時間:2022-09-17 10:22:45
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇水質分析報告,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】水質分析;檢出限;確定方法
引言
作為重要的質量控制參數,檢出限常常在水質分析報告中出現。就實際情況而言,由于生活用水的水質在不斷惡化,所以隨著相關部門及機構對檢出限的重視程度的提高,檢出限的確定已經成為了水質分析工作中的重要內容。而為了更好的進行水資源的利用和開發,人們也要不斷的進行檢出限的確定方法的探索,從而更好的進行水質的控制,進而更好的促進人類的發展。所以,在這種情況下,相關人員就更應該關注水質分析的檢出限的確定問題。
1、水質分析中檢出限定義及分類
1.1檢出限
在水質分析過程中,在特定置信限下進行某一特定分析方法的運用,從而檢出的監測目標物的最小量,就是檢出限。而在進行檢出限確定的過程中,要進行特定的分析方法的使用。但是,由于檢出限的分析方法不同,所以確定出的檢出限的單位也并不相同。就目前來看,檢出限可以用ug/ng等絕對量單位來表示,也可以用ug/g、10-6等濃度單位來表示[1]。
無論是利用哪種檢測方法來進行檢測,在檢測目標物等于零的情況下,監測目標物的信號也會受到波動的影響。所以,一旦證據不充分,就不能認為檢測到的信號是檢測目標物所發出的。而與此同時,所得到的檢測結果也不一定就是所要檢測的目標物的檢測結果。因為,檢測信號的波動可能是由非檢測物所造成的,所以檢測的結果的真實性將不能被證明[2]。因此,進行檢出限的分析時,要進行檢測目標物和非檢測物的檢測信號的對比,然后在此基礎之上進行產生差異的對應量的確定。此外,為了完全排除對檢測結果的干擾,還要進行檢測工作本身誤差所導致的檢測信號波動情況的測定。一般的情況下,檢測工作本身的工作誤差具有人為過失誤差和不可回避誤差。所以,如果可以使人為過失誤差得到排除,就可以認為測量誤差是偶然誤差。而由于偶然誤差往往是由檢測信號波動存在所造成的,因此偶然誤差往往具有正態分布的特性。而利用這一特性,就能進行信號波動區間的對應置信限的確定。同時,利用正態分布特性的標準偏差又可以進行波動區間大小的確定,進而進行置信區間值的獲取。而在經過不限次數的多次測定后,3秒左右的置信區的置信度可以達到99.7%。但是,如果進行測定次數的限定,那么所測定出的3秒左右的置信區的置信度就只有95%[3]。因此,從這些內容可以了解到,在檢測目標物為零的情況下,如果目標物產生的信號波動大于置信限,就可以證明信號的波動是由檢測目標物所產生的。
1.2檢出限的分類
1.2.1檢出限
檢出限的英文名為Detection Limit,簡稱DL。從本質上來講,檢出限就是一種量值,是以一定的置信水平為基礎來進行分析方法和測試儀器靈敏度衡量的重要指標。
1.2.2儀器的檢出限
儀器檢出限的英文名為Instrument Detection Limit,簡稱IDL。從本質上來講,儀器檢出限就是分析儀器能夠檢測出的被分析物的最低量或濃度。所以,儀器檢出限常常能體現出儀器的檢出能力,并且是一個與信噪比有關的指標。一般的情況下,被分析物的濃度會與特定儀器能夠從背景噪音中分辨出的最小響應信號相對應。但是,由于不受到任何樣品制備步驟的影響,儀器檢出限的值總是低于方法檢出限。所以,在大多數最終數據報告中,儀器檢出限并不會出現[4]。而在與不同儀器的性能相比較的情況下,儀器檢出限常常會被使用,并且常用于進行數據的統計分析。
1.2.3方法檢出限
方法檢出限的英文名為Method Detection Limit,簡稱MDL。從本質上來講,方法檢出限就是利用某一種分析方法完成一項檢測工作后,被測定物質被測定出來的最低濃度。但是,值得注意的是,這里的被測定物質產生的置信度要能達成99%,并能于空白樣品相區分。具體來說,就是要利用分析方法測定出的空白實驗值和選定的估算檢出限公式來完成濃度的計算。所以,方法檢出限不僅與儀器噪聲有關,而且還與樣品性質、預處理過程都有關系,并能夠進行方法全過程的誤差總和的確定。因此,從這里可以看出,方法檢出限可以在衡量實驗室、分析方法和分析人員效能方面被利用,并且可以被當做是一個相對的標準[5]。所以,作為分析化學中質量控制方面的重要概念和參數,方法檢出限往往會在最終的數據報告中出現,并且可以顯示出數據的不確定性和局限性。
1.2.4定量限與應用定量限
在正常實驗室的常規操作下,在被測組分的濃度產生的信號大于空白樣本濃度產生的信號的情況下,這一信號就能以指定的置信水平定量檢出。而這一濃度,就是定量限。通常的情況下,人們往往以試劑空白的標準偏差信號的10倍信號的產生濃度為定量限。此外,隨著介質、分析方法和分析對象的改變,定量限也會發生相應的改變[6]。而應用定量限指的則是在實際操作和常規分析的條件下能夠達成的定量限。因為,這樣的定量限可以使檢測結果具有較高的準確性。所以,應用定量限常常是方法檢出限的3到10倍,指的是能夠準確測定的最低濃度。
2、水質分析中的檢出限確定方法
就現階段而言,常用來進行水質分析中的檢出限確定的方法有分光光度法、光皮分析法和定量測定下限等多種方法。而無論是那種檢出限的計算方法,都有著基本相同的計算原理。此外,值得注意的是,檢出限的確定要根據選用的檢測方法來完成。
2.1分光光度法
在水質分析過程中,分光光度法是常規的檢出限的確定方法。首先,利用分光光度法進行檢出限的確定,要先進行空白值的測量。而這里所指的空白值,就是利用實驗用水來進行檢測樣本的替代,然后利用與樣本測定同樣的步驟來進行實驗用水的測定,而最后所獲得測定值就是空白值[7]。就實際情況而言,實驗用水質量、器皿潔凈程度、試劑純度、儀器性能、試驗環境和人員操作等多種因素都會對空白值的測定造成影響。所以,只有各方面條件都比較完備的實驗室的分析方法的空白值才會在非常小的范圍內波動,從而使空白值保持一定的準確率。而空白值的測定也有著具體的測定方法,就是5到6個批次進行空白值的測定。而在每一個批次的測定過程中,需要對平行雙樣進行測定,同時在測定后進行標準曲線的制作,并在一段時間內進行同一批樣本的重復測定。但是,如果使用的測定方法的數據波動變化相對較大,就可以進行約10個批次的分析。其次,在空白值測定完成后,就要進行檢出限計算公式的選擇。而一般的情況下,檢出限計算公式的選擇都是按照《全球環境監測系統水監測操作指南》中的規定來進行的。當空白的測定次數大于等于20時,公式為D.L=4.6σwb。其中,D.L指的是檢出限,而σwb指的則是空白平行測定的標準偏差。但是,在空白的測定次數小于20時,就可以用Swb來進行σwb的替代,具體的公式為。其中,D.L代表著檢出限,tf則表示顯著性水平,Swb則表示空白平行測定標準差。
2.2光譜分析法
利用光譜分析法進行檢出限的確定也是在水質分析中比較常見的。首先,利用光譜分析法進行檢出限的確定需要進行超過20個的空白樣品的測定。而在進行空白樣品檢測時,空白信號的標準偏差為Sbo。就實際情況而言,在某些水質分析方法中,空白值的測定結果趨近于零。所以,可以用約等于零的標準溶液來進行純水的代替,從而進行空白值的測定。因為在這種條件下,測定出的數據將更具有價值,所以可以為下一階段的計算提供比較可靠的數據。但是,在正常的情況下,往往接近空白的加標濃度是預期檢出限的1到3倍。所以,需要根據已定的分析方法進行測定結果的預處理[8]。其次,在空白值測定完成后,利用光譜分析法進行檢出限的確定同樣要進行檢出限計算公式的選擇。根據有關規定,通常使用D.L=K Sb/a來進行檢出限的計算。其中,Sb代表著空白多次測定的信號的標準偏差,a代表著分析方法的靈敏度,而K往往等于3,從而便于進行檢出限D.L的計算。另外,利用光譜分析法進行檢出限的確定時,需要注意空白測定的過程中的同一日期內多次測定的變動風險存在問題。而如果在不同的日期內進行多次空白測定,也同樣存在著變動風險。因此,由于公式中并沒有體現出對這一問題的考量,所以要進行這兩種因素的全面的考量,進行每個批次的平行雙樣的測定,同時進行對應的標準曲線的制定,并保證測定的批次大于10次的測定在特定的時間段內完成。而這樣一來,空白值的濃度的標準偏差就可以被計算出來,而這一值的3倍就是需要測定的檢出限。
2.3定量測定下限
利用定量測定下限來進行檢出限的確定時,可以根據有關規定將測定下限認定成10倍空白標準偏差對應的濃度值,既3.3倍的MDL,而相應的置信度則為90%。但是需要注意的是,不同的規定中的測定下限不同,而相應的置信度也不相同。在HJ/T168-2004導則中,將以4倍檢出限濃度為測定下限,既4倍的MDL。而在這種情況下,相對標準偏差約為10%。此外,在實際分析的過程中,測定下限的確定還會受到儀器設備響應信號穩定狀態、校準曲線標準系統各點分布等多種因素的影響[9]。而與此同時,還要使實際測定下限大于理論的測定下限,并要保證測定下限與校準曲線各點分布相對應。此外,在條件允許的情況下,還要根據測定下限的精密度進行標準偏差的測試,進而保證標準偏差小于10%。而在實驗的過程中,如果低濃度樣品的精密度要求較高,就可以5倍以上的MDL為測定下限。
2.4其他檢出限確定方法
在水質分析過程中,還可以利用其他方法進行檢出限的確定。一方面,可以使用容量法進行檢出限的確定。具體來說,就是利用滴定管產生的最小液滴體積來進行檢出限的計算。另一方面,還可以使用總量法進行檢出限的確定。而該種確定方法主要與天平的靈敏度和監測樣品的體積有關。所以,可以根據這兩方面的因素進行檢出限的計算。
結論
總而言之,從本文的研究來看,水質分析中的檢出限可以被分成是儀器的檢出限、方法檢出限、定量限和應用定量限等多個種類。而目前常用來進行水質分析的檢出限確定的方法則有分光光度法、光譜分析法和定量測定下限等多種方法。所以,從這里可以看出,我國對水質分析中的檢出限及其確定方法已經有一定程度的研究。但是,由于水質環境仍然在不斷變化,所以現有的檢出限確定方法已經無法滿足水質分析的工作需要。因此,相關部門還應該不斷的進行檢出限的確定方法的優化,進而促進水質分析工作的發展。
參考文獻
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作者簡介
作者一姓名:韓楓;性別:男;出生年:1980.4;籍貫:河南項城;學歷:大學本科;職務:工程師;研究方向:水環境監測。
作者二姓名:張佩;性別:男;出生年:1978.12;籍貫:河南溫縣;學歷:碩士研究生;職務:工程師;研究方向:水環境監測。
作者三姓名:崔晨;性別:女;出生年:1988.6;籍貫:河南蘭考;學歷:大學本科;職務:助工;研究方向:水環境監測。
關鍵詞:實驗室;信息管理系統;LIMS
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2008)27-2001-03
The Establishment of Laboratory Information Management System
ZHAO Li-qian
(Lanzhou Petrochemical Company Communication Network Technology Development Center, Lanzhou 730060, China)
Abstract: In this paper, Lanzhou Petrochemical Company Laboratory Information Management System and the implementation of a programme, And details of the system of data management and resource management functions, technology through the Browser/Server structure for the quality of data and the quality of statements of the application.
