求:
H1=h1+h2+h3
式中:
H1—顶进坑地面至坑底的深度(m)
h1—地面至管道底部外缘的深度(m)
h2—管道底部外缘底部至轨底面的高度(m)
h3—基础及其垫层的厚度。但不应小于该处井室的基础及垫层厚度(m)
该工程顶管管径为DN1000钢筋混凝土管(带钢套),壁厚为100mm;工作坑开挖尺寸为4.2m×3.2m,深5m。
3、工作坑开挖及坑壁支护
工作坑开挖视地质情况和工作坑深度确定,由于工作坑范围有地下管线及场地狭窄等不适于机械开挖,全部采用人工开挖;人工开挖深度超过2米必须及时进行坑壁支护。
坑壁支护方式主要取决于施工工艺、坑壁土质、工作坑深度和地下水情况。该工程工作坑土质稳定、无地下水、管道埋深较深,坑壁支护方式采用板撑支护或砖砌支护,最后选择砖砌支护,由于该工程是抢修工程时间紧,砖砌支护的形状是椭圆型比较稳定(在基坑监测实践中发现了基坑平面形状与基坑稳定性的内在联系,给出了椭圆形基坑、圆形基坑、矩形基坑的应力与位移监测数据,以实测数据为依据,指出了类圆形基坑的优越性,得出了类圆形基坑承载能力与坑壁稳定性优于矩形基坑的结)。采用MU10的砖,M10 砂浆砌筑240mm的砖墙支护且不用拆除,对检查井和路面也是可靠地支撑。
4、基础及导轨安装
⑴、基础的形式取决于基底的土质、关节的重量以及地下水位情况。该工程地下水位在4.5米及以下处(个别在3.5处有其它管道或井渗水造成),基础的形式为卵石木枕基础或土槽枕木基础,卵石木枕基础适用于地下水位不高,但地基土近饱和状或饱和状,安装导轨过程中有可能基础被扰动,且顶进方向有变化的中、小型的工作坑,施工时在地基土上直接作砂砾石基础,然后铺设方木,连接牢固; 土槽枕木基础:适用于土质较好,又无地下水,施工管径较小且顶进方向没有变化的工作坑。施工时在工作坑底部做3:7灰土垫层为30cm,然后铺设方木并联接牢固,可在方木上直接铺设导轨,方便导轨的变向安装。
⑵、工作坑导轨选用钢质材料制作,并应有足够的刚度,采用重型钢轨,长 3 度以管材长度1.5-2倍为宜;两导轨距离控制在管径的0.45-0.6倍之间,安装导轨时,首先利用垂球和直尺确定导轨间距和平面位置,然后根据放样高程调整导轨高程,两导轨应顺直、平行、等高,其道路纵坡与管道设计坡度相一致;安装后的导轨应当牢固,不得在使用中产生位移,应经常检查校核。
⑶、两导轨间距可按照下式计算: A=2√(D-h+e)(h-e)
式中:D-管外径(mm)h-导轨高度(mm)e-管外底距基础的距离(一般为10-25mm)
⑷、导轨安装的允许偏差为:
轴线位移:左3mm,右3mm;顶面高程:0-+3mm;两轨内距:±2mm
5、后靠背
后靠背是把主顶油缸推力的反力传递到工作坑后部土体中去的墙体,它的构造会因工作坑构筑方式不同而不同。
该工程是利用坑壁原土作后靠背时,后背土壁应铲修平整,并使壁面与管道顶进方向垂直。具体做法是:在平直的土壁或撑板前横排15cm×15cm方木,与土壁或撑板贴紧,方木前可设置立铁,立铁前再横向叠放15cm×40cm横顶铁;方木应卧到工作坑底以下一定深度,使顶镐的着力中心高度不小于方木后背高度的1∕3。
6、顶管设备安装
⑴、主顶装置
顶管采用的主顶装置由主顶油缸、主顶油泵、操纵台及油管等四部分组成。主顶油缸是管子推进的动力,其额定顶力一般为2000KN-5000KN,行程有0.25、0.5、0.8、1.2m,主顶油缸的压力油由主顶油泵通过高压油管供给,常用的压力在32MPa-42MPa之间,高的可达50MPa;主顶油缸宜固定在紧靠后靠背上,并与管道中心的垂线对称,其合力的作用点应在管道中心的垂直线上;油泵(泵站)安置在地面上,油管顺直、转角少;与主顶油缸相匹配,安装完毕应进行试运转;顶进中若发现油压突然增高,应立即停止顶进,检查原因并经处理后方可继续进行顶进;主顶油缸活塞退回时,油压不得过大,速度不得过快。
⑵、顶铁
顶铁是顶管过程中传递力的工具,它可延长主顶油缸的行程,并且扩大管节端部的承压面积,顶铁根据安放位臵和使用作用不同可分为直顶铁、环形顶铁、弧形顶铁、和马蹄形顶铁四种;安装后的顶铁轴线应与管道轴线平行、对称,顶铁的允许联接长度,应根据顶铁的截面尺寸确定。顶进时,工作人员不得在顶铁上方及侧面停留,并随时观察顶铁有无异常现象。
⑶、工作平台和棚架
工作平台搭设在工作坑的顶面,操作平台设在坑口南侧或北侧,与出土方向一致, 中间是下管和出土坑口。棚架即起重架与防雨篷合成一体,找一防雨篷布为工作棚,起重设备采用单梁式电动葫芦吊,构成顶管施工的运输系统,各设备的型号、功率,根据其中重量符合计算配备。
⑷、工作坑的防护
工作坑周围必须安装护栏,护栏应用钢管制作(钢管Φ40mm),工作坑四周用钢管扣件安装的栏杆(高1.2米),采用密目网围挡。工作坑上下配有梯子,其跨度尺寸不大于30cm,作业人员从规定的通道上下,不得从非通道进行攀登。
7、管道顶进
⑴、下管就位
下管前先对管子外观进行检查,主要检查管子是否有破损、纵向裂缝,管径符合规范要求,管口无破损,若修补合格处宜在正上方,为了减少顶进阻力,在管外皮刷一层蜡。将检查合格的管子方可用起重设备吊至工作坑的导轨上就位。现场经检查、试吊、确认安全可靠方可下管。下管时工作坑内严禁站人。当所下管子距导轨小于50cm时,操作人员方可进前工作。管子就位,第一节管子下到导轨上,测量管体中心及前后端的管底高程,确认高程合格后方可顶进。第一节管作为工具管,顶进方向与高程的准确,是保证整段顶管质量的关键。
(2)、管前挖土与顶进
管前挖土是控制管节顶进方向和高程、减少偏差的重要作业环节,是保证顶管质量及管上构筑物安全的关键。因此对管前挖土顶进的规定是: 在一般顶管地段,若土质良好,可超越管端30-50cm;在铁路道轨下方不得超越管端以外10cm,并随挖随顶,在道轨以外最大不得超过30cm,同时应遵守其管理单位的规定;在不允许基土下沉的顶管地段(如上面有重要构筑物或其他管道),管子周围一律不得超挖;在一般顶管地段,上面挖弧面允许超挖1.5cm,但在下弧面135o范围内不得超挖,一定保持管壁与土基表面吻合;在土层松散或有流沙地段顶管时,为防止土方坍落,保证安全便于操作,在首节管前端可安装管帽(帽檐伸出长度取决于土质)将帽檐顶入土中后,方可在帽檐下挖土。顶进开始时,应缓慢进行,待各接触部位密合后,再按正常顶进速度顶进;顶进中若发现油路压力突然增高,应停止顶进,检查原因并经过处理后方可继续顶进,回镐时,油路压力不得过大,速度不得过快;挖出的土方要及时外运,及时顶进,使顶力限制在较小的范围内。