Key words: laboratory; information management system; LIMS
1 實驗室信息管理系統(LIMS)簡介
對于蘭州石化這個大的流程制造企業來說,實驗室是監測產品質量的關鍵部門,是企業正常運行的“眼睛”。任何原料進廠、產品出廠或生產中間過程都離不開分析化驗這一環節,通過分析化驗產生的大量數據正是檢驗產品質量的重要依據。而蘭州石化公司作為石化行業中的一個老企業,長期以來一直都是沿用老的生產管理觀念和生產方式,還需要大量的人工記錄和統計數據,如手工記錄的數據量石油化工廠約1200條/天,橡膠廠800條/天,化肥廠600條/天,這大大影響了數據的準確性和及時性。為解決以上問題,蘭州石化公司決定建立實驗室信息管理系統。
2 實驗室信息管理系統(LIMS)構成
各行業對LIMS系統應用要求的不同,這就決定了LIMS的多樣性和行業依賴性。LIMS作為實驗室信息管理的應用軟件系統,從流程方面來說它最重要的是LIMS的組態,為不同的實驗室采樣點設置質量指標、上限值、下限值、考核標志及計算公式等。在保證樣品信息來源可靠的情況下,對化驗數據進行統計和分析為設計最優的生產方案提供數據和信息支持,在管理層與控制層之間建立了一個橋梁,也為數據的深入開發應用提供一個可靠平臺。與調度系統的集成,與實時數據庫的集成都是建立在LIMS系統基礎之上實現的。
2.1 系統總體結構
蘭州石化公司LIMS系統自下而上可分為四個層次和兩個流向。兩個流向指數據流和管理流。四個層次為:1)數據采集:運行于分析儀器上;2)數據發送:運行于各實驗室PC機上;3)LIMS系統:運行于服務器;4)上層查詢應用系統:通過WEB方式可以查詢。
上層查詢分析應用系統包括以下兩個部分:1)質量數據:包括查看石化各個分廠的質量數據;2)質量報表:包括查看石化各個分廠產生的質量統計報表、檢驗臺帳和質量月報。
企業網用戶通過企業局域網用瀏覽器查詢LIMS系統。
圖1是LIMS的主要結構及功能框圖。
2.2 系統安全
1)LIMS數據庫的安全:一方面,公司網絡設有硬件防火墻,以防止非法入侵實時數據庫服務器;另一方面,LIMS采用了功能強大的ORACLE數據庫,ORACLE有自帶的數據安全策略,保證數據的安全。
2)數據溯源:LIMS對輸入的結果總是以它的原始形式儲存,對現有結果的任何修改都將被自動跟蹤。數據可追溯性確保了整個檢測過程中數據的可靠性、安全性和唯一性,杜絕了人為捏造或擅自隨意修改數據的行為。
3)數據保密:LIMS系統的基本應用,進行口令認證,并且不同用戶具有不同權限,查看的內容不一樣。
2.3 網絡建設
其中蘭州石化的橡膠廠、石化廠、化肥廠的園區網采用單模光纖、五類UTP和交換機構成園區網框架,并以五類UTP和單模光纖來連接各站點。采用星型網絡拓撲結構,網絡速度為100M,園區網通過設在各廠主干網交換機和12芯的單模光纖聯入蘭州石化公司主干網。
3 實驗室信息管理系統(LIMS)實施
3.1 LIMS軟件的選型
選型原則主要從以下幾個方面進行考慮:1)數據-保證所有輸入數據的完整性;2)公式-保證所用公式和算法都是標準和適當的;3)審-數據記錄和編輯要責任到人;4)修改-提供適當的修改管理方法;5)操作-采用經過充分證實過的方法;6)災難-遇到失敗或未授權Lr提供另一套方案。
實驗室信息管理體系包含了關于數據的完整性、安全性、可追溯性及數據存檔、備份等一系列要求。蘭州石化公司經過反復技術論證、調研,最終采用了匯博精瑞公司的LIMS作為信息平臺之一。
匯博精瑞公司的LIMS作為實驗室信息管理的應用軟件系統,它的核心為規范樣品化驗分析的工作流程,對樣品分析的每一個環節進行監控和管理,減少由于人為因素造成的分析誤差;在提高樣品分析質量和人員工作效率的同時,它還將幫助實驗室建立起一套完善的質量保證體系,對影響實驗室質量的要素進行有效的管理和控制,并嚴格規范實驗室的操作規程。
3.2 LIMS的組態
蘭州石化公司LIMS組態的設置和管理由各分廠的系統管理員按照樣品的標準、規范或規程設定,一旦測試成功后,只要將檢測到的原始數據按事先設置好的流程輸入LIMS,經其自動處理,即可得到本次檢測的最終結果,其中間過程無須用戶插手。如石化廠對水質分析班的脫氧水烯烴s-066采樣點設置了PH值,聯氨,二氧化硅,總鐵,總銅和溶解氧的分析項目,并依需要對各個分析項目設置了上下限,實驗方法及計算公式等。組態后化驗室分析員只要輸入原始分析數據,LIMS自動分析和統計無須人為參與。石化各分廠組態情況如下:橡膠廠對苯乙烯化驗室、ABS化驗室、丁腈化驗室、碳四化驗室、SAN化驗室、丁苯化驗室的676個采樣點進行了組態。石化廠對辦公樓檢驗組、原料分析站、成品分析站、塑料1分析站、塑料2分析站、芳烴分析站、水質分析站、烯烴分析站的607個采樣點進行了組態。化肥廠對化肥化驗室、動力鍋爐化驗室、動力循環水化驗室、空分化驗室、檢查組、水汽成品原料化驗室的156個采樣點進行了組態。污水處理廠對含硫、三泥污水水質分析、生活污水水質分析、催化劑污水水質分析、生產污水水質分析、原材料、生產過程控制、外線巡查樣的92個采樣點進行了組態。
4 實驗室信息管理系統(LIMS)應用
4.1 LIMS的數據管理
實驗室的工作流管理是以樣品檢測過程為主線,包括樣品管理,數據輸入、數據查詢、數據處理、報表處理等方面。從管理到報表樣品在LIMS中的整個生命周期全過程實時監控,圖2是樣品在實驗室里的作業流程。
1)樣品管理:樣品管理完成樣品信息及分析項目的設置,這里是我們所有數據基本信息的存放地點。包括對樣品分類,樣品來源,采樣點,分析項目以及參數等信息的設置,這由石化公司各分廠的系統管理員完成。
2)數據輸入:數據輸入完成分析數據的人工輸入,各個化驗室對本化驗室的樣品分析數據進行錄入。只有“數據輸入”權限的用戶才能進入該模塊(根據生產過程的需要,可以跟自動化儀器進行連接)。
3)數據查詢:數據查詢完成分析數據的查詢和特殊數據的處理。用戶可通過條件查詢和組合查詢或按樣品名稱、種類、取樣點、分析項目等多種方式瀏覽歷史分析數據。不同狀態的數據用不同底色來表示,設置了質量等級參數的樣品LIMS系統將自動判斷產品的等級狀況,根據產品的質量指標LIMS系統將分析數據自動判斷合格與不合格,超標的數據將采用特殊顏色進行標識,方便用戶可以直觀的看清數據。
4)數據處理:數據處理完成數據的相關趨勢圖,控制圖,直方圖的生成和打印。趨勢圖可以在同一張圖中顯示任意一個分析項目的變化趨勢曲線,不同項目用不同的顏色來表示,可以是同一個樣品的多個分析項目,也可以是不同樣品中的多個分析項目。質量控制圖中顯示了上下限直線和數據變化曲線,從中可以看到指定時間范圍內,質量數據變化情況和不合格點。直方圖是對一段時間內某一項目分析次數的統計,可以把這個項目的指標分范圍統計。
5)報表處理:報表處理完成統計報表、分析臺帳、產品合格證等不同類型報表的設計和生成。建立報告單中的分析項目與分析結果的動態關聯,只要分析數據生成了,并完成了相應的質量審核過程,自動形成定制化的分析報告或報表。
4.2 LIMS的資源管理
LIMS的資源管理包括:人員管理,材料管理,儀器管理和文件管理。
人員管理是對實驗室所有工作人員信息進行綜合管理,人員管理包括基本信息、人員培訓、勞動合同、人員檔案、加班計劃、請假計劃六個模塊,從中可以方便查找到每個員工的個人信息,LIMS系統可以具體的統計出個人的加班時間和請假時間。
材料管理是對實驗室日常消耗物品的信息進行綜合管理,材料管理包括一般材料、標準物質、一般溶液、標準溶液、標準曲線、計量器具、采購計劃、領用計劃八個模塊。該模塊進行對材料的采購和領用的跟蹤,以及一些材料的庫存量的管理,可以方便地查找到領取材料的個人記錄。
儀器管理是對實驗室所有儀器設備和固定資產信息進行綜合管理,儀器管理可以根據生產過程中需要,可以看出儀器現在所用的狀態,以及它的一些性能方面的相關信息。相對儀器管理者可以方便地查找及做一些關于儀器統計的臺帳。
文件管理是對實驗室質量、程序文件、管理文件、行政文件等文檔信息進行綜合管理,并可保存其對應的獨立的多種格式文件以及圖片。文件管理包括管理文件、體系文件、方法標準、操作規程、自校規范、質量記錄、其它資料、儀器檔案八個模塊。文件管理通過電子版的文件,可以上傳到服務器,在局域網平臺的支持下,根據各用戶的權限控制,具有相關瀏覽文件的用戶可以看見相關的文件,從而達到了OA無紙化辦公。
4.3 WEB網頁的查詢
用戶可通過WWW瀏覽器輸入LIMS服務器地址、用戶名和口令,就可以進行本系統的質量數據和質量報表的查詢。對
于質量報表采用EXCLE表格的樣式,用戶可保存到本地硬盤也可直接打開查詢。
5 結束語
本系統通過收集、加工處理生產過程的質量信息,實現產品質量的有效監測和分析實驗室的綜合管理,為標準化的產品質量管理體系在企業中得到全面實施創造條件,提高質檢部門分析能力及分析數據的時效性,為生產車間及管理部門及時傳送反映當前質量狀況的準確信息,確保質檢工作更好地為生產服務,達到嚴格監測產品質量的目的。
參考文獻:
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[關鍵詞]水文地質專項勘察 隧道涌水量 滲透系數
[中圖分類號] P641.72 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2014)-8-132-2
1工程概況
汕湛高速東嶺隧道地處梅州市五華縣中低山地貌區,隧道左線里程ZK110+471~ZK114+719,長度4248m,最大埋深312.84m;右線隧道里程K110+576~K114+820,長度4244m,最大埋深293.53m。
為查明隧道的水文地質特征,隧道勘察采用了“資料收集與利用、工程地質調繪、鉆探、水文地質試驗(抽注水試驗、水位觀測等)、室內試驗等”綜合勘察方法,完成調繪面積約1.68km2,完成地質鉆孔23個。并在鉆孔A15SZK6中進行了注水試驗,在鉆孔BSZK3中進行了帶觀測孔(BSZK4)的多孔抽水試驗,詳細查明了隧址區的水文地質條件。
2工程地質條件
(1)地形地貌
隧道穿過中低山地貌,
(2)地層巖性
根據區域地質資料、地質調繪資料及勘探成果,隧道圍巖主要為燕山期花崗巖。其中燕山期花崗巖分為兩期侵入,前期為粗粒花崗巖,后期為細粒、中粒花崗巖,后期花崗巖穿插于前期花崗巖之中,規律不明顯。
(3)斷裂構造
3水文地質特征