(3)、出土与排水
采用人工取土,用电动葫芦从坑中吊土,配合龙门架垂直运输。排水采用集 5 水坑排水,用潜污泵明排至原污水井内。
(4)、顶进测量
在顶第一节管(即工具管)时,以及在校正偏差过程中,测量间隔不应超过30cm,以保证管道入土的位臵正确;管道进入土层后的正常顶进,测量间隔不宜超过100cm,测量应在管前挖土后进行,根据偏差量修整管前土弧。中线测量:顶进长度在60cm范围内,可采用垂球拉线的方法进行测量,要求两垂球的间距尽可能地拉大,用水平尺测量头一节管前端的中心偏差。一次顶进超过60cm应采用经纬仪或激光导向仪测量(即用激光束定位)。
高程测量:用水准仪及特制高程尺(用于小管径),根据工作坑内设臵的水准点标高(设两个),测第一节管前端与后端管内底高程,以掌握第一节管子的走向趋势。测量后应与工作坑内另一水准点闭合。全段顶完后,应在每个管节接口处测量其中心位臵和高程,有错口时,应测出错口的高差,以衡量全段高程与纵坡,高程与中心偏差应在允许值之内。
(5)、校正纠偏
顶管误差校正是逐步进行的,形成误差后不可能立即将已顶好的管子校正到位,应缓缓进行,使管子逐渐复位,不能猛纠硬调,以防产生相反的结果。该工程用超挖纠偏法或千斤顶纠偏法
①、超挖纠偏法:偏差量1-2cm时,可采用此法,即在管子偏向的反侧适当超挖,而在偏向千斤顶纠偏法侧不超挖甚至留坎,形成阻力,使管子在顶进中向阻力小的超挖侧偏向,逐渐回到设计位臵。
②、千斤顶纠偏法:偏差大于2cm,在超挖纠偏不起作用的情况下,可用圆木或方木的一端顶在管子偏向的另一侧内管壁上,另一端斜撑在垫有钢板或木板的管前土壤上,支顶牢固后,即可顶进,在顶进中配合超挖纠偏法,边顶边支。利用顶进时斜支撑分力产生的阻力,使顶管向阻力小的一侧校正,顶木上用小千斤顶强行将管慢慢移位校正。
(6)、对顶接头
对顶施工时,在顶至两管端相距约1-2m时,可以两端中心掏挖小洞,使两端通视,以便校对两管中心线及高程,调整偏差量,使两管准确对口。
8、接口
顶进钢筋混凝土管时,管口是橡胶圈密封,在两管的接口处使顶紧后的管间内缝有1-2cm的深度,以供顶进完成后进行填缝;顶进完毕后,进行内接口,其接缝处理
应按设计规定;如设计无规定时,采用石棉水泥砂浆掺入堵漏剂接口。管内缝填打石棉水泥砂浆后,再次填打石棉水泥和堵漏粉(胶粉),填缝完毕及时养 6 护。
钢套环外露面应刷防腐涂料;钢套环F形单胶圈接口的操作程序为:清理管口→涂刷粘合材料→安装楔形橡胶圈→管子顶入→内圈聚硫密封膏填充;橡胶圈安装时应清除承口内和擦口外的油污、杂物,将选定的橡胶圈套入插口槽内,平顺、无扭曲;橡胶圈保存中应注意不能与油类接触,橡胶圈应质地紧密,表面光滑平直,无空隙气泡。橡胶圈宜在阴凉清洁的环境下保存。
顶管施工最早始于1896年美国的太平洋铁路铺设工程施工中,我国的顶管施工最早始于何时,已无确切的资料记载,据了解,在上世纪五十年代初,北京、上海等一些城市已开始进行顶管试验;我市最早进行顶管施工约在上世纪八十年代初,最早的顶管施工都是些手掘式顶管,设备也比较简陋,在1964年前后,上海开始试验机械式顶管施工;经过50余年的发展,顶管施工已随方兴未艾的城市建设越来越普及,顶管施工已发展成为一门非开挖施工技术,应用领域也越来越宽;目前,机械式顶管施工已在沿海城市得到普及,顶管施工理论也日臻完善,但在西安地区,手掘式顶管施工仍是现今管道施工中普遍采用的施工方式。适用范围
(1) 选择合适的拌和场地, 要求运送混合料的运距尽量短, 水、电等方便, 有足够面积的场地, 能合理布置拌和机和砂、石堆放点, 并能搭建水泥库房等。 (2) 进行原材料试验和混凝土配合比设计。将计划用于每一处机械化施工和小型配套机具施工的混凝土路面的水泥、碎 (砾) 石、砂、外加剂等材料, 在用于工程之前5天, 委托中心试验室按有关规定的标准方法要求进行原材料试验和混合料组成配合比设计, 配合比设计应包括混凝土弯拉和抗压强度、集料级配要求、水灰比、稠度、水泥用量、质量控制等细节。 (3) 混凝土摊铺前, 对基层进行整修, 检测基层的宽度、路拱、标高、平整度、强度和压实度等均须符合要求方可施工, 如有不合格之处应予以整修、补强等。混凝土摊铺前, 基层表面应洒水润湿, 以免混凝土底部水分被干燥基层吸去。
二、人工摊铺水泥混凝土路面施工技术
(1) 测量放样。根据设计图纸放出路线中心线及路面边线;在路线两旁布设临时水准点, 以便施工时就近对路面进行标高复核。混凝土摊铺过程中, 要做到勤测、勤校、及时纠偏。 (2) 支立模板。在处理好的基层或做好的调平层上, 清扫杂物及浮土, 然后再支立模板, 模板高度与路面高度相齐平。模板按预定位置安放在基层上, 两侧用铁钎打入基层以固定位置, 模板顶面用水准仪核查其标高, 不符合时予以调整, 施工时应经常校验, 严格控制模板标高和平面位置。支立好的模板要与基层紧贴, 并且牢固, 经得起振动梁的振动而不走样, 如果模板底部与基层间有空隙, 应把模板垫衬起, 把间隙填塞, 以免混凝土振捣时漏浆。支立好模板后, 应再检查一次模板高度和板间宽度是否正确。为便于拆模, 立好的模板在浇捣混凝土之前, 其内侧应涂隔离剂或铺上一层农用塑料薄膜, 铺薄膜可防止漏水、漏浆, 使混凝土板侧更加平整美观, 无蜂窝, 保证了水泥混凝土板边和板角的强度、密实度。 (3) 混凝土混合料制备。拌制混凝土时要准确掌握配合比, 进入拌和机的砂、石料及散装水泥须准确过秤, 特别要严格控制用水量, 每天拌制前, 要根据天气变化情况, 测量砂、石材料的含水量, 调整拌制时的实际用水量。每拌所用材料均应过秤, 并应按照碎石、水泥、砂或砂、水泥、碎石的装料顺序装料, 再加减水剂, 进料后边搅拌边加水。混凝土每盘的搅拌时间应根据搅拌机的性能和拌和物的和易性确定, 时间不宜过长也不宜太短。 (4) 混合料运输。装载混凝土不要过满, 天热时为防止混凝土中水分蒸发, 车厢上可加盖帐布, 运输时间通常夏季不宜超过30分钟。出料及铺筑时的卸料高度不应大于1.5米, 每天工作结束后, 装载用的各种车辆要及时用水冲洗干净。 (5) 摊铺混凝土。运至浇筑现场的混合料, 一般直接倒向安装好侧模的路槽内, 并用人工找补均匀, 有明显离析时应重新拌匀。摊铺时应用大铁钯子把混合料钯散, 然后用铲子、刮子把料钯散、铺平, 在模板附近, 需用方铲用扣铲法撒铺混合料并插入捣几次, 使砂浆捣出, 以免发生空洞蜂窝现象。摊铺时的松散混凝土应略高过模板顶面设计高度的10%左右。施工间歇时间不得过长, 一般不应超过1小时, 因故停工在1小时以内, 可将已捣实的混凝土表面用麻袋覆盖, 恢复工作时将此混凝土耙松, 再继续铺筑;如停工1小时以上时, 应作施工缝处理。 (6) 混凝土振捣。对于厚度不大于22cm的混凝土板, 靠边角先用插入式振捣棒振捣, 再用功率不小于2.2kW的平板振捣器纵横交错全面振捣, 且振捣时应重叠10~20cm, 然后用振动梁振捣拖平, 有钢筋的部位, 振捣时防止钢筋变位。
振捣器在第一位置振捣的持续时间应以拌和物停止下沉、不再冒气泡并泛出水泥砂浆为止, 不宜过振, 也不宜少振, 用平板式振捣器振捣时, 不宜少于30S, 插入式不宜小于20S。当混凝土板较厚时, 先插入振捣, 再用平板振捣, 以免出现蜂窝现象。分二次摊铺时, 振捣上层混凝土拌合物时, 插入式振捣器应插入下层混凝土5cm, 上层混凝土拌合物的振捣必须在下层混凝土初凝前完成, 插入式振捣器的移动间距不宜大于其使用半径的0.5倍, 并应避免碰撞模板和钢筋。 (7) 接缝施工。纵向施工缝需设置拉杆, 模板上预留了圆孔以便穿过拉杆, 先把拉杆长度对半大致稳住, 混凝土浇筑振捣完后, 校正拉杆位置。横向缩缝采用切缝法, 合适的切缝时间应控制在混凝土获得足够的强度而收缩应力未超出其强度的范围内时进行, 它随混凝土的组成和性质、施工时的气候条件等因素而变化, 施工人员须根据经验进行试切后决定。填缝, 一般在养护期满后要及时填封接缝, 以防止泥砂等杂物进入缝内, 填缝前须将缝内杂物清扫干净, 并在干燥状态下进行, 最好在浇灌填料前先用多孔柔性材料填塞缝底, 然后再加填料, 其高度夏天与板平齐, 冬天稍低于板面。 (8) 养生。洒水养护时应注意水不能直接浇在混凝土表面上, 当遇到大雨或大风时, 要及时覆盖润湿草垫。每天用洒水车勤洒水养护, 保持草垫或麻袋湿润。加入减水剂的混凝土强度5天可达80%以上, 此时可撤掉草垫或湿麻袋, 放行通车后, 仍需洒水养护2~3天。养护期间禁止车辆运行, 在达到设计强度后方可开放交通。 (9) 拆模。拆模时先取下模板支撑、铁钎等, 然后用扁头铁撬棍棒插入模板与混凝土之间, 慢慢向外撬动, 切勿损伤混凝土板边, 拆下的模板应及时清理保养并放平堆好, 防止变形, 以便转移他处使用。 (10) 切缝。横向缩缝、施工缝上部的槽口, 应采用切缝法, 合适的切缝时间应控制在混凝土获得足够的强度而收缩应力未超出其强度的范围内时进行, 它随着混凝土的组成和性质、施工时的气候条件等因素而变化, 施工人员须根据经验进行试切后决定。切割时必须保持有充足的注水, 在进行中要观察刀片注水情况。
参考文献
[1]马东.水泥混凝土路面施工工艺分析[J].交通科技与经济, 2008年04期
【关键词】挖孔桩;施工;质量
一、挖孔顺序
凡遇相邻桩间距小于2倍桩身直径,界隔桩施工,且后施工桩开挖前,先施工的桩应已浇筑混凝土且满足强度要求。桩芯砼浇灌完成,经抽芯检验合格后,再进行上部结构施工。
二、挖孔桩施工工艺
施工程序为:场地平整→放线→定桩位→架设支架或电动基芦→准备潜水泵、鼓风机、照明设备等→边挖边抽水→每下挖90MM进行桩孔周壁的清理。校核桩孔的直径和垂直度→支撑护壁模板→浇灌护壁砼→拆模继续下挖,达到微风化一定深度后,由勘测单位验收→绑扎钢筋笼→验收钢筋笼→排除孔底积水、放入串筒,灌注桩芯砼至设计顶标高。
三、场地处理
1、对原有场地进行平整。
2、在建筑物外围四周适当位置设置排水沟,做集水井。
3、开挖面做混凝土垫层,C10混凝土厚100mm。
4、桩孔土方的处理
施工现场设置临时土方堆放场地,挖出土方必须在两天内用汽车外运(挖掘机配合人工装车),所挖土方不堆放在孔边,确保施工现场畅通。在第一施工阶段内,③、⑥施工段内的土方由井架运到④施工段。②施工段土方由临时坡道运到④施工段,统一堆放,再用自卸汽车外运至堆土场。
四、掘进
1、掘进前向每个操作小组作地下土层、地下分布情况的交底。并指出可能出现的问题和处理的一般法。
2、每个桩孔有一个固定的小组负责施工,每个正在施工的井下、井上均应有人操作,并明确对井下操作人员应负的安全责任,上、下之间有良好的联络信号。
3、保持井内有足够的新鲜空气,不断向井内送风。
4、弃土和其它建筑材料在井內垂直运输时,采取措施,确保井下操作人员的安全,在井底设置安全区,以防物体堕落伤人。
5、掘进工作必须连续进行,交接班的时间尽量缩短,使未经支护的土体减少在空气中或水中的暴露时间,以防坍塌。
6、当相邻孔桩在浇灌桩蕊砼时,原则上要停止掘进,以防竖井在较大侧压力下土体失去稳定而坍塌。
五、地下水挖孔桩施工
地下水是深基础施工中常见问题,它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态,使周围的静态水充入桩孔内,从而影响了人工挖孔桩的正常施工。如果遇到动态水压土层施工,不仅开挖困难,连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透,发生桩身质量问题。如遇到细砂、粉砂土层,在压力水的作用下,也极易发生流砂和井漏现象。处理方法有以下几种:
1)地下水量不大时,可选用潜水泵抽水,边抽水边开挖,成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁,然后继续下一段的施工。2)水量较大,用水泵抽水也不易开挖时,应从施工顺序考虑,采取对周围桩孔同时抽水,以减少开挖孔内的涌水量,并采取交替循环施工的方法。3)对不太深的挖孔桩,可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流,基础平面占地较大时,也可增加降水管井的排数。4)抽水时环境影响。有时施工周围环境特殊,一是周围基础设施等影响较多,不允许无限制抽水;二是周围有江河、湖泊、沼泽等,不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠措施。最有效的方法是截断水源,封闭水路。桩孔较浅时,可用板桩封闭;桩孔较深时,用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水,以保证在正常抽水时,达到正常开挖。
六、流砂挖孔施工
人工挖孔在开挖时,如遇细砂、粉砂层地质,加上地下水的作用,极易形成流砂,严重时会发生井漏,造成质量事故,因此要采取有效可靠的措施。