隧道位于中低山區,隧址標高位于當地河流侵蝕基準面以上,山體溝谷中多見有小溪流,常年有水,水量受季節影響。隧址區地下水類型主要為孔隙水、塊狀基巖裂隙水及斷層帶水。孔隙水主要賦存于覆蓋層的松散孔隙中,水量受季節性大氣降水影響;塊狀基巖裂隙水主要賦存于花崗巖的風化裂隙及構造裂隙中,水量較豐富;斷層帶水集中分布在斷裂破碎帶,水量較豐富。地下水以大氣降水和山谷匯水下滲補給為主,以蒸發和側向徑流排泄為主要排泄方式。
節理裂隙發育地帶、構造裂隙帶、斷層破碎帶富水性較強,多以下降泉出露,如BJH027、BJH029見斷層帶水以下降泉溢出,BJH021見節理裂隙水以下降泉溢出。
詳勘在進洞口鉆孔A15SZK1-1附近采取溪流水樣一組,在A15SZK8附近采取地表溝內水樣一組,根據水質分析報告,按照《公路工程地質勘察規范》(JTC20-2011)附錄D環境介質對混凝土腐蝕的評價標準及《公路工程混凝土結構防腐蝕技術規范》(JTG/T B07-01-2006)環境作用等級及化學環境作用等級標準,對環境介質對混凝土腐蝕性和環境作用對鋼筋混凝土結構腐蝕作用等級進行判定,進洞口地表水對砼無腐蝕性。參考鄰近線位鄰近工點的水質分析成果,隧址區地表水、地下水對砼無腐蝕性。
4山塘及水文地質試驗
K111+000~K111+100右100m處存在一攔河而成的山塘,山塘水面寬約25m,為白沙留二級電站的蓄水山塘。勘察期間山塘滿水水面標高約266m,鉆孔A15SZK6測得穩定水位埋深約14m,標高約278.55m,在自然狀態下該里程段隧道所在山體的地下水向山塘滲流;本隧道在該里程段通過時路面設計標高約250.8~252.0m,山塘水面高出隧道洞底約14.0~15.8m,隧道開挖時山塘水則往隧道洞室內滲流,為了查明此段圍巖含水層的出水量及滲透系數,在鉆孔A15SZK6中進行了注水試驗,在BSZK3號鉆孔進行了帶觀測孔(BSZK4)的抽水試驗。
鉆孔A15SZK6進行的變水頭注水試驗,水位隨時間下降計算含水層混合滲透系數K值,見表1。
鉆孔BSZK3進行的抽水試驗,鉆孔BSZK4為觀測孔,抽水試驗成果見圖1~圖3。抽水試驗計算所得滲透系數K值見表2。抽水試驗鉆孔BSZK3測得鉆孔出水量約鉆孔深度內含水層滲透系數約K=0.01m/d,為弱透水層,根據抽水試驗成果,隧道開挖對山塘的影響較小。但由于隧址區位于蓮花山構造帶影響范圍,山塘一帶小斷裂構造發育,且基巖裂隙水分布賦存在空間上具有不均勻性,不排除山谷處存在隱伏的破碎巖層導水通道,設計時應予以注意,建議山塘段隧道開挖采取止水限排措施如預注漿處理,預防山塘被疏干。
5隧道涌水量估算
(1)穩定流理論公式法
根據隧道鉆孔抽注水試驗成果,結合隧址區水文地質條件、潛水類型范圍,隧道涌水量預測采用裘布依穩定流理論公式進行估算。
裘布依公式:
隧道所穿越的山體為中低山,且隧道位于河流侵蝕基準面以上,地下水類型主要為第四系松散層孔隙水以及基巖裂隙水,以大氣降水下滲補給為主,因此采用降水入滲法估算隧道涌水量。
降水入滲法隧道涌水量計算公式
6結語
(1)隧道勘察采用了“資料收集與利用、工程地質調繪、鉆探、水文地質試驗(抽注水試驗、水位觀測等)、室內試驗等”綜合勘察方法,查明了隧道的水文地質特征。
(2)隧址區斷裂構造發育,斷裂構造帶內巖體破碎、風化不均,多為地下水的良好徑流通道,開挖過程中易造成突水坍塌及涌泥現象,設計施工時應引起注意,做好預案,采取適宜的工程措施(如注漿)等。
為白沙留二級電站的蓄水山塘,分析表明隧道開挖對山塘影響較小,但由于隧址區位于蓮花山構造帶影響范圍,山塘一帶小斷裂構造發育,不排除山谷處存在隱伏的破碎巖層導水通道,導致隧道開挖造成山塘疏干的可能,設計施工時應予以注意。
(4)根據穩定流理論公式法與降水入滲法計算比較,隧道涌水量較大,如隧道長期無限量疏排地下水,將導致隧址區地下水穩定水位下降,影響周邊環境,因此從環境地質角度出發,建議隧道地下水排水設計應采用“限量排放,堵排結合”的原則,盡量減少地下水長期疏排對環境造成的不良影響。
(5)隧道圍巖主要由坡殘積粉質粘土、燕山晚期花崗巖及其風化層組成,圍巖級別為Ⅱ~Ⅴ級,有多條斷裂與隧道相交,隧道工程地質條件復雜,水文地質條件較復雜,設計施工時應注意斷層破碎帶周圍圍巖穩定性和地下水突水坍塌等不良地質情況,應注意加強支護。建議施工階段采用TSP、地質雷達、掌子面[BQ]指標量測等手段,及時實施超前地質預報工作,采用信息施工法,開展動態設計。
參考文獻
[1]JTG C20-2011.公路工程地質勘察規范[S].
[2]JTG D70-2004.公路隧道設計規范[S].
摘 要: 針對化學除鹽水系統運行過程中出現除鹽水電導率異常超標的現象,通水質查定試驗分析,系統查漏等手段找出了混床出水、除鹽水、給水等電導率異常的原因是水樣中TOC超標,TOCi值異常,雙室浮動陰床漏入陽樹脂碎末,其主要來源為陽樹脂有機物溶解及破碎所致。通過更換陽樹脂、陰樹脂、加強前級預處理系統后解決了上述問題,各指標恢復正常。
關鍵詞: 陽樹脂;電導率;漏硅;TOC;TOCi;溶出有機物
1概述
某燃煤熱電廠裝機容量180MW, 該項目位于某環保工業園內,環保工業園區集中供熱、供水及集中污水處理,實現水資源循環利用,使漂染工業實現環保、循環、持續發展。園區供熱量約1000t/h,且熱戶用汽量每年呈10%趨勢增長,電廠化學水處理系統為UF+RO+一級除鹽(陽浮動床+陰雙室浮動床)+混床。
2存在問題
因陽樹脂破碎率達到報廢標準,通過兩措技改項目于2016年6月份開始相繼更換新樹脂。更換樹脂期間,系統運行過程于2016年7月份發現除鹽水電導率超標且呈無規律上漲趨勢,最高升至1.0μs/cm,正常在0.26μs/cm,除鹽水PH
3原因查找
主要從試驗儀器、在線表計、水源、設備、樹脂(陰、陽、混)質量和有機物污染、再生藥劑、再生操作、系統查漏、除鹽水電導率超標對機組熱力設備影響等方面來排查。通過樹脂小交換柱試驗、系統短接實驗、各級水質、陽、陰樹脂化驗分析報告等手段,使用排除法來查找分析。首先從宏觀來分析除鹽水電導率升高原因;再從微觀來細化分析,具體是什么離子引起除鹽水電導率,通過除鹽水水質對比試驗、離子交換系統設備狀態分析、樹脂性能分析、各級出水水質有機物種類分析、各級水質離子色譜分析、小交換柱試驗等手段來驗證結論,提供有力數據支持。為考察除鹽水電導率異常期間對熱力設備腐蝕、結垢等影響程度,#2機組停運期間割受熱面水冷壁管段檢查,檢查割管樣品是否發生減薄和酸性腐蝕現象。
3.1實驗儀器、在線表計通過比對和校核后排除其影響,再生用酸堿送檢測試合格,設備查漏通過解列法蘭、壓力、水質化驗(PH、DD)等參數排除生水泄漏和酸堿泄漏影響。檢查值班人員再生操作過程,嚴格按照操作票執行,再生液濃度正常,排除人為因素。水源通過比對前三年原水全分析報告中各陰陽離子、COD、TDS、SS等含量未發現明顯變化,排除水源水質波動影響。
3.2通過以上手段未能有效解決問題,我們積極聯系電科院、西安熱工研究院、樹脂廠家、查閱技術資料、以及出現過除鹽水電導率異常的兄弟電廠3家。重點從以下幾個方面開展:
3.2.1系統各級出水TOC比對
通過我們同技術專家分析匯總分析認為,樹脂有機物溶出率較高,進口樹脂在
3.3陽樹脂質檢
陽床樹脂按照國標DL519-2014三次取樣化驗發現新樹脂含水率、破碎率雖然達標但呈上升趨勢。
3.4陰樹脂污染問題
關于陰樹脂有機物污染問題,這里筆者分為水源有機無污染和陽樹脂有機物溶解對陰樹脂的污染。
3.4.1陰樹脂污染檢測:取樣發現強陰樹脂外觀顏色升深棕色、陰樹脂有機物含量弱陰:2011mg/L,強陰:1721mg/L(報廢標準≤2500mg/L)、出水呈酸性。
3.4.2 陽樹脂有機物溶解(TOC)污染陰樹脂,已有權威機構和專家研究認為:陽樹脂磺酸類有機物脫落,進入陰床后被陰樹脂吸附,陰床通過反洗、復蘇、再生等手段都不能將此類物質解析出來,進而影響陰樹脂出水電導率,但在混床出水電導率的影響就很明顯。
3.5陰樹脂漏硅問題
除鹽水電導率異常期間,陰床出水電導率由0.20μs/cm上升至0.80μs/cm,經常出現硅含量維持40-80μg/L的趨勢運行,出水Na+由正常的4.0μg/L維持在20μg/L,雖通過復蘇手段可以緩解,但不能徹底解決,另外陰、混床再生效果差,正洗和順洗時間也由原來的30min延長至2h。查閱相關技術資料和咨詢專家符合陰樹脂混入陽樹脂的現象。
3.6小交換柱試驗和離子交換系統短接試驗
3.6.1小交換柱實驗結果
(1) 反滲透產水+混床,混床出水電導率0.08μs/cm;
(2) 反滲透產水+陰離子交換系統+混床系統試驗,混床出水電導率0.08μs/cm;
(3)反滲透產水+陽離子交換系統+混床系統試驗,混床出水電導0.30~0.70μs/cm;
(4) 反滲透產水+陽離子交換系統+陰離子交換系統+混床系統試驗,混床出水電導率0.30~0.60μs/cm;
3.6.2離子交換系統短接試驗
利用陽樹脂擦洗罐和強弱陰樹脂擦洗罐,抽空一臺陽床和一臺陰床樹脂至擦洗罐,短接陽床、陰床,反滲透出水直接進混床試驗。
(1) 反滲透產水+混床,混床出水電導率0.08μs/cm;
(2) 反滲透產水+陰離子交換系y+混床系統試驗,混床出水電導率0.08μs/cm;
(3)反滲透產水+陽離子交換系統+混床系統試驗,混床出水電導0.13~0.63μs/cm;
(4) 反滲透產水+陽離子交換系統+陰離子交換系統+混床系統試驗,混床出水電導率0.18~0.51μs/cm;
綜合前期數據分析陰樹脂的污染是陽樹脂破碎、降解、以及我司制水系統的運行方式等原因長期共同作用的結果。
4主因確定
4.1新換的陽樹脂有機物溶解,造成除鹽水電導率儀長超標,且影響機組氫電導超標和爐水PH頻繁出現降低現象。另外檢測除鹽水TOCi值1120μg/L,表明水樣有機物中存在鹵素、硫等元素,會引起熱力系統腐蝕,特別是“三管”腐蝕問題。
5處理措施
(1)更換陽樹脂,采購技術協議按照《發電廠用離子交換樹脂驗收標準DL519-2014》中相關陽樹脂標準,需要按照附錄C離子交換樹脂中有機物溶出測定方法,加測TOC和TOCi值,因此值無標準范圍,需同國外同類型樹脂作出比較。由于前級預處理不完善,以及在淡水期化學制水用工業凈水作為水源直進陽床+陰床,加劇陰樹脂有機物污染,陰樹脂也一起更換。
(2)在除鹽水電導率未恢復合格的階段,通過水質分析得出:當爐水水質出現波動時,應減少除鹽水補水量,減少對外供氣量,通過加藥和排污操作恢復各項指標在合格范圍內。
(3)機組停運大修期間割“三管”分析化,重點測厚。檢查汽機末級葉片積鹽情況,垢樣分析化驗重點對比鐵含量是否升高。
6結論和討論