1)流砂情况较轻时,可缩短这一循环的开挖深度,将正常的1米左右一段,缩短为0.5米,以减少挖层孔壁的暴露时间,及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落、有泥砂流入而不能形成桩孔时,可用纺织袋土逐渐堆堵,形成桩孔的外壁,并控制保证内壁满足设计要求。2)流砂情况较严重时,常用办法是下钢套筒,钢套筒与护壁用的钢膜板相似,以孔外径为直径,可分成4~6段圆弧,再加上适当的肋条,相互用螺栓或钢筋环扣连接,在开挖0.5米左右,即可分片将套筒装入,深入孔底不少于0.2米,插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5米,装后即支模浇注护壁混凝土。若放入套筒后流砂仍上涌,可采取突击挖出后即用混凝土封闭孔底的方法,待混凝土凝结后,将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法,应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大,使孔位倾斜至下层护壁以外,打入浆管,压力浇注水泥浆,提高周围及底部土壤的不透水性。
七、桩身混凝土的浇筑
(一)消除水的影响。
1、孔底积水。浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度,保证混凝土的均匀性、密实性,防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。2、孔壁渗水。可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入,周围再用防水材料封闭,或在集中漏水部分嵌入泄水管,装上阀门,在施工桩孔时打开阀门让水流出,浇筑桩身混凝土时再关闭。
(二)保证桩身混凝土的密实性:桩身混凝土的密实性,是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性,一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法,其中浇筑速度是关键,即力求在最短时间内完成一个桩身混凝土浇筑。对于深度大于10米的桩身下线,可依靠混凝土自身落差形成的冲击力及混凝土自身重量的压力面使其密实,这部分混凝土即可不用振捣。经验证明,桩身混凝土能满足均匀性和密实性。
八、结语
在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录,在施工的过程中,合理安排施工工序,可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土,而作为排水井,以方便其他孔位施工,保证桩孔的施工速度和成孔质量。
以便有效地对桩基施工质量加以控制。
参考文献
[1] 秦水祥,黄河.人工挖孔桩施工工艺及检测与质量保证措施论文[J].建筑技术.2006.3
(作者单位:1.沈阳北方建设股份有限公司;2.北京建王园林工程有限公司沈阳分公司)
在人工湖防渗工程中,最基础的是地基处理部分,一旦因为内部或外界的原因造成变形,便无法承受上面的重量,因此原生态的土地设置的砾料层至少要40厘米左右,这不仅可以更好地适应不同程度的变形以排除地下水,还能设计排水的盲沟来应对连续出现大面积渗漏量的地区。
1.2膜上保护层—-保护层
为了保证人工湖防渗工程在实际施工过程中不会破坏防渗膜,需在膜上设计一层保护层。一般而言,硬保护层采用的设计主要有两种,一种是现浇混凝土板,另一种是预制混凝土板,但是在使用之前都要先进行过渡,即用1公分厚的细纱或者砂浆对其进行处理;软保护层的设计采用盖土的设计方式,即采用过筛细土和无杂质土相结合的设计。
1.3膜下保护层—-支撑层
为了使土工膜更加均匀地受力,避免局部受力过重而造成的的损坏,需增加一层膜上的保护层,即支撑层。支撑层在选择时采用的土料要分开不同的级别和配料比使其不均匀,在夯实的基础上选择最大的粒径和符合指标的物理性能材料,此外,在审查防渗标准时要着重考察水源的实际情况。在水资源严重匮乏的地区,还要进一步考虑到防水设计,实现双重防护。在青海、西藏等严寒地区进行防冻设计。实际施工过程要根据当地的实际情况进行适当的.改动设计。
1.4防渗土工膜
发包人(甲方): 承包人(乙方):
根据《中华人民共和国合同法》及有关法律规定,遵循平等、自愿、公平和诚实信用的原则,双方就 人工打井工程施工事项协商一致,达成如下协议:
第一条 工程概况
(一)工程名称:
(二)工程地点:
(三)工程承包方式:合同工程价款实行固定单价的包干制度,即乙方包工期、包施工、包风险、包质量、包施工工人的人身安全及工伤保险等包干形式。
(四)工程内容包括但不限于:挖孔、护壁、洗井、清淤、封孔、固井及土方外运等。
(五)工程要求:
1、成井实际深度视地下水位情况而定。
2、井管规格:外径240cm,内径200cm,保证潜水泵及维修人员上下畅通;护壁20cm。
3、井堡必须达到坚固、表面光滑。
4、砖砌井台牢固。
第二条 合同工期
工期总日历天数:10天(不含雨天)。
开工日期:2018年3月21日。竣工日期:2018年3月31日。第三条 工程价款
1、合同工程价款实行单价固定,即:根据挖出土方量按240元/立 方米据实结算;如遇风化石则按石方量300元/立方米据实结算;如遇青石须用水磨钻施工则按1500元/立方米据实结算;土方外运则按150元/天计算小工费用。
2、甲方每次向乙方给付工程款前,乙方必须向甲方提供对应金额的增值税发票,增值税税金由甲方承担;如乙方无法提供足额增值税发票,甲方拒绝付款。
3、施工过程中,施工水、电费由甲方承担。第四条 工程价款的结算和给付方式
1、根据工程量据实结算。
2、若在施工中出现废井、塌陷、不出水或出水不达标等,须另选址打井,废弃井土方工程量仍按第三条标准据实结算;废弃井的填埋工作不计费。
3、工程结束经甲方验收合格后,甲方一次性支付完毕。第五条 工程质量标准和要求
乙方必须确保工程出水量、含沙量等符合国家《机井施工规范》的标准和甲方要求。井堡坚固、表面光滑,保证一次性验收通过。
第六条 甲方的工程职责
1、提供施工所需场地。
2、按乙方要求随时拉接电源。
3、提供乙方所需的砖、灰、砂、石等做入护壁的实体用材及铸铁井盖等。
第七条 乙方的工程职责
1、按甲方施工计划完成工作量,服从甲方管理。
2、按现场施工要求自行准备施工工具。