綜上所述,通過水樣離子光譜分析、TOC、TOCi檢測、以及系統查漏, 小交換柱試驗、水處理系統短接實驗等方法從諸多影響因素中找出陽樹脂有機物溶解是引起化學水處理系統電導率等其它指標異常的主因。筆者認為,因此類樹脂為二次聚合產物,只有在使用過程中才會表現出來對除鹽水電導率的影響,所以電廠化學再更換樹脂過程中應該嚴格按照行業標準操作,多臺設備更換時,應留足6-12個月的觀察期,逐臺更換,確保平穩,以免因除鹽水電導率超標原因頻繁引起“三管”泄漏造成停機處理等經濟損失,以及電廠和樹脂廠家在合同糾紛處理中的被動。因我司陽、陰床是浮動床在低流量運行時可考慮反滲透出水織錦混床來制備除鹽水。
參考文獻
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關鍵詞:新時期治水工程;水質改善;水環境;源頭控制
中圖分類號:TV212文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2009)08-0101-02
紹興縣境依山傍海,地形南高北低,呈“山―原―海”臺階式地貌特征。數千年來,紹興人民在認識水、改造水、利用水的過程中,胼手胝足,歷經艱辛、使古越大地成為集諸多美譽于一身的江南富庶之地。江南水鄉是紹興的特色,是紹興的優勢,是紹興發展的不竭源泉。但紹興縣目前水環境問題已成為制約社會發展的瓶頸。針對全縣水環境的現狀,紹興縣委縣政府作出了實施以改善水環境為核心的“新時期治水工程”的戰略決策。“新時期治水工程”是全面落實科學發展觀,加快構建和諧社會的需要,是解決人民群眾最關心、最直接、最現實的利益問題的需要,是保障民生更幸福的一項實事工程。
一、全縣水環境現狀
(一)現狀
紹興縣人均水資源量1271.7立方米,其中平原河網地區人均770立方米,是全省、全國平均的35%和32%。人均水資源少,而印染、熱電等高耗水工業集中,水的重復利用率高達60%以上,這構成了水環境的基礎條件。從新時期水利建設的三大任務看,隨著2008年曹娥江大閘的建成投入運行和北部高標準海塘的興建,紹興縣水工程防洪減災能力增強;隨著湯浦水庫的建成投入運行和小舜江供水擴面工程的掃尾,全縣生活飲用水問題基本得到解決;浙東引水工程的興建也將使全縣工業用水保證率得以提高。而水環境問題則成為我縣水利未來發展的最突出的問題。紹興屬于典型的江南水鄉,河網水質的好壞對人民生活居住環境、工業產品的提高以及發展江南水鄉旅游業關系密切。從2005年開始,紹興縣開展以“三清一護”即(清水、清面、清底、護岸)為主要內容的“清水河道”建議,取得了一定成效。同時,通過污染控制和污水收集處理,三類污染企業的工業污水收集處理率達到90%以上。但目前河網水質不盡如人意,全縣河網多數時段水質均屬于V類和劣V類,連山區鎮也出現總氮、總磷超標,水環境形勢與經濟強縣的地位不相稱,迫切需要采取治理對策。
(二)河道水體污染源分析
1.工業對河道水體的污染仍很嚴重,是影響我縣水質的主要污染源。由于產業結構的原因,特別是印染業高度集中,使我縣成為全省乃至全國污染源比較密集的地區之一,印染廢水占全國印染業的三分之一。工業污染對我縣水體的影響日積月累,造成水體質量下降。水體及河道污泥中有毒有害物質在全縣大部分地區不同程度的存在,水生動植物大量消失,甚至滅絕,水環境需要很長時間才有可能得到修復。同時,由于我縣企業點多面廣,工業廢水無法全部進入外排管道,根據審批的取水量統計,2007年我縣工業用水量為3.4億噸,而工業污水的入網量只有2.15億噸,也就是說至少還有1.25億噸的工業廢水未經處理直接進入了河道。
2.生活污染量大面廣,是影響我縣水體的重要污染源。我縣常住人口將近70萬、流動人口近60萬,排泄、洗滌和餐飲及三產服務企業產生的生活污水數量巨大,且絕大部分被直接排入河道,已經是我縣目前水體污染,特別是水體富養化的重要污染源。
縣城柯橋雖然其生活污水的收集處理主管網已經健全,但目前建成區的生活污水的集中處理率也只有70%,還有大量的生活污水流入河道。集鎮生活污水的集中收集處理工作才剛剛起步,而農村的生活污水集中收集處理率更低。目前只有創建成功生態村的31個村的部分生活污水采用集中厭氧化處理,其余300多個村的絕大部分的生活污水都被直接排入河道。
垃圾填埋場存在二次污染隱患。鎮級的垃圾填埋場,因范圍小、圍護差,如管理不善、長期積累,將變分散污染為集中污染,短期污染為長期污染。
3.農業污染也是一個不可忽視的污染源。局部地區畜禽養殖污染問題較為突出。2007年全縣生豬飼養量達53.58萬頭,全縣現有萬豬場4個,千豬場29個,和大量的百豬場,存欄豬達20萬頭。目前只有4個萬豬場、2個千豬場建了沼氣處理設施,但也存在豬舍簡陋,雨污不分和沼液泄漏等污染水環境的問題。沿河養鴨是我縣的傳統養殖方法,全縣年產170多萬羽鴨的糞便絕大部分直接排入河道,特別是安昌等蛋鴨養殖基地,污染更為集中。
水產養殖投喂飼料造成水體富養化,2007年全縣養殖水產86476畝,其中外蕩41820畝,稻田18672畝,山塘水庫4955畝,溫室59000平方米,外蕩養殖珠蚌11270畝,養殖魚類30550畝。外蕩水產養殖特別是珍珠蚌養殖投喂飼料,直接影響水質造成水體營養化。
農業面源化肥農藥殘留也對水體造成一定的污染,2007年全縣實際種植耕地20多萬畝,使用化肥8150噸(其中氮肥3600噸,磷肥440噸,鉀肥2110噸,復合肥2000噸),農藥150噸,雖然種植面積不大,農藥量也不多,但殘留的化肥農藥也不可避免地有一些進入河道。
另外,河道淤泥大量沉積污染水體,既減少河道的蓄水量,淤泥中的有毒有害物質又會長期污染水體。
二、實施以改善水質為中心的“新時期治水工程”的建議
如何做好從源頭上控制治理水污染工作,確保新時期治水工程有實效,筆者認為分解落實責任是關鍵,源頭控制是根本,科學治理是出路。
(一)建立平原河網水質監測和考核評價體系
“新時期治水工程”目標很明確,即獲得“清水”。但如何做才能實現“清水”目標卻是一個大難題。一方面,由于河水的流動性,我縣的治水行動會受到相鄰縣市水環境狀況的制約。另一方面,由于污染源點多面廣,河網水淺流動性差,納污能力遠遠跟不上污染強度,因此必須創新舉措,首要就是建立全縣平原河網水質監測和考核評價體系。心理學告訴我們,解決問題的前提條件是發現問題并確認問題的性質和原因,進而采取相應的對策。建立平原河網水質監測和考核體系的主要做法是對每一鎮(街道)設定多個水質監測點,每月一次定點采集水樣進行化驗,取得水質化驗數據。這些數據主要有四方面的作用:一是可全面了解各鎮(街)水質狀況,從中發現污染嚴重的黑點和新增污染源,并通過綜合分析,出具每月一次水質分析報告,列出各水質污染嚴重的黑點,供領導決策和鎮(街道)及有關部門進行集中整治;二是水質數據可作為對鎮(街道)新時期治水工程建設成果的考核依據,簡單明了,通過水質監測輔以考核指標來分解落實各鎮(街道)治理責任;三是通過對數據的結累和分析,可以初步了解掌握平原河網主要污染物的類型及其分布,為制定科學的治理方案提供依據。
(二)加大監督力度,從源頭整治工業、生活和農業污染
平原河網水質污染的根本原因是污水排放量大于河道的納污能力,減小污染排放量是源頭治理河網水質的關健性措施。對此,一是政府應建立健全平原水質管理和執法體系,通過水質監測,發揮鎮(街)環保站的作用,同時充分利用河道清草專業隊人員,作為水質管護的情報員和監測員;二是打防結合制止偷漏排工業污水的行為,政策上可以考慮采用排污費價格調節政策。即對企業一年內不發生偷漏排污的,其排污入網費用可降10%,由政府補貼,而當年發生偷漏排污水行為的,則其排污入管費提高10%,以后每發生一次再增加10%,直至企業不能承受而關閉,使偷漏排污水的企業在經濟上得不償失;三是要下大力氣推進生活污水和垃圾治理工作。結合新農村建設和城鎮拆遷改造,大力推進集鎮生活污水和垃圾收集清運工作,農村采取集中和分散厭氧化處理,對現有鎮一級垃圾填埋場,要采取有效措施,有條件進入縣垃圾填埋場的鼓勵其關閉,沒有條件的也要加以焚燒處理或增深及除漏設施,減少二次污染;四是切實解決農業養殖污染的重點問題。切實抓好畜禽排泄物污染的治理,加快養殖場的沼氣改造,大中型養殖場沼氣處理后的污水難以就地無害化處理的,必須進外排管網,合理布局種殖、沼氣和種植循環利用的模式,用生態的方法消化養殖污染和生活污染,沿河養鴨場應嚴格控制和監管,并鼓勵池塘養殖和圈養。鼓勵池塘養殖水產,以減少二次污染。外蕩養殖珍珠蚌要合理規劃,適度適量控制投喂。外蕩養魚應以淡放為主,并多養濾食性魚類。切實推廣應用測土配放,科學使用化肥和農藥,控制農業面源污染。
(三)探索引水活水措施,改善河網水環境
引水沖污是目前治理河網水污染的有效手段。我縣平原河道正常水位在黃海3.93米,警戒水位為黃海4.33米,在曹娥江大閘未建時,通過三江、馬山等六座排澇閘向曹娥江排澇泄洪。曹娥江大閘建成后將帶來三個問題:一是曹娥江正常水位3.90米,與我縣平原河道水面基本持平,由于落差降低,水的流動性降低;二是我縣六座排澇閘,在曹娥江大閘建成后都將成為內河節制閘,失去了平原河網水位調控的主動權;三是曹娥江大閘是浙東引水工程的組成部分,曹娥江大閘建成后,曹娥江將向寧波地區調水,我縣河道的污水就不能通過曹娥江排放,對此提出三條具體建議:
1.在我縣濱海建造一座面向錢塘江的排澇閘,其排澇規模應不小于原進入曹娥江的六座排澇閘的排量總和。既可補充平原河網通過曹娥江大閘排撈之不足,又可通過活水改善平原水環境。目前,該排澇閘正在興建中,預計到2009年7月中旬可投入使用。
2.抓緊實施紹興縣防洪排澇河道整治一期工程。我縣北部的安昌、錢清、齊賢、馬鞍等鎮,地勢較低,污染企業較多,河網水質較差。這部分水如進入曹娥江,必然對浙東引水工程效益產生影響。通過實施紹興縣防洪排澇河道整治工程,可有效解決我縣北部平原水質較差的現狀。
3.拓寬思路,科學整治河道。科學砌筑河道岸坡。城區、集鎮、村莊內的河道可以用石砌筑,但宜梯級和親水、不宜勾縫。田間河岸宜種植樹木和水生植物護岸為好,既能綠化美化,又可為水生動植物繁衍生息創造條件。
岸邊適當種植水葫蘆等水生植物和建水上浮床,用生態的辦法凈化重要水域,同時也為魚類等水生動物提供餌料和繁殖環境。
一、公路工程地質勘察內容
1.路線工程地質勘察。主要查明與路線方案及路線布設有關的地質問題。選擇地質條件相對良好的路線方案,在地形、地質條件復雜的地段,重點調查對路線方案與路線布設起控制作用的地質問題,確定路線的合理布設。
2.路基、路面工程地質勘察。在初勘、定測階段,根據選定的路線位置,對中線兩側一定范圍的地帶,進行詳細的工程地質勘察,為路基路面的設計與施工提供工程地質和水文地質資料。
3.橋涵工程地質勘察。按初勘、詳勘階段的不同深度要求,進行相應的工程地質勘察,為橋涵的基礎設計提供地質資料。一是對各比較方案進行調查,配合路線、橋梁專業人員,選擇地質條件比較好的橋位;二是對選定的橋位進行詳細的工程地質勘察,為橋梁及其附屬工程的設計和施工提供所需要的地質資料。
4.隧道工程地質勘察。隧道多是路線布設的控制點且影響路線方案的選擇。通常包括兩項內容:一是隧道方案與位置的選擇,包括隧道與展線或明挖的比較;二是隧道洞口與洞身的勘察。
5.天然筑路材料工程地質勘察。筑路材料勘察的任務是充分發掘、改造和就近利用沿線的一切材料對分布在沿線的天然筑路材料和工業廢料,按初勘和詳勘階段的不同深度進行勘察,為公路設計提供筑路材料的資料。
二、報告的編制程序
1.外業實物工作量的匯集、檢查和統計。此項工作應于外業結束后即進行。首先應檢查各項資料是否齊全,特別是試驗資料是否出全,同時可編制測量成果表、勘察工作量統計表和勘探點(鉆孔)工程地質平面圖。
2.對照原位測試和土工試驗資料,校正現場地質編錄。這是一項很重要的工作,但往往被忽視,從而出現野外定名與試驗資料相矛盾,鑒定砂土的狀態與原位測試和試驗資料相矛盾。
3.對整個報告進行框架結構規劃。由于公路工程地質有其特殊性,屬于多專業合作工程。因此,對整個報告提前進行整體框架結構規劃是十分必要的。
4.編繪鉆孔工程地質綜合柱狀圖。柱狀圖中標明各層的地質年代、成因類型、承載力基本容許值、摩阻力標準值和地下水位及地質描述。
5.劃分巖土工程地質層,編制分層統計表,進行數理統計。地基巖土的分層恰當與否,直接關系到評價的正確性和準確性。因此,此項工作必須按地質年代、成因類型、巖性、狀態、風化程度、物理力學特征來綜合考慮,正確地劃分每一個單元的巖土層。另外應注意,工程地質層的劃分,不是越細越好,當然也不是越粗越好,除了遵循一般的劃分原則之外,還應結合工程對象進行劃分。在正確劃分出工程地質層后,編制分層統計表。最后,進行分層試驗資料的數理統計,查算分層承載力。
6.編繪工程地質縱斷面圖和其他專門圖件。公路工程地質縱斷面圖是公路工程地質勘察報告的重要組成部分,對公路工程的設計和施工有著重要意義。
7.編寫工點工程地質勘察報告。按以上順序進行工作可減少重復,提高效率;避免差錯,保證質量。
8.編寫全線工程地質總說明書。總說明書是報告的核心框架,它全面地分析了整條路線的工程特征,是設計人員掌握全線地質情況的指南。
三、全線工程地質總說明書論述的主要內容
一個完整的全線工程地質總說明書應由下面幾部分組成:
1.前言:要敘述工程概況、勘察的目的和任務,勘察依據、勘察的方法和完成的工作量。本部分重點要注意的是:公路的等級,勘察所屬階段,編制報告所使用的規范、規程一定要保證是現行版本,已經廢棄的規范不能作為勘察依據。
2.工程地質條件:自然地理、氣象和水文條件、地形地貌、區域地質構造、區域地層巖性、工程地質分區。地震活動性和抗震設計主要參數、沿線不良地質和特殊性巖土問題、水文地質特征。
3.巖土的主要物理力學指標:本部分主要是把整條路線的巖土參數,按照巖土形成時間、成因及性質進行數據分類統計分析,然后依據分析結果對各類巖土進行概括性評價。
4.工程地質評價:包括勘區穩定性和適宜性的評價、重點工點工程地質評價和路線方案評價。對于路線方案的比較,主要根據各路線方案所經地區的地質情況的差異進行比較分析,最終推薦出地質情況相對較好的路線方案。
5.沿線天然筑路材料:取土場要依據有關規范的要求,根據土料強度CBR、含水率W、液限WP、塑性指數Ip等參數對料場質量進行評述。
6.結論及建議:結論是勘察報告的精華,一般包括以下幾點:(1)區域地質構造單元、地震參數和建筑適宜性的評價;(2)勘區不良地質、特殊性巖土的分布及地質災害對工程影響的大小;(3)重要構筑物的地基情況、基礎形式及其他處理措施;(4)勘區內的地下水及地表水的腐蝕性評價;(5)路線方案的評選;(6)其他需要專門說明的問題。
7.附表及附圖:全線工程地質總說明書的附表和附圖主要包括:完成工程量一覽表、地震液化判別計算表、水質評價表、水質分析報告、路基分段說明表、不良地質地段表、區域地質構造圖、路線工程地質平面圖、路線工程地質縱斷面圖、取土場工程地質柱狀圖、路基工程地質柱狀圖等。
四、工點工程地質勘察報告的內容
應根據任務要求、勘察階段、地質條件、工程特點等具體情況確定,主要包括以下內容:
1.擬建工程概述,介紹擬建構筑物的地理位置、中心里程和規模。
2.勘察方法和勘察任務布置,介紹本工點所使用的勘察手段及布設工作量的多少。
3.地質地貌概況,應從以下三個方面加以論述:(1)地質結構。主要闡述的內容是:地層(巖石)、巖性、厚度;構造形跡,路線所經地區的構造狀況,構造與線路關系及影響程度;巖層中節理、裂隙發育情況和風化、破碎程度;(2)地貌。包括勘察場地的地貌部位、主要形態、次一級地貌單元劃分;(3)不良地質現象。包括勘察場地及其周圍有無滑坡、崩塌、塌陷、潛蝕、沖溝、地裂縫等不良地質現象。
4.地基巖土分層及其物理力學性質,這一部分是工點工程地質勘察報告著重論述的問題,為工程地質評價、基礎類型和地基處理方案建議提供基礎數據。下面介紹分層的原則和分層敘述的內容:
(1)分層原則。土層按地質時代、成因類型、巖性、狀態和物理力學性質劃分;巖層按巖性、風化程度、物理力學性質劃分。厚度小、分布局限的可作夾層處理,厚度小而反復出現可作互層處理。
(2)分層編號方法。常見三種編號法:第一,從上至下連續編號,即①、②、③……層;第二,土層、巖層分別連續編號,如土層Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3……巖層Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3……第三,按土、石大類和土層成因類型分別編號。如某工地填土1;沖積黏土2-1、沖積粉質黏土2-2,沖積細砂2-3;殘積可塑狀粉質黏土3-1、殘積硬塑狀粉質黏土3-2;強風化花崗巖4-1,中風化花崗巖4-2,微風花崗巖4-3。目前,大多數分層是采用第一種方法,并已逐步地加以完善。總之,地基巖土分層編號、編排方法應根據勘察的實際情況,以簡單明了,敘述方便為原則。
(3)分層敘述內容。對每一層巖土,要敘述如下的內容:
分布:通常有“普遍”、“較普遍”、“廣泛”、“較廣泛”、“局限”、“僅見于”等用語。
埋藏條件:包括層頂埋藏深度、標高、厚度。
巖性和狀態:土層,要敘述顏色、成分、飽和度、稠度、密實度、分選性等;巖層,要敘述顏色、礦物成分、結構、構造、節理裂隙發育情況、風化程度、巖心完整程度;裂隙的發育情況,要描述裂隙的產狀、密度、張閉性質、充填情況;關于巖心的完整程度,除區分完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎外,還應描述巖心的形狀,即區分出長柱狀、短柱狀、餅狀、碎塊狀等。
取樣和試驗數據:應敘述取樣個數、主要物理力學性質指標。對敘述的每一物理力學指標,應有最大值、最小值、平均值和經數理統計后的修正值。
原位測試情況:包括試驗類別、次數和主要數據。也應敘述其最大值、最小值、平均值和經數理統計后的修正值。
承載力:據土工試驗資料和原位測試資料分別查算承載力基本容許值和摩阻力標準值。
5.地下水簡述:地下水是決定場地工程地質條件的重要因素。報告中一般涉及有關地下水的參數有:(1)地下水埋藏條件:是孔隙水,或是裂隙水,或是巖溶水;是承壓水,或是潛水,或是滯水,或是層間水,含水巖組的巖性,滲透性大小空間分布特征。(2)地下水的動態:水位水量隨年度、季節等時段的變化規律和幅度大小,水質變化情況,徑流方向的變化。(3)補徑排條件:補給區在哪,補給量多大,補給范圍多大;徑流區在哪,徑流量多大,徑流方向如何;排泄區在哪,排匯量多少。(4)水質特征:一般性指標,腐蝕性指標,特殊指標(如礦泉水)。
6.場地穩定性和適宜性的評價:場地穩定性評價主要是選址和初勘階段的任務。應從以下幾個方面加以論述:(1)場地所處的地質構造部位,有無活動斷層通過,附近有無發震斷層;(2)地震基本烈度,地震動峰值加速度;(3)場地所在地貌部位,地形平緩程度,是否臨江河湖海,或臨近陡崖深谷;(4)場地及其附近有無不良地質現象,其發展趨勢如何;(5)地層產狀,節理裂隙產狀,地基土中有無軟弱層或可液化砂土;(6)地下水對基礎有無不良影響。報告對場地穩定性作出評價的同時,應對不良地質作用的防治,增強建筑物穩定性方面的措施提供建議。
7.其他專門要求,論述的問題對于設計部門提出的一些專門問題,報告應予以論述。
8.結論與建議。一般來說,上列概述、地基巖土分層及其物理力學性質、地下水簡述和結論與建議等四項,是每個勘察報告必須敘述的內容。總之,要根據勘察項目的實際情況,盡量做到報告內容齊全、重點突出、條理通順、文字簡練、論據充實、結論明確、簡明扼要、合理適用。
9.對于公路工程中的收費站及服務區的勘察及報告編寫,屬于工業與民用建筑范疇,要依據現行版的《巖土工程勘察規范》、《建筑地基基礎設計規范》、《建筑地震設計規范》和其他相關規范。
五、工程地質圖表編制要點
1.綜合工程地質平面圖,在總說明中的附圖,要求提綱契領,應綱要性標出各種工程地質現象,或可作專門圖件,不能圖省事以“路線工程地質平面圖”來替代“綜合工程地質平面圖”。
2.勘探點平面布置圖,勘探點平面布置圖是在地形圖上標明工程構筑物、各勘探點、各現場原位測試點以及勘探剖面線的位置,并注明各勘探點、原位測試點的坐標及高程。該圖應在較大比例尺的工程地質圖上進行編制,地形地貌復雜時應專門作測繪工作。
3.鉆孔柱狀圖,反映場地的地層變化情況,在圖上應標明地層代號、巖土分層序號、層底深度、層底標高、層厚、地質柱狀圖、鉆孔結構、巖心采取率、巖土取樣深度和樣號、原位測試深度和相關數據。在柱狀圖的上方,應標明鉆孔編號、里程、坐標、孔口標高、地下水靜止水位埋深、施工日期等。柱狀圖比例尺一般采用整比例,如1∶100或1∶150。
4.工程地質剖面圖,此圖是作為地基基礎設計的主要圖件。其質量好壞的關鍵在于:剖面線的布設是否恰當;地基巖土分層是否正確;分層界線,尤其是透鏡體層、巖性漸變線的勾連是否合理;剖面線縱橫比例尺的選擇是否恰當。理論上剖面比例尺的選擇,應盡量使縱、橫比例尺一致或相差不大,以便真實反映地層產狀,但由于公路工程中的構筑物一般呈條帶狀,如大中橋等,致使縱、橫比例尺一般相差較大,一般橫比例尺采用(1∶2000),受報告篇幅影響,縱比例尺一般采用(1∶200)~(1∶500),具體比例要按鉆孔的深度而定。在剖面圖上,必須標上剖面線號,如6-6′或F-F′。剖面中各孔柱,應標明分層深度、鉆孔孔深和巖性花紋,以及巖土取樣位置及原位測試位置和相關數據。在剖面圖旁側,應用垂直線比例尺標注標高,孔口高程須與標注的標高一致。剖面上鄰孔間的距離用數字寫明,并附上巖性圖例。