3、工程进度按照甲方要求,不得延误工期,否则承担违约责任。
4、保证安全施工,如因违反操作规程等原因造成人员伤亡等一切事故,由乙方负全部责任。
5、因质量问题造成废井、塌陷、不出水或出水不达标等,须另选址打井,乙方负责及时封闭填埋废井,恢复如旧。
6、水井使用后一年(质保期)内发生质量及技术问题,乙方负责及时无偿维修解决。
7、除甲方应承担的付款义务外,未列入本合同的其它本工程事宜皆由乙方负责。
第八条 工程变更
合同价款为固定单价的包干合同价款,不会因施工过程中地质情况、人工、材料价的变动作任何调整。
第九条 工程竣工验收
达到验收标准并通过甲方组织的验收后,向乙方办理验收合格签证手续。
第十条 安全责任
1、乙方有义务为参与本工程施工人员购买人身意外伤害保险,承担未履行此义务发生的一切法律责任和经济损失。
2、施工过程中,造成的一切安全责任事故均由乙方承担。
3、乙方在施工期间要做好水井周围警示防护措施,杜绝闲杂人等靠近,若因此而造成安全事故由乙方全部承担。
4、本工程未书面移交甲方以前,乙方负责保护施工现场的所有自身产品和成品。
第十一条 违约责任
1、甲方若在半年内使用过程中出现水量不足、水质不清等,乙方应立即解决;如不能在三十日内解决问题,乙方应赔偿由此给甲方造成 的经济损失,并退回所有工程款。
2、若乙方不能在约定的工期内完成本工程,则每逾期1日向甲方支付违约金1000元,由乙方向甲方累积支付违约金。乙方的违约金可从其工程款中直接扣除。
第十二条 其他
甲、乙双方应在本合同的签署栏中如实提供联系地址、电话、电子邮箱等(若联系地址未填写,则以身份证载明的住址或工商登记的住所地为准)。除本合同另有约定外,本合同项下的所有通知、请求、弃权等应当采用书面形式送达的,可选择以下其中之一方式完成:
1、对方或授权代表当场签名或者盖章确认的,送达完成;
2、一方将送达内容发送至对方指定的电子邮箱3日后,即视为对方已知悉邮件内容,送达完成;
3、一方将送达内容以快递或者挂号信形式向对方寄送的,自发出之日起3日后,送达完成。
因双方约定的送达地址不准确、送达地址变更后未及时依程序告知对方和司法机关、仲裁机构、当事人或指定的接收人拒绝签收等原因,导致法律文书未能被当事人实际接收时,邮寄送达的,以文书退回之日或交邮后第7日视为送达。
本合同一式叁份,均具有同等法律效力,发包人执贰份,承包人执壹份。
(此页无正文)
发包人:(公章)承包人:(公章)
法定代表人或其委托代理人: 法定代表人或其委托代理人:(签字)(签字)
组织机构代码: 地 址: 邮政编码: 法定代表人: 委托代理人: 电 话: 传 真: 电子信箱: 开户银行: 账 号:
甲方: 乙方:
经甲乙双方共同协商一致,现甲方将北海市第三中学临时风雨长廊的人工挖孔桩工程分包给乙方施工,根据现场条件及规定,本着平等、自愿互利的原则,达成以下协议,双方共同遵守执行。
一、工程概况
1、工程名称:
2、工程地点:
3、承包方式:包工不包料。
4、承包范围:共18根桩,桩径为Φ1200、1500、1800。
5、施工工期约30天。
二、甲方责任:
1、负责桩位的放线定点。
2、负责挖孔桩所用的材料运至施工现场,桩芯商品砼泵送到桩口。
3、提供工人的临时宿舍,施工中的水电、铁线、焊条、斗车。
4、负责吊车吊桩的钢筋笼并承担费用。
三、乙方责任:
1、按甲方提供的桩基础设计图纸进行施工。
2、负责挖孔桩成孔,护壁砼,钢筋笼制作安装,桩芯砼灌注。
3、负责所需的施工设备,如钢模板、空压机、水泵、焊机、摇架、铲、桶等。
4、负责工人的保险费用(甲方先出钱买,每人100元,结算后从工程款中扣除)。
5、严格执行安全操作,文明施工,保证质量。
6、施工时必须戴安全帽,如因违章操作造成安全事故,责任由乙方负责。
四、工程单价及工程量的计算及付款:
1、挖孔桩包工价:泥方:桩径1200按每米350.00元/米,桩径1500按每米508.00元/米,桩径1800按每米700.00元/米。如遇到流沙,塌方泥,入岩(包括强风化岩,中风化岩,微风化岩),旧基础混凝土,旧基础石头等由双方现场确认签证,在原单价基础上增加人工费100%,即系桩径1200按每米700.00元/米,桩径1500按每米1016.00元/米,桩径1800按每米1400.00元/米计算。
2、桩扩大头按每个100.00元结算,18个×100元/个=1800.00元。
3、工程量从第一节护壁顶端至桩底的深度计算。
4、本工程施工设备、施工人员进场正式开工后,甲方支付每人每天50元生活费,桩芯砼完成三天内将工程款的90%支付给乙方,余下10%等验桩合格后三天内一次性付清。
五、有关未尽事宜,双方友好协商解决。
六、本合同一式两份,甲乙双方各执一份,双方签字生效。
甲方签字:
乙方签字: 电话:
电话: 身份证号:
身份证号: 日期:
1) 水泥, 进场应有产品合格证及化验单, 不合格的水泥产品坚决杜绝进场。水泥进场后, 应堆放整齐, 不同标号水泥应分别堆放并标识, 不得混合堆放。在运输及保管过程中, 应注意防水、防潮, 超过保质期或受潮水泥, 必须经过试验决定其是否可用或降低标准使用, 结块水泥不得使用。2) 砂, 应采用符合规定级配、细度模数在2.5以上的中粗砂, 且要求坚韧耐磨、表面粗糙有棱角、清洁、有害杂质含量低;当无法取得粗、中砂时, 经配合比试验可行, 亦可采用泥土杂质物含量小于3%的细砂, 注意合理选用砂率。3) 碎石料, 应选用质地坚硬、耐久、洁净、级配符合规范要求, 最大粒径不超过40mm;碎石的粒形以接近正立方体为佳, 不宜含有较多针状颗粒和片状颗粒。4) 外加剂, 在必要情况下选用外加剂如减水剂、流化剂等, 均能提高新拌混凝土的工作性, 提高强度及耐久性。5) 水, 无杂质, 饮用水可直接使用。
2 施工准备阶段
1) 选择合适的拌和场地, 要求运送混合料的运距尽量短, 水、电等方便, 有足够面积的场地, 能合理布置拌和机和砂、石堆放点, 并能搭建水泥库房等。
2) 进行原材料试验和混凝土配合比设计。
混凝土摊铺前, 对基层进行整修, 检测基层的宽度、路拱、标高、平整度、强度和压实度等均须符合要求方可施工, 如有不合格之处应予以整修、补强等。混凝土摊铺前, 基层表面应洒水润湿, 以免混凝土底部水分被干燥基层吸去。
3 路面施工技术
3.1 测量放样
根据设计图纸放出路线中心线及路面边线;在路线两旁布设临时水准点, 以便施工时就近对路面进行标高复核。混凝土摊铺过程中, 要做到勤测、勤校、及时纠偏。