5.土工試驗成果表,主要有抗剪強度曲線、壓縮曲線等,一般由土工試驗室提供。
6.現場原位測試圖件,包括載荷試驗、標準貫入試驗、重型動力觸探試驗、十字板剪切試驗等的成果圖件。
7.樁基力學參數表,如果建議采用樁基礎,應按選用的樁型列出分層樁周摩擦力,并考慮樁的入土深度確定樁端土承載力。除上述附表之外。有的分層復雜時,應編制地基巖土劃分及其埋藏條件表。
8.其他專門圖件,對于特殊地質條件及專門性工程,根據各自的特殊需要,繪制相應的專門圖件等。
【關鍵詞】巖土工程;勘察;問題;措施
一、前言
巖土工程是一項整體性的工程地質調查,調查和試驗是利用各種手段和方法,對施工現場的調查,以確定地質條件下的自然地質環境各種建筑物和建筑施工的影響分析,巖土工程勘察提供地質勘探結果和巖土工程參數的設計,建設,是建設工程的重要環節。對安全的基礎設計相關的巖土參數,和經濟上的可行性。環節嚴格按照有關規范執行,同時結合地區經驗,才能保證勘察結果的準確性。
二、巖土工程勘察概述
(一)巖土工程勘察的定義
巖土工程勘察是一個編制文件的勘探活動,主要是根據施工要求,在施工現場進行了分析,評價,確定其地質,和周圍的環境特征的巖土工程條件。
(二)巖土工程勘察的相關分析
根據不同對象的調查分為鐵路工程勘測,港口工程,橋梁工程,公路工程,工業建筑工程,民用建筑工程測量工程測量、水利水電工程、水利水電工程是指水電站和水利建設的勘察。由于鐵路工程,港口工程,橋梁工程,公路工程測量的高度重視,且需要的投資成本高,所以這些工程的所有國家分別制定各自的開發標準,技術標準和法規,且這些工程測量稱為工程地質勘察,所以說主要用于建造醫院,學校,住宅建筑,工業建筑,地基處理,基坑,邊坡,路堤工程勘察,或架空線應用于巖土工程勘察。
三、巖土工程勘察中存在的問題
(一)勘察依據準備階段不足
設計意圖明確,才能有的放矢地合理布置工作量,解決工程設計和施工中的巖土工程問題。《巖土工程勘察規范》(GB50021 -2001)明確規定詳勘時應“搜集附有坐標和地形的建筑總平面圖,建筑物的性質、規模、荷載、結構特點,基礎型式、埋置深度、地基允許變形等資料”。但不少勘察報告前期資料收集不全,擬建工程的結構形式、規劃地坪標高、勘探點坐標等情況不清,設計單位的勘察技術要求缺乏。對涉及公眾利益方面的安全、環境環節不夠重視,忽視對工程場地原有地形地貌、不良地質作用及地質災害調查。
(二)勘探工作量及測試取樣分布欠缺
實際操作中不按規范要求布設計勘察點的情況十分普遍,甚至于在建筑物周邊、角點沒有勘察點,孔距超規范、孔深不合要求。GB50021-2001對不同建、構筑物的勘察間距、勘探點的數量、位置及深度布置都有明確規定。如樁基勘察達不到GB50021 -2001第4.9.2和4.9.4的規定;對需要進行建筑場地和液化判別的勘探孔孔深達不到深度要求;測試、取樣孔小于勘探孔的1/3;測試取樣達不到強制性條文規定。一些勘察企業在承擔業務時,不按《原狀土取樣技術標準》(JGJ89-92)進行,只求滿足取樣或測試6件(次)的低層次要求。根本不考慮測試、取樣的代表性和均勻性。對軟弱下臥層不進行取樣分析,甚至于為表面上滿足不少于6件(組)的要求而將應當分層的層位加以合并,這樣的勘察結果的合理性自然值得推敲,對設計的影響顯而易見的。
(三)勘察測試手段、方法不當
對勘探裝備、勘探手段、取土器規格、取樣方法的適宜性和合理性缺乏了解。如對靜力觸探裝備不定期標定、貫入速率控制不嚴,甚至單純采用靜力觸探來取代全部勘察工作;圓錐動力觸探試驗不連續、不提供綜合修正結果;沒有清除孔底廢土就進行標準貫入試驗,原位測試結果與現場鑒別及土工試驗成果相悖的情況時有出現。巖層中鉆進時,無巖芯取率、無法了解其鉆探效果等。
(四)土工試驗及巖土參數選擇
土是自然歷史的產物,是由固、液、氣組成的三相松散性材料,土質變化錯綜復雜。土工試驗是巖土工程勘察的重要內容。GB50007-2002實施以后,土地試驗的重要性被推向了新的高度。由于巖土的不均勻性和各向異性,試驗儀器和操作方法的差異性及試驗人員自身的素質問題,測試結果失真難以避免。故加強土工試驗問題和試驗成果的綜合分析必不可少,這樣才可能避免相關指標間的矛盾,更好地了解巖土的差異性,客觀的評價地基土的強度變形特性。對試驗成果根本不進行分析評價,僅僅作為附表附在勘察報告后,甚至勘察報告提供的有關參數與試驗成果南轅北轍。常見的問題有:一是:在提供巖土性狀參數時一概以平均值以蔽之;二是:原位測試結果與土工試驗成果確定的巖土性狀、狀態強度相悖的現象時有出現而不究基原因;三是:參數統計時對相關聯參數如c與Φ、Es 與a1-2樣本數往往不一致。四是:根據巖土參數確定的地基土強度往往與推薦的結果不符;五是:提出地基承載力指標時不了解容許承載力和極限承載力的內涵。
(五)巖土分類、描述不詳細
勘察報告中巖土分類、描述與相關分析測試結果不一致的現象比較突出。文獻⑴在第3.2、3.3款中增加了巖石完整性分類和對粘性土,粉土的光澤反應、搖震反應、干強度和韌性描述,彌補了其它鑒別方法的不足⑸。規范巖土描述,《土的分類標準》(GBJ145-90)⑸和國外通用技術標準⑹均有介紹。但作為勘察第一手資料,已嚴重影響到勘察成果的質量,甚至導致錯誤性結論。
(六)巖土工程分析評價不全面和深入
地下水的埋藏條件是地基基礎設計和基坑設計施工十分重要的依據,地下水位的升降變化對基礎影響極大。規范要求“查明地下水的埋藏條件,提供地下水位及其變化幅度”,“判定水和土的腐蝕性”,并對地下水的勘察要求、水文地質參數的測定、地下水作用的評價作了詳細規定。在施工圖審查中,勘察單位對地下水的類型分析含糊,對多層地下水沒有嚴格不分層觀測地下水位,往往以混合水位替代,水樣的分析數量不足,水質分析報告中不注明地下水的類型、腐蝕性評價不考慮環境類型和地層滲透性影響;對近年地下水的變化幅度,歷史最高水位、最低水位更是避而不談。對需要施工降水或隔滲工程不進行水文試驗。
四、巖土工程存在問題的解決措施
(一)加大對勘察隊伍的管理
有效監管為確保巖土工程勘查工作富有成果、有效,要加強對項目的勘察綱要與合同的日常審查與監管。在實際的巖土工程勘查中,如有必要,聘請祥光監理部門負責監督,避免出現不規范作業、編制虛假記錄、不按相關規定布孔等行為現象的發生。同時,加強對勘察報告的審查工作,工作重點可放在對施工場地的穩定性評價、施工建議、勘察結論等。
(二)加強技術人員的專業化發展
我國的巖土工程勘察正需要大量理論與經驗兼有的人才,進一步提高巖土工程勘察工作的成效。因此,加強勘查技術人員的專業技能的培訓,減少勘察活動中的違規行為,提高勘察成果的科學性,為工程建設打下堅實基礎。對地區勘察給予足夠的重視。我國地域廣闊,地質復雜,加強對現場的勘查工作顯然不夠。同時應做好周邊環境條件的調查了解,為后續工作提供充足依據。
五、結束語
巖土工程勘察對經濟的發展和人民生活水平的提高至關重要,以及建筑施工方案的選擇也是如此,加強對相關人員的素質要求,制定好相應的法律法規,對做好巖土工程勘察工作意義重大,對我國的巖土工程勘察事業也有積極促進作用。
參考文獻:
【關鍵詞】 多向水泥砂漿攪拌樁地基加固復合地基處理工藝創新
中圖分類號:TQ172 文獻標識碼: A
1 工程概況
1.1 設計情況
新建吉(林)圖(門)琿(春)鐵路工程JHSIII標段位于吉林省敦化市境內。其中DK139+075~DK141+853.4段路基地基處理設計為多向攪拌水泥砂漿樁復合地基加固。設計情況為:樁徑500 mm,樁間距為1.30 m,樁長2.77~11.63 m,正三角形布置,單樁復合地基承載力特征值不小于180 kPa。采用Po42.5 號礦渣硅酸鹽水泥,要求摻入水泥量不少于被加固濕土重量的12~20%。水泥砂漿的水灰比為0.55~0.7,灰砂比為0.4~1:0.65。
1.2 工程地質及水文情況
1.2.1 地形、地貌
該段沿線地貌主要為叢林和耕地,總體地勢較為平坦,個別地段有起伏。
1.2.2 工程地質
本工區沿線地層主要有第四系全新統沖洪積粉質黏土、殘坡積粉質黏土、細圓礫土、粗圓礫土,敦化盆地內有第四系上更新統馬連河玄武巖、第四系下更新統白金玄武巖等地層存在,河谷及盆地范圍內局部存在軟弱土層。
1.2.3 水文情況
地表水:附近水塘零星分布。地下水:主要是基巖裂縫水,含水量小,勘察時地下水穩定水位埋深0.7-9.8m,根據水質分析報告,本段地表水、地下水對混凝土結構均無侵蝕性。
2 施工方法及創新點
2.1 施工方法
2.1.1室內配合比試驗
在施工多向水泥砂漿攪拌樁復合地基前先做試驗樁,做試驗樁前先做樁體材料的配合比試驗: 采集該工點土樣,當存在成層土時應采集各層土土樣,至少應采集最軟弱層土樣,進行室內配比實驗,測定各水泥砂漿試塊不同齡期、不同水泥、砂摻入量的抗壓強度,找出滿足設計要求的最佳水灰比及水泥、砂的摻量。要求水泥砂漿樁試塊( 邊長7.07 cm立方體) 無側限抗壓強度不小于2.5 MPa。配制的灰漿應流動性好、便于泵送、噴攪。根據工程需要取施工現場的土樣在實驗室做7d齡期的水泥砂漿攪拌樁配合比,共做了三組砂漿樁樁體配合比,經綜合分析比較選定配合比方案。
2.1.2 成樁工藝試驗
利用室內水泥土配比試驗結果,選擇有代表性的地段進行現場成樁工藝試驗,檢驗成樁效果,以確定滿足設計要求的施工工藝和施工參數。達到規定的齡期后,在試驗樁豎向全長鉆芯取樣,檢查樁身密實度、強度,試樁數量不少于3根。
2.1.3 施工工藝
(1)清理、整平場地。
(2)測量放設樁位。
(3)攪拌、噴漿下沉: 啟動攪拌機,使其鉆桿沿導向架向下攪拌切土,同時開啟送漿泵向土體噴水泥漿( 水泥砂漿) ,此時內外鉆桿上的葉片同時正反向旋轉攪拌直到設計深度。
(4) 達到預定設計深度后,在樁端就地持續噴漿攪拌30 s 以上,使樁端水泥( 砂) 漿土充分攪拌均勻( 下沉噴漿為總漿量的80%以上) 。
(5) 攪拌、噴漿提升: 此時噴漿目的是為了避免噴漿口被堵塞,同時多向攪拌樁機鉆桿上葉片正反向旋轉,繼續攪拌水泥土。
(6) 攪拌完畢: 攪拌、噴漿提升到地表或設計標高,完成單根多向攪拌水泥( 砂漿) 土樁的施工。樁頭應原位攪拌不少于2 min,進行磨樁頭。
(7)施工參數選擇:
1)下鉆鉆進速度0. 8 m /min,轉速60~130 r /min。噴漿量≥58 L /m,下鉆噴漿量占總漿量的80% 以上。
2)提升速度1. 2 m /min,轉速80~140 r /min。噴漿量≤20 L /m,提鉆噴漿量占總漿量的20% 以下;漿噴壓力為0. 4 ~ 0. 6 MPa。
3)配合比:嚴格按設計配合比拌制漿液,施工應根據漿液濃度、泵送情況實施調整配合比。
(8)施鉆程序示意圖如圖1。
圖1 多向攪拌水泥砂漿樁施鉆流程
2.1.3 試驗檢測
(1)成樁7天后,按規定的檢測頻率,采用淺部開挖樁頭,深度超過停漿面以下0.5m,目測樁身完整性,測量成樁直徑。
(2)成樁28d后,按規定的檢查頻率,在每根檢測樁樁徑方向1/4處、樁長范圍內垂直鉆芯,觀察其完整性、均勻性,拍攝取出芯樣的照片。在樁體的芯樣上每隔2m試件做無側限抗壓強度試驗,要求不小于設計值(本工程要求不小于1.5MPa)。鉆芯后的孔洞采用水泥砂漿灌注封閉。
(3)成樁28天后,按規定的檢查頻率,做單樁復合地基載荷試驗,要求單樁復合地基承載力不小于設計值(本工程要求不小于180KPa)。
2.2 工藝創新點
2.2.1 加固效果良好
通過與普通水泥攪拌樁比較,多向攪拌水泥砂漿樁在多方面優點顯著,詳見表1。
表1 普通水泥攪拌樁與多向攪拌水泥砂漿樁對比表
序號 項目 普通水泥攪拌樁 多向攪拌水泥砂漿樁
1 機械 鉆桿軸數 單軸 內外同心雙軸
鉆頭葉片數 4片 8片
噴嘴位置 底部第一層葉片 底部第二層葉片中間
攪拌方向 單向攪拌 正反雙向攪拌
攪拌提升裝置 旋轉與下鉆提升速度聯動,速度成正比,地質土層多變需及時換擋否則容易憋鉆,對樁機損害較大 采用無級調速電機,旋轉與下鉆提升速度分離,可以根據地質土層軟硬及時調節,減少換擋次數,保護樁機設備
漿液輸送設備 單缸柱塞泵噴漿壓力小于1MPa,輸送距離小于100米 柱塞式雙缸砂漿泵,工作壓力1~4MPa,輸送距離400米
2 材料 使用材料、樁體強度 水泥、水,樁身強度低 水泥、水、砂、外摻劑。摻砂后樁身強度大副度提高,并可節約一部分水泥。當地下水有侵蝕作用或土壤有機質較高,可摻粉煤灰、化學添加劑、生石膏等。
3 工藝 噴漿攪拌 二噴四攪,需復攪,人為干擾多 僅二噴二攪不需復攪,人為干擾降低
攪拌均勻性 單向切土攪拌土體與水泥漿不能充分攪拌均勻 正反雙向切土攪拌反復揉攪使得土體與水泥砂漿充分攪拌,均勻性較高
4 加固效果 強度、樁身連續性 樁身強度低,軟硬不均,有效加固深度一般不超過12m 樁身強度較高,樁體連續性好,加固深度可達20m
5 效能 施工效率 攪拌行程樁長*4,日產量約400米 攪拌行程樁長*2,節約1倍施工時間,日產量可達700米
2.2.2 機械設備改進
多向水泥( 水泥砂漿) 土攪拌樁機是針對常規水泥土攪拌樁施工中存在的問題,選擇先進的成樁設備。本工程機械設備充分利用PH-5型大扭矩成樁機械作為機架,由武漢高鐵樁工科技有限公司研發的多項專利技術集于一身,并對原設備進行改進而形成的一種新產品。改進后的樁機克服了單向單軸常規攪拌不均勻、漿液上冒、樁體強度低等缺陷,樁體強度大幅度提高。該種樁機的主要特點:
(1)專利傳動箱。其內部結構主要為齒輪和軸承裝置,主電機傳到外鉆桿的扭矩通過傳動箱分解到內鉆桿,并形成與外鉆桿旋轉方向相反的扭矩實現多向攪拌。工藝巧妙,受力合理,重量輕,安裝操作簡單。
(2)多功能鉆頭。通過特制鉆桿接頭與內、外鉆桿連接,安裝方便可靠。鉆頭葉片傾角近水平向,有利于定心和攪拌。內鉆桿葉片設有噴漿孔,分漿均勻,便于對土體和水泥漿充分攪拌。材質采用高強耐磨合金鋼精鑄而成,鋒利耐磨,進尺快,硬土層和黏土層都能達到較好的成樁效果。
(3)專利扶正器。在施工長樁時,因塔架超高,施工時鉆架和鉆桿晃動很厲害,具有安全隱患,樁體垂直度也達不到設計要求,影響樁身質量。為了克服上述缺陷,扶正器結合攪拌樁施工特點,充分研究晃動原因,開發出的專利產品,經現場實踐,樁機平穩性明顯改善。
(4)安裝單獨無級調速電機,控制下鉆加壓與提鉆。下鉆提升鉆桿速度從0. 3 m /min 到2. 7 m /min 之間實現無級調速,調節輕便、快捷,實現了下鉆提升與鉆桿旋轉速度分離。
(5)大轉盤主動力獨立傳動結構45 kW電機五檔變速箱正反檔變速箱傳動軸大轉盤外鉆桿 ( 外鉆頭)傳動箱內鉆桿( 內鉆頭)。
(6)鉆速與提速分離,確保成樁質量。較硬地層鉆進、提鉆和攪拌均可隨意調速,大大降低了機手的勞動強度。簡化了復雜傳動機構的操作程序,簡便、省時、省力、維修費用低、工作效率高。
2.2.3 工藝改進方向
根據不同地質情況、上部荷載大小、成樁機械特點及荷載在地基中的傳遞規律,采用加芯水泥土樁、長短樁、疏密樁、變截面樁、水泥土樁加塑料排水帶等不同樁基共同承擔荷載。可研究開發的多向水泥( 水泥砂漿) 土加芯攪拌樁,結合攪拌樁、剛性樁、長短樁、多向噴射灰砂樁等加固技術。幾種工藝組合揚長避短,可實現攪拌樁與芯樁作業同步進行,施工簡單,樁體受力更趨合理,樁身強度提高2~10倍,大大提高工作效率。
3 質量保證措施
(1)鉆機就位必須準確,其孔位偏差≤50 mm,鉆桿垂直度偏差≤1%。鉆機開鉆前,現場施工員必須進行檢查,及時調整。
(2) 施工前應認真檢查相關設備及管路系統。設備的性能應滿足設計要求。管路系統的密封必須良好,管道必須暢通。
(3)制備好的漿液不得離析,泵送必須連續,水泥砂漿應采用二次攪拌工藝。攪拌順序為:向攪拌桶里注入固定量的水,邊攪拌邊摻入水泥,依次加入砂子,攪拌均勻后放入二次攪拌桶內進行二次攪拌待用。使用前,用比重計或比重檢測儀測定水泥砂漿的相對密度,符合要求( 一般水泥砂漿的正常相對密度為1.70~1.80) 后方可投入使用。
4) 攪拌機鉆頭下沉和提升速度、供漿與停漿時間、下鉆深度、噴漿高程及停漿面、單樁噴漿量等均應符合施工工藝的要求,并應有專人記錄。當多向攪拌水泥砂漿樁到達樁端時,應原位噴漿攪拌不少于30 s,樁底水泥砂漿與土體充分攪拌均勻,再開始提升攪拌頭,確保成樁質量。
5) 成樁過程中,由于電壓過低或其他原因造成停機使成樁工藝中斷時,重新施工時,應將多向水泥砂漿攪拌樁機下沉至停漿點以下0. 5 m,待恢復供漿時再噴漿攪拌提升。若停機超過3 h,為防止水泥砂漿在整個輸漿管路中凝固,宜先拆卸輸漿管路,并清洗干凈。
6)施工中若發現噴漿量不足時,應按要求復噴,復噴的噴漿量不小于設計用量。
7) 現場做好各項原始記錄,保留樁機的打印小票。
關鍵詞:酒店;給排水系統;消防系統;設計;控制要求
中圖分類號:TU991.02
文獻標識碼:B
文章編號:1008-0422(2014)06-0133-03
1 引言
近年來,隨著國民經濟的發展,國內新建的酒店不斷增加。對于酒店給排水設計無論是在技術廣度還是設計深度上都遠遠超過一般的建筑給排水。例如酒店一旦發生停水或排水管道堵塞事故,影響范圍大,且豎向分區和動力設備多,火災隱患大,因此,如何合理設計給排水工程,對酒店日常運行的經濟性,以及消防時的安全性和可靠性有著重要的意義。本文結合工程實例,分享筆者對酒店給排水工程設計工作的一些體會。
2 項目概況
湖南某星級酒店,總建筑面積約30178.00m2,地上18層,總高約為68m。酒店地下室有2層,總建筑面積6000.5m2,其中B2層酒店區域主要是機電用房及工程用房;B1層酒店區域主要是后勤卸貨和廚房區域及部分機電用房。酒店地上裙房部分總建筑面積15620.0m2,1~4層為酒店裙房,4層之上一層設置機電設備轉換層。1層主要是酒店大堂、全日制西餐廳及其廚房、前臺接待及相關辦公室、消防控制室、精品商店等,酒店大堂上方挑空,延伸至2層;2層主要是特色餐廳、包房、廚房;3層主要是會見廳、宴會廳、會議廳及相關附屬用房,開放式茶座、衣帽間、廚房等,宴會廳上方挑空,延伸至4層,宴會廳的機電用房設置在4層;4層主要是酒店辦公室、游泳池及配套用房、健身等。5~16層是客房區,客房總數256間。屋頂層為設備機房。
3 給水排水系統
3.1 設計范圍
本工程給排水設計范圍包含以下系統:小市政設計:紅線內室外工程機電配置、場地室外管網及管網綜合(市政管線接駁等);給水系統:包括生活給水、機房補水、洗衣用水、綠化水供排水(與景觀配合)等;熱水系統:包括客房區生活熱水、泳池淋浴、洗衣用熱水等;排水系統:包括生活污水、生活廢水、含油廢水等;雨水系統:包括塔樓雨水排水和裙房雨水排水;游泳池系統:包括泳池的加熱、循環、消毒等。
3.2 基本參數
用水定額:冷水300L/(人?d),熱水150L/(人?d)。儲備水量:有效容積320m3,洗衣機儲備水量40m3。生活冷水最高日用水量:酒店客房區137m3;酒店功能區357m3;酒店冷卻塔補水104m3;小計598m3。生活最高日排水量:酒店排水538m3。屋面雨水排水量:酒店裙房屋面127.76L/s,酒店塔樓屋面64.64L/s。
3.3 小市政
小市政給水:本項目小市政給水引自市政給水管線,引兩路DN150進基地,在紅線內成環狀管網,在環狀管網上布置室外消火栓,并為綠化預留DN50給水閥門井。
小市政排水:根據小市政所提供的室外管線綜合圖,酒店主要排水方向為東側及南側。酒店餐飲廢水排入設置于東邊綠化帶內的隔油池,經隔油池出來的水可排入小市政污水管網。生活污水及廢水直接排入小市政污水管網。
3.4 生活冷水系統
本項目給水水源為市政給水,供水壓力0.25MPa。由項目周邊小市政環網引入2條DN150給水管,供酒店生活用水。為充分利用市政水壓,地下層的設備機房、后勤衛生間以及一、二層空調機房用水均由市政直供。根據當地水質分析報告,市政供水總硬度約為98mg/L(以Caco3計,下同),根據業主對水質的要求,生活供水的硬度要求為
3.5 儲水設施
在酒店B2設置2個120m3的生活用水儲水箱及2個20m3的洗衣房軟水儲水水箱。市政進水經過砂缸過濾處理后,分別進入生活水箱及洗衣房軟水處理裝置,軟化處理后的水存入洗衣房軟水儲水水箱。水箱均為不銹鋼材質。
酒店的B2層給水泵房另設酒店冷卻給水系統,冷卻水儲水量15m3,水箱為不銹鋼材質,另設獨立變頻增壓機組,控制柜內設變頻機組。
3.6 給水系統
給水系統根據建筑高度及使用功能進行分區,客房區用水點設計壓力范0.20~0.45MPa,其他區域用水點設計壓力范圍0.15~0.45MPa。系統分區見表1。