3.2 支立模板
在处理好的基层或做好的调平层上, 清扫杂物及浮土, 然后再支立模板, 模板高度与路面高度相齐平。模板按预定位置安放在基层上, 两侧用铁钎打入基层以固定位置, 模板顶面用水准仪核查其标高, 不符合时予以调整, 施工时应经常校验, 严格控制模板标高和平面位置。
支立好的模板要与基层紧贴, 并且牢固, 经得起振动梁的振动而不走样, 如果模板底部与基层间有空隙, 应把模板垫衬起, 把间隙填塞, 以免混凝土振捣时漏浆。支立好模板后, 应再检查一次模板高度和板间宽度是否正确。为便于拆模, 立好的模板在浇捣混凝土之前, 其内侧应涂隔离剂或铺上一层农用塑料薄膜, 铺薄膜可防止漏水、漏浆, 使混凝土板侧更加平整美观, 无蜂窝, 保证了水泥混凝土板边和板角的强度、密实度。
3.3 混凝土混合料制备
拌制混凝土时要准确掌握配合比, 进入拌和机的砂、石料及散装水泥须准确过秤, 特别要严格控制用水量, 每天拌制前, 要根据天气变化情况, 测量砂、石材料的含水量, 调整拌制时的实际用水量。每拌所用材料均应过秤, 并应按照碎石、水泥、砂或砂、水泥、碎石的装料顺序装料, 再加减水剂, 进料后边搅拌边加水。混凝土每盘的搅拌时间应根据搅拌机的性能和拌和物的和易性确定, 时间不宜过长也不宜太短。并且搅拌第一盘混凝土拌合物时, 应先用适量的混凝土拌合物或砂浆搅拌后排弃, 然后再按规定的配合比进行搅拌。
3.4 混合料运输
装载混凝土不要过满, 天热时为防止混凝土中水分蒸发, 车厢上可加盖帐布, 运输时间通常夏季不宜超过30分钟。出料及铺筑时的卸料高度不应大于1.5米, 每天工作结束后, 装载用的各种车辆要及时用水冲洗干净。
3.5 摊铺混凝土
运至浇筑现场的混合料, 一般直接倒向安装好侧模的路槽内, 并用人工找补均匀, 有明显离析时应重新拌匀。摊铺时应用大铁钯子把混合料钯散, 然后用铲子、刮子把料钯散、铺平, 在模板附近, 需用方铲用扣铲法撒铺混合料并插入捣几次, 使砂浆捣出, 以免发生空洞蜂窝现象。摊铺时的松散混凝土应略高过模板顶面设计高度的10%左右。施工间歇时间不得过长, 一般不应超过1小时, 因故停工在1小时以内, 可将已捣实的混凝土表面用麻袋覆盖, 恢复工作时将此混凝土耙松, 再继续铺筑;如停工1小时以上时, 应作施工缝处理。
3.6 混凝土振捣
对于厚度不大于22cm的混凝土板, 靠边角先用插入式振捣棒振捣, 再用功率不小于2.2Kw的平板振捣器纵横交错全面振捣, 且振捣时应重叠10~20cm, 然后用振动梁振捣拖平, 有钢筋的部位, 振捣时防止钢筋变位。
振捣器在第一位置振捣的持续时间应以拌和物停止下沉、不再冒气泡并泛出水泥砂浆为止, 不宜过振, 也不宜少振, 用平板式振捣器振捣时, 不宜少于30S, 插入式不宜小于20S.当混凝土板较厚时, 先插入振捣, 再用平板振捣, 以免出现蜂窝现象。分二次摊铺时, 振捣上层混凝土拌合物时, 插入式振捣器应插入下层混凝土5cm, 上层混凝土拌合物的振捣必须在下层混凝土初凝前完成, 插入式振捣器的移动间距不宜大于其使用半径的0.5倍, 并应避免碰撞模板和钢筋。
3.7 接缝施工
纵向施工缝需设置拉杆, 模板上预留了圆孔以便穿过拉杆, 先把拉杆长度对半大致稳住, 混凝土浇筑振捣完后, 校正拉杆位置。横向缩缝采用切缝法, 合适的切缝时间应控制在混凝土获得足够的强度而收缩应力未超出其强度的范围内时进行, 它随混凝土的组成和性质、施工时的气候条件等因素而变化, 施工人员须根据经验进行试切后决定。填缝, 一般在养护期满后要及时填封接缝, 以防止泥砂等杂物进入缝内, 填缝前须将缝内杂物清扫干净, 并在干燥状态下进行, 最好在浇灌填料前先用多孔柔性材料填塞缝底, 然后再加填料, 其高度夏天与板平齐, 冬天稍低于板面。
3.8 养护方面
洒水养护时应注意水不能直接浇在混凝土表面上, 当遇到大雨或大风时, 要及时覆盖润湿草垫。每天用洒水车勤洒水养护, 保持草垫或麻袋湿润。加入减水剂的混凝土强度5天可达80%以上, 此时可撤掉草垫或湿麻袋, 放行通车后, 仍需洒水养护2~3天。
3.9 拆模
关键词:凤眼莲;人工湿地;养殖尾水;净化效能;覆盖度;放养量;水力负荷;去除率
中图分类号: X52;S912 文献标志码: A 文章编号:1002-1302(2015)10-0389-04
大量含氮、磷等营养因子的养殖尾水排入湖泊河流会导致水体中氮、磷含量不断增加,当其浓度远远超过水体的自净能力时就会导致水体的富营养化,从而促使藻类大量繁殖,水质恶化,大量鱼类和其他生物面临死亡甚至灭绝危机。循环水养殖系统的概念,即在水产养殖生产过程中引入尾水净化工艺,以此来控制水质,达到尾水循环利用的生态平衡方式[1-2]。为了达到生态平衡,越来越多的城市和地区根据不同污染物类型,并结合当地自然条件,构建不同种类的尾水净化工艺,模拟自然生态净化系统的运作机理,更加有效地进行养殖尾水处理。
净化塘和人工湿地作为净化污水的常规方法,净化水质效果顯著,符合养殖尾水的净化理念。净化塘成本低、便于管理,凤眼莲具有极强的氮、磷吸收能力[3-4],采用凤眼莲净化水质,不仅可以省去浮床建设费用,还不需要反复播种或移栽,相对于其他水生植物也更易打捞[5],是净化水质的良好水生植物。人工湿地是人为设计建造的由基质、植物、微生物和水体等组成的复合体,通过系统中的基质-水生植物-微生物的相互协同作用来实现对水体的净化目的。上行流湿地可以充分利用湿地空间,占地面积相对较小但供氧好,净化能力高。本研究采用凤眼莲净化塘和人工湿地的组合工艺对养殖尾水的氮磷净化效能进行研究,以期为规模化池塘养殖尾水的循环再利用提供理论支撑。
1 材料与方法
1.1 净化塘与人工湿地的构建
试验地址设在江苏省苏州金庭大成现代农业园,农业园位于苏州市吴中区金庭镇(原西山镇)东部的战备圩和居山圩,金庭镇是我国淡水湖泊中最大的岛屿,四面被太湖包围。大成现代农业园核心区占地面积约266.7 hm2,池塘养殖面积约占1/3。设置6组“净化塘+人工湿地”,每组由凤眼莲净化塘与茭草上行流湿地组成,净化塘和人工湿地池的规格均为6 m×3 m×1.5 m。净化塘内凤眼莲的覆盖度设为3个处理,分别是0、45%、65%,有研究表明大水域种养凤眼莲的覆盖度不超过水面面积的50%对水体复氧没有不利影响,因此处理考虑设置了45%、65%不同覆盖度凤眼莲[6-7];初始凤眼莲放养量分别为0、40、60 kg,各净化塘内放置1.6 m×2.4 m的白色围栏3个(图1),凤眼莲均放入各围栏内,每个处理设2个重复。净化塘的出水流入茭草上行流湿地,茭草上行流湿地自下而上铺设砾石40 cm、黄沙30 cm,漫水30 cm,种植茭草12 kg,水力负荷为800 mm/d。大成农业园内设有环形河沟,养殖废水排入河沟内用水泵打入“净化塘+人工湿地”内作为试验用水。试验从2012年8月30日持续到10月8日,试验期间人工湿地采用间歇流,通过自动定时开关控制水泵的开关时间。
1.2 采样与监测
如图1所示,净化塘采用沿程采样,从进水(采样点1)、2 m 处(采样点2)、4 m处(采样点3)、出水口(采样点4)共设置4个采样点,上行流人工湿地池在出水面设置2个采样点(采样点5、采样点6)。水样每4 d采集1次,测定水质指标,水样中的总氮(TN)、总磷(TP)浓度利用Skalar公司的SAN+ +流动分析仪测定。现场测定水温、气温、pH值和溶氧量(DO),测定时间为每天06:00—08:00,水温、气温利用温度计测定;pH值采用PHB-5笔式pH计测定;溶氧量(DO)采用JPB2607型便携式溶氧仪测定。凤眼莲植物样试验初始和结束各采集1次,植株采用硫酸和过氧化氢消煮,植株全氮含量采用凯氏定氮仪测定;植株全磷含量采用钼锑抗比色法测定。
1.3 数据处理与统计分析
试验数据[除pH值、总氮(TN)浓度、总磷(TP)浓度和浮氧量数据外]经Excel处理后应用SPSS 13.0进行统计分析,差异显著性用SPSS软件中的One-Way ANOVA进行单因素方差分析,选用Duncan’s法进行多重比较。
污染物的去除率R按下列公式计算:
R=(Ci-Ce)/Ci×100%。
式中:Ci、Ce分别为进水、出水的质量浓度,mg/L。
按下式计算单位面积植物吸收的氮或者磷总量m:
m=(m2× L2×N2-m1×L1×N1)/S。
式中:m2为植物的收获期的鲜质量;L2为收获期植物的干物质含量;N2为收获期植株干物质中氮或者磷的含量;m1植物初始鲜质量;L1为植物初始干物质含量;N1为初始植物干物质氮或磷的含量;S为净化塘水面面积。
2 结果与分析
2.1 不同凤眼莲覆盖度对水体pH值与溶氧量的影响
图2为不同覆盖度凤眼莲净化塘每次采样所测得根际溶氧的平均值(净化塘水体)。从整个试验周期来看,相同周期内不同覆盖度净化塘溶氧量变化趋势类似,不同处理的溶氧量均出现先下降后缓慢上升的趋势。与空白对照相比,种养凤眼莲的净化塘溶氧量差异较大,65%覆盖度净化塘呈现明显差异,种养凤眼莲的处理之间不存在显著性差异,说明凤眼莲的生长明显降低了水体中的溶氧量,这主要是由于凤眼莲漂浮在水面上,一定程度上阻碍了水体中的溶解氧与大气的交换[8-9],另外凤眼莲根系的呼吸作用也会消耗水体中的溶氧量。
nlc202309010033
由图3可知,凤眼莲覆盖度为0的净化塘水体pH值相对较高,为7.4~8.8;覆盖度为45%的净化塘pH值居中,为7.4~8.9;覆盖度为65%的净化塘pH值相对较低,为7.5~8.7,平均值较空白对照下降0.15。种养凤眼莲可使养殖尾水的pH值略有下降,维持在中性水平。
2.2 不同凤眼莲覆盖度对水体氮磷的影响
由于养殖废水来自园内各大小鱼塘,所以各净化塘每天初始进水中的TN、TP浓度不尽相同。由图4、图5可见,同一天同一处理出水中TN、TP浓度与进水相比大幅下降。凤眼莲存在的水体中,从采样点1至采样点4,同一天同一处理的TN、TP浓度逐渐降低,这说明凤眼莲对水体具有良好的净化过滤效果,而空白对照无规律。采样点4与采样点5之间的差值较大,说明上行流人工湿地具有良好的净化能力,采样点5和采样点6位于上行流湿地的水面,为最终净化的出水,其氮磷含量基本一致。65%覆盖度凤眼莲平均进水的TN、TP含量分别为9.92、0.06 mg/L,出水时分别降至4.12、0.02 mg/L,TN、TP含量分别下降5.8、0.04 mg/L。45%覆盖度凤眼莲有相似的作用,净化能力略差于65%覆盖度,二者不存在显著性差异(P
由图6可知,在不同凤眼莲覆盖度下,净化塘系统对养殖尾水中TN、TP均有较好的去除效果,TN、TP的去除率分别为24.5%~31.0%、40.1%~41.4%;在净化塘与人工湿地系统共同作用下,对应TN、TP的去除率提高,分别为48.8%~55.6%、60.8%~63.1%,65%覆盖度的去除率与空白对照相比均有显著性差异(P<0.05)。45%覆蓋度的氮去除率与空白比虽然差异不显著,但是也有所增加,磷去除率与对照比差异显著。
2.3 不同凤眼莲覆盖度下凤眼莲吸收N、P的变化
植物生长状况间接反映了它的耐污力和对环境的适应力,这也是植物用于净化水质的备选标准之一。由表1可见,凤眼莲的株高与初始相比略有降低,根系长度也有所降低,可能是由植物生长环境的改变导致的,也可能是因为植株新陈代谢老叶枯死,嫩叶长出,生物量不断增加而单株的生物量减小。随着净化流程的进行,水体中氮、磷浓度降低,使得植株
新长出的叶片颜色较浅,叶绿素含量较低。凤眼莲净化富营养化水体的效果首先取决于生物量,通过计算地上部生物干质量可以发现,65%覆盖度地上部单位面积生物干质量与初始相比差异显著,增加104%;45%覆盖度与初始相比增加35%,而地上部是凤眼莲植株体内积累氮磷的主要部位。试验期间单位面积地下部生物干质量也明显增加,通过计算可知65%、45%覆盖度地下部生物干质量在收获时分别是初始的126%、135%。
由表2可知,不同覆盖度凤眼莲N平均浓度和初始相比无太大差异;而整株的P平均浓度均比初始放养略低。不同覆盖度凤眼莲整株的N、P平均浓度分别在19.90~20.24、147~1.68 mg/g之间,其N浓度远高于P含量。依据凤眼莲不同覆盖度地上部、地下部生物量干质量及其组织内的N、P养分浓度,可以计算地上、地下部的N、P吸收总量,并相加求得凤眼莲植株的N、P吸收总量。在整个试验期间,45%、65%覆盖度凤眼莲对N的吸收总量平均分别为26.13、72.93 g/m2,对P的吸收总量分别为3.22、4.89 g/m2,随覆盖度的增加而升高。
3 结论与讨论
pH值、溶氧量是表征水体化学环境的重要指标,也是地表水环境质量标准的基本项目。在本试验过程中,有凤眼莲覆盖的净化塘pH值比较稳定且低于对照,有助于浮游动物和底栖动物的繁殖与生长[10-11]。由于pH值偏低,水体中H+浓度升高,会促使水体中溶氧量下降。有文献显示,水生植物对水体中的pH值有一定的调节作用,当水体中pH值较大时会促使水生植物根系分泌有机酸来调节水体中酸碱平衡[12]。此外,凤眼莲的夜间呼吸作用和微生物代谢作用也是使处理水体中pH值下降的主要原因[13]。