低Ⅰ區采用市政壓力直接供水,并在低Ⅱ區變頻給水機組干管上預留常閉閥門,設防污染隔斷閥及減壓閥,當市政壓力不足或者停水時,人工開啟此閥門供低Ⅰ區用水;其他區域采用生活水箱結合變頻給水機組聯合供水。變頻給水機組均設于B2的生活水泵房內,給水立管通過核心筒管井將水分配至各用水點。客房區變頻機組水泵采用2用1備,功能區變頻機組水泵采用2用1備,均配置直徑不小于600mm的氣壓水罐。
冷卻塔補水采用獨立變頻泵組(1用1備),控制柜內置變頻器,根據管網內設定的壓力進行自動控制。冷卻塔補水不需軟化,直接由消防水池提供,通過監測循環水的電導率確定總含鹽量,人工進行泄水,保障循環水的水質。
控制要求:變頻給水機組系統均自帶控制柜,設置1臺變頻器,BAS系統只對系統設備的運行狀態進行監控,水箱的高水位報警也需接入BAS系統。
3.7 生活熱水系統
酒店采用集中式熱水供應系統,設計供回水溫度60℃/50℃,酒店客房區供回水管路采用同程式布置,支管循環;裙房區異程式布置,支管循環,并通過干管上閥門調節熱水流量。為了保證冷熱水的壓力匹配,熱水系統分區同給水,水源是來自同區冷水給水系統,且供水管路與冷水系統保持一致。在公共區域洗手盆處集中設置恒溫閥,以保障洗手盆龍頭恒溫出水。
酒店的容積式換熱器設置在B2的生活給水泵房內。裙房設置2臺4.5m3的容積式換熱器;其他分區設置2臺2.5m3的容積式換熱器,同時使用互為備用,每臺換熱器的盤管換熱面積須滿足最大小時用水量的換熱要求,當單臺容積式換熱器故障時,另外一臺容積式換熱器的熱水產水量仍能滿足整分區的75%的最大小時用水,以保障用水安全。系統分區表2。
本項目熱源均由蒸汽鍋爐房提供0.80MPa熱媒供汽,減壓至0.40MPa供換熱罐,生活熱水換熱系統統一設1套冷凝水回收裝置。洗衣房蒸汽亦由蒸氣鍋爐提供。
控制要求:根據容積式換熱器上的感溫組件控制熱媒流量,容積式換熱器上有溫度報普器,報警溫度設定為65℃。
根據要求,酒店需設置太陽能熱水系統,由于可設置太陽能集熱板的地方有限,因此本酒店太陽能產生的熱水只供裙房使用,鍋爐蒸汽作為補充熱源。在酒店裙房屋面設置約700m2的太陽能集熱板,每日年均可產生大約30m360℃的生活熱水。太陽集熱器采用全玻璃真空管型,集熱管安裝角度41.37°,正南朝向。集熱器所產生的熱水先進入屋頂太陽能集熱水箱。水箱內的熱水經專用熱水變頻泵組供到泵房內裙房專用的換熱器內,蒸汽作為輔助熱源使用,熱水達到60℃后供應各用水點,回水通過電磁閥控制進入太陽能集熱水箱。系統形式見圖1。
當太陽能集熱水箱的出水溫度達到60℃時,停止生活水泵房的換熱器熱媒供應。另外,當太陽能集熱水箱的出水溫度超過60℃時,停止熱水箱與太陽能換熱器之間的熱水循環。
除衛生間、廚房、機房等處設置用水點外,以下地方均需設置給排水點:酒店入口處設置隱蔽嵌入式龍頭,采取保溫伴熱防凍措施;游泳池內沿長邊需設置2個DN20給水點,間距不超過25m;客房層制冰機需設置給排水點;行政辦公茶水問、員工餐廳需設置給排水點;卸貨平臺需設置嵌入式龍頭,采取保溫伴熱防凍措施,并在地溝設置地漏,接DN100排水管。
3.8 排水系統
裙房及以上區域排水采用污廢分流,污水排出室外后直接接至市政污水管網,Ⅰ層及其以上部分廚房餐飲等油污廢水經二級隔油處理后排至小區污水管網。具體措施:廚房設隔油器一室外設隔油池一污水管網。
客房排水設置器具透氣及專用伸頂通氣管,公共衛生間采用環形通氣管結合專用伸頂通氣管。酒店客房區各排水立管匯于設備管道層內的排水橫干管,為了滿足排水高度的限制。排水橫干管匯于酒店核心筒管井后排至室外。5層客房排水單獨設置排水橫干管,與上層排水橫干管共同匯于核心筒管井立管。
地下部分采用污廢合流,各類排水經集水坑收集后,由潛污泵提升排至室外排水管網。
地下1層員工餐廳及廚房排水要求設置二次隔油設施,在廚房設隔油器,在地下2層設置集中隔油池,含有油脂的廢水需經過初步隔脂設施預處理后,再就近分別排入室外污水管道。
控制要求:地下排水的潛污泵根據集水坑水位控制,每套潛水泵組包含控制柜、3個浮球開關。3個浮球開關分別對應啟泵水位、停泵水位和超高水位報警并同時啟動2臺潛水泵。酒店BAS對其運行狀態和故障進行監視。
3.9 雨水系統
本項目塔樓屋面雨水采用重力排水方式,設計重現期為10年,q=5.07L/(s?100 m2),并按50年重現期校核,在屋面女兒墻處設置雨水溢流口。裙房雨水排水采用虹吸式排水,設計重現期為10年,并按50年重現期校核。
雨水斗根據建筑屋面分水線進行布置。汽車坡道處的雨水排水設置集水坑,經提升后排至室外雨水檢查井,每個集水坑內設置潛水泵2臺,同時使用,潛水泵由集水坑水位自動控制,并設高液位報警。
3.10 游泳池循環水處理系統
酒店4層設有室內游泳池,泳池機房設置于泳池下方(3層)。循環水處理系統包括過濾、消毒、加熱及投藥等處理裝置。泳池采用逆流式循環,循環周期5h。池水設計溫度28℃,板換設置2組,1用1備,初次加熱時同時使用,由地下室鍋爐房提供蒸汽熱源,使得加熱時間不超過36h,蒸汽換熱后產生高溫冷凝水排至B2換熱站熱回收裝置。消毒采用分流量臭氧消毒,臭氧投加量0.4mg/L,并配置臭氧含量在線監測裝置,以保障室內泳池的臭氧含量不超標。每日補充水量按照泳池水容積10%設計。
處理流程:循環回水至均衡水箱,經毛發過濾器去除毛發等污物,注入絮凝劑,以增強凝聚力及過濾效果,再經砂濾器過濾,濾后1/4流量轉入臭氧反應罐消毒,再與另外3/4流量進行混合消毒,最后注入少量次氯酸鈉溶液以維持處理后池水的消毒能力。
控制要求:泳池循環水處理系統自帶控制柜,區域內群控,全自動化運行。藥劑投加根據在線檢測儀的檢測結果進行人工調整,過濾器通過監測過濾前后的壓差進行自動反洗,BAS系統對各設備運行狀態進行監控。
3.11 計量裝置
冷水系統中,連接至生活水箱、消防水池需設置水表計量,另外泳池補水、設備機房補水、冷卻塔補水、洗衣軟水箱、客房用水、美容美發、員工更衣、廚房、室外綠地灌溉及熱水系統補水等均設置水表計量,暫按機械水表設計。熱水系統中,洗衣房及各分區用水量通過計量冷水補水量,分區內的區域(廚房、泳池區淋浴等)用水量通過在供回水干管上同時設熱水表,計量其差值。
3.12 消聲與隔振
水泵隔振:>4kW的水泵基座采用慣性水泥基座+彈簧;≤4kW的水泵基座采用鋼結構+橡膠墊。管道系統隔振:設置撓性接管、彈性彈簧吊架(25 mm靜撓度)。消聲:控制管道流速在合理范圍及水泵房圍護結構內襯吸音材料。
4 消防系統
4.1 設計范圍
室外消火栓系統:包括室外消火栓布置;室內消火栓系統:包括室內消火栓布置及室內消火栓泵組;自動噴水滅火系統:包括報警閥組、噴淋布置及自動噴淋管網;水噴霧滅火系統:包括鍋爐房、柴油發電機房的水噴霧系統。
4.2 基本參數(見表3)
4.3 消防儲水設施
本項目小市政給水引自市政給水管線,供酒店消防及冷卻水用水。所需消防總用水量為982.8m3,項目所在地塊市政給水可以提供雙路供水,消防水池需要儲存658.8m3的室內消防水量。消防水池設于B2,和大商業合用消防水池。
酒店的18m3高位消防水箱設置在塔樓屋頂層,水噴霧系統與自動噴水滅火系統合用穩壓裝置,消火栓系統單獨設穩壓裝置,以保證火災前期10min的消防水量及水壓。
4.4 室外消火栓系統
室外消火栓設置在室外市政壓力環狀管網上,沿消防環道環狀設置,用水量為30L/s,各室外消火栓間距不超過120m,保護半徑不大于150m,每個消火栓供水量15L/s。消火栓采用地下式消火栓處,作明顯標志。
4.5 室內消火栓系統
酒店的室內消火栓系統為一個區,分別在B2、B1、裙房4層和屋頂成環,由消防水泵直接供水。在屋頂設置有效容積18m3的高位消防水箱及穩壓裝置。
消火栓出口水壓超過0.5MPa處(9層以下)采用減壓穩壓型消火栓。消火栓采用栓口直徑為65mm的消火栓,每個消火栓均配置消防卷盤、水帶和水槍,水槍噴嘴口徑為19mm,水帶長度為25m。室內消火栓箱將安裝于公共場所及消防電梯前室或內走道中,消火栓的安裝位置將以其相鄰兩個消火栓之充實水柱能同時達室內任何部位為準。室內消火栓箱內均設有手動報警按鈕用作啟動消防水泵,并就地顯示消火栓泵是否啟動的訊號。
消火栓系統的水泵接合器將設置于室外便于消防車使用的地點,酒店室外設置3套室內消火栓水泵接合器,每組水泵接合器流量為15L/s。
控制要求:本系統可消火栓按鈕遠程啟動、消防控制室遠程啟動及現場啟動室內消火栓泵。
4.6 自動噴水滅火系統
自動噴水滅火系統危險等級及用水量見表4。
用水量本建筑高度為不超過100m的一類高層建筑,除面積少于5m2的衛生間、鍋爐房、柴油發電機房及不宜用水撲滅火災之機電用房、樓梯間、面積小于3m2的管道井外,均應設置噴頭。
酒店的自動噴水滅火系統分為高低兩個分區,B2~4F為低區,5~16F為高區。
酒店噴淋泵出水管連成環狀,分別引立管與報警閥連接供高區用水;在環管上引2條管道經減壓后在B2連成環狀,供低區噴淋用水。
酒店裙房及地下室區域所使用的報警閥組集中設置在B2報警間內,閥前消防管道成環。客房區用的報警閥組設置在設備管道層內的報警閥間內,閥前干管引自噴淋泵出水管及屋頂消防穩壓管,在報警閥組前成環。
18m3的高位消防水箱與消火栓系統合用,保證自動噴水滅火系統火災前期10min的消防水量,利用消防增壓穩壓設備維持平時的系統壓力。
廚房區域使用溫級為93℃的噴頭,其他區域均使用溫級為68℃的快速響應型噴頭。根據精裝要求,后勤區、機房等的噴頭明裝,采用快速響應噴頭;公共區域精裝范圍采用快速響應裝飾蔽吊頂噴頭;客房內無吊頂區采用側墻擴展覆蓋快速響應型噴頭。廚房排煙管道內設置噴淋,噴頭溫級260℃。
噴淋系統水泵接合器將裝置于室外便于消防車使用的地點,設置3套自噴水泵接合器。
控制要求:本系統可通過壓力開關直接啟動,消防控制室遠程啟動及現場啟動噴淋水泵。
4.7 水噴霧滅火系統
酒店的鍋爐房、柴油發電機房設置水噴霧滅火系統,和自噴系統合用消防泵,雨淋閥設在鍋爐房內。
采用離心式水霧噴頭,布置在設備周圍,并保證設備全覆蓋。其中,鍋爐房的水噴霧系統用于設備的防護冷卻,柴油發電機房的水噴霧系統用于滅火。
該系統包括了自動控制、遠程控制和現場手動3種啟動方式。設計用水量約為36L/s,水噴霧噴頭的工作壓力為0.35MPa,火災延續時間30min,本系統的消防水量將疊加到消防水池當中。
水噴霧系統水泵接合器將裝置于室外便于消防車使用的地點,設置3套水噴霧水泵接合器。
控制要求:鍋爐房、柴油發電機房設置至少2組探測器,當收到第一個火災信號時,報警,并將信號傳至消防控制室,以便于遠程確認;收到第二個火災信號時,確認火災,打開雨淋閥上的電磁閥排水泄壓,同時自動啟動水噴霧泵。自動啟動如果失敗,雨淋閥動作,壓力開關連接直接啟動或者由消防控制室遠程啟動水噴霧泵。