在空白对照处理中,藻类有一定的繁殖,这会导致水体中光合作用增强,大量消耗溶解于水体中的CO2,打破水体中原有的碳酸盐的平衡,使水体中H+ 浓度降低、pH值升高;另外,空白对照处理中溶氧量相对较高,这就促进O2与H+结合生成水的过程,从而降低了水体中H+浓度,导致pH值升高。
人工湿地和净化塘具有特别的优势,不仅可以处理低浓度污水,同时还可以隐藏在生态园的绿地、花园中,提高生态园景观环境的协调性和美观性。本试验着重利用凤眼莲净化塘和人工湿地组合工艺对养殖尾水中N、P等营养因子的去除,以达到改善水质的目的。本试验结果证明,65%覆盖度净化塘与湿地共同作用下TN、TP的去除率分别为55.6%、63.1%,与空白对照相比均有显著性差异(P
湿地系统中TN的去除机制是多样的,主要包括挥发硝化与反硝化植物摄取和基质吸附[4],许多研究表明微生物的硝化与反硝化是脱氮的主要途径。人工湿地系统中磷的去除由基质填料的物理化学作用、植物的摄取和微生物的同化作用共同完成[3],而其中广泛认同的主要去除机制是填料对磷的物化吸附和化学沉降作用。净化塘的净化机理主要是水生植物的作用起主导。凤眼莲净化塘对水体氮磷的净化效果较好,其原因包括2个方面:一是凤眼莲生物量增加较多,吸收了水体中的氮素合成自身的营养物质;二是凤眼莲根系发达,有利于微生物附着,发生硝化反硝化反应,有助于水体脱氮[6]。另外,凤眼莲在腐烂前打捞上岸可以避免其吸收的氮磷重新释放回水体中。
目前,净化塘和人工湿地处理机理虽然已部分得到认可,但仍有许多问题须解决,如凤眼莲的资源化利用以及人工湿地的植物选取和填料更替等。因此,不断优化养殖尾水处理方法,才能使该循环模式在池塘养殖尾水净化中发挥更佳的效果。
参考文献:
[1]Davis D A,Arnold C R. The design,management and production of a recirculating raceway system for the production of marine shrimp[J]. Aquacultural Engineering,1998,17(3):193-211.
nlc202309010033
[2]van Rijn J. The potential for integrated biological treatment systems in recirculating fish culture—A review[J]. Aquaculture,1996,139(3/4):181-201.
[3]张志勇,郑建初,刘海琴,等. 凤眼莲对不同程度富营养化水体氮磷的去除贡献研究[J]. 中国生态农业学报,2010,18(1):152-157.
[4]Zhang J,Zhou Q,He R.Mechanism of nitrogen and phosphorus removal in free water surface constructed wetland[J]. Ecology and Environment,2004,13(1):98-101.
[5]Malik A. Environmental challenge vis a vis opportunity:the case of water hyacinth[J]. Environment International,2007,33(1):122-138.
[6]高 岩,易 能,张志勇,等. 凤眼莲对富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N2O的影响[J]. 环境科学学报,2012,32(2):349-359.
[7]Iamchaturapatr J,Yi S W,Rhee J S. Nutrient removals by 21 aquatic plants for vertical free surface-flow(VFS) constructed wetland[J]. Ecological Engineering,2007,29(3):287-293.
[8]Hunt R J,Christiansen I H. Understanding dissolved oxygen in streams:information kit[M]. Townsville:CRC Sugar Technical Publication,2000.
[9]张迎颖,严少华,李小铭,等. 不同pH下水葫芦与紫根水葫芦生长特性与净化效能对比研究[J]. 环境工程学报,2013,7(11):4317-4325.
[10]刘国锋,刘海琴,张志勇,等. 大水面放养凤眼莲对底栖动物群落结构及其生物量的影响[J]. 环境科学,2010,31(12):2925-2931.
[11]Wang Z,Zhang Z,Zhang J,et al. Large-scale utilization of water hyacinth for nutrient removal in Lake Dianchi in China:the effects on the water quality,macrozoobenthos and zooplankton[J]. Chemosphere,2012,89(10):1255-1261.
[12]张迎颖,张志勇,王亚雷,等. 滇池不同水域凤眼莲生长特性及氮磷富集能力[J]. 生态与农村环境学报,2011,27(6):73-77.
[13]Kadlec R H. The effects of wetland vegetation and morphology on nitrogen processing[J]. Ecological Engineering,2008,33(2):126-141. 許国春,刘 欣,王强盛,等. 稻鸭种养生态系统的碳氮效应及其循环特征[J]. 江苏农业科学,2015,43(10):393-396.
【人工湖施工工艺】推荐阅读:
人工挖孔桩施工专项方案05-29
人工挖孔桩安全专项施工方案09-22
去人工湖沙滩作文06-14
人工湖的自述作文09-09
马鹿人工饲养经验07-13
《人工降雨》教案11-19
人工智能感想11-28
人工智能安全问题09-10
人工智能发展英语09-13
人工智能基础教学09-16