时间:2022-09-17 10:22:45
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇水质分析报告,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
【关键词】水质分析;检出限;确定方法
引言
作为重要的质量控制参数,检出限常常在水质分析报告中出现。就实际情况而言,由于生活用水的水质在不断恶化,所以随着相关部门及机构对检出限的重视程度的提高,检出限的确定已经成为了水质分析工作中的重要内容。而为了更好的进行水资源的利用和开发,人们也要不断的进行检出限的确定方法的探索,从而更好的进行水质的控制,进而更好的促进人类的发展。所以,在这种情况下,相关人员就更应该关注水质分析的检出限的确定问题。
1、水质分析中检出限定义及分类
1.1检出限
在水质分析过程中,在特定置信限下进行某一特定分析方法的运用,从而检出的监测目标物的最小量,就是检出限。而在进行检出限确定的过程中,要进行特定的分析方法的使用。但是,由于检出限的分析方法不同,所以确定出的检出限的单位也并不相同。就目前来看,检出限可以用ug/ng等绝对量单位来表示,也可以用ug/g、10-6等浓度单位来表示[1]。
无论是利用哪种检测方法来进行检测,在检测目标物等于零的情况下,监测目标物的信号也会受到波动的影响。所以,一旦证据不充分,就不能认为检测到的信号是检测目标物所发出的。而与此同时,所得到的检测结果也不一定就是所要检测的目标物的检测结果。因为,检测信号的波动可能是由非检测物所造成的,所以检测的结果的真实性将不能被证明[2]。因此,进行检出限的分析时,要进行检测目标物和非检测物的检测信号的对比,然后在此基础之上进行产生差异的对应量的确定。此外,为了完全排除对检测结果的干扰,还要进行检测工作本身误差所导致的检测信号波动情况的测定。一般的情况下,检测工作本身的工作误差具有人为过失误差和不可回避误差。所以,如果可以使人为过失误差得到排除,就可以认为测量误差是偶然误差。而由于偶然误差往往是由检测信号波动存在所造成的,因此偶然误差往往具有正态分布的特性。而利用这一特性,就能进行信号波动区间的对应置信限的确定。同时,利用正态分布特性的标准偏差又可以进行波动区间大小的确定,进而进行置信区间值的获取。而在经过不限次数的多次测定后,3秒左右的置信区的置信度可以达到99.7%。但是,如果进行测定次数的限定,那么所测定出的3秒左右的置信区的置信度就只有95%[3]。因此,从这些内容可以了解到,在检测目标物为零的情况下,如果目标物产生的信号波动大于置信限,就可以证明信号的波动是由检测目标物所产生的。
1.2检出限的分类
1.2.1检出限
检出限的英文名为Detection Limit,简称DL。从本质上来讲,检出限就是一种量值,是以一定的置信水平为基础来进行分析方法和测试仪器灵敏度衡量的重要指标。
1.2.2仪器的检出限
仪器检出限的英文名为Instrument Detection Limit,简称IDL。从本质上来讲,仪器检出限就是分析仪器能够检测出的被分析物的最低量或浓度。所以,仪器检出限常常能体现出仪器的检出能力,并且是一个与信噪比有关的指标。一般的情况下,被分析物的浓度会与特定仪器能够从背景噪音中分辨出的最小响应信号相对应。但是,由于不受到任何样品制备步骤的影响,仪器检出限的值总是低于方法检出限。所以,在大多数最终数据报告中,仪器检出限并不会出现[4]。而在与不同仪器的性能相比较的情况下,仪器检出限常常会被使用,并且常用于进行数据的统计分析。
1.2.3方法检出限
方法检出限的英文名为Method Detection Limit,简称MDL。从本质上来讲,方法检出限就是利用某一种分析方法完成一项检测工作后,被测定物质被测定出来的最低浓度。但是,值得注意的是,这里的被测定物质产生的置信度要能达成99%,并能于空白样品相区分。具体来说,就是要利用分析方法测定出的空白实验值和选定的估算检出限公式来完成浓度的计算。所以,方法检出限不仅与仪器噪声有关,而且还与样品性质、预处理过程都有关系,并能够进行方法全过程的误差总和的确定。因此,从这里可以看出,方法检出限可以在衡量实验室、分析方法和分析人员效能方面被利用,并且可以被当做是一个相对的标准[5]。所以,作为分析化学中质量控制方面的重要概念和参数,方法检出限往往会在最终的数据报告中出现,并且可以显示出数据的不确定性和局限性。
1.2.4定量限与应用定量限
在正常实验室的常规操作下,在被测组分的浓度产生的信号大于空白样本浓度产生的信号的情况下,这一信号就能以指定的置信水平定量检出。而这一浓度,就是定量限。通常的情况下,人们往往以试剂空白的标准偏差信号的10倍信号的产生浓度为定量限。此外,随着介质、分析方法和分析对象的改变,定量限也会发生相应的改变[6]。而应用定量限指的则是在实际操作和常规分析的条件下能够达成的定量限。因为,这样的定量限可以使检测结果具有较高的准确性。所以,应用定量限常常是方法检出限的3到10倍,指的是能够准确测定的最低浓度。
2、水质分析中的检出限确定方法
就现阶段而言,常用来进行水质分析中的检出限确定的方法有分光光度法、光皮分析法和定量测定下限等多种方法。而无论是那种检出限的计算方法,都有着基本相同的计算原理。此外,值得注意的是,检出限的确定要根据选用的检测方法来完成。
2.1分光光度法
在水质分析过程中,分光光度法是常规的检出限的确定方法。首先,利用分光光度法进行检出限的确定,要先进行空白值的测量。而这里所指的空白值,就是利用实验用水来进行检测样本的替代,然后利用与样本测定同样的步骤来进行实验用水的测定,而最后所获得测定值就是空白值[7]。就实际情况而言,实验用水质量、器皿洁净程度、试剂纯度、仪器性能、试验环境和人员操作等多种因素都会对空白值的测定造成影响。所以,只有各方面条件都比较完备的实验室的分析方法的空白值才会在非常小的范围内波动,从而使空白值保持一定的准确率。而空白值的测定也有着具体的测定方法,就是5到6个批次进行空白值的测定。而在每一个批次的测定过程中,需要对平行双样进行测定,同时在测定后进行标准曲线的制作,并在一段时间内进行同一批样本的重复测定。但是,如果使用的测定方法的数据波动变化相对较大,就可以进行约10个批次的分析。其次,在空白值测定完成后,就要进行检出限计算公式的选择。而一般的情况下,检出限计算公式的选择都是按照《全球环境监测系统水监测操作指南》中的规定来进行的。当空白的测定次数大于等于20时,公式为D.L=4.6σwb。其中,D.L指的是检出限,而σwb指的则是空白平行测定的标准偏差。但是,在空白的测定次数小于20时,就可以用Swb来进行σwb的替代,具体的公式为。其中,D.L代表着检出限,tf则表示显著性水平,Swb则表示空白平行测定标准差。
2.2光谱分析法
利用光谱分析法进行检出限的确定也是在水质分析中比较常见的。首先,利用光谱分析法进行检出限的确定需要进行超过20个的空白样品的测定。而在进行空白样品检测时,空白信号的标准偏差为Sbo。就实际情况而言,在某些水质分析方法中,空白值的测定结果趋近于零。所以,可以用约等于零的标准溶液来进行纯水的代替,从而进行空白值的测定。因为在这种条件下,测定出的数据将更具有价值,所以可以为下一阶段的计算提供比较可靠的数据。但是,在正常的情况下,往往接近空白的加标浓度是预期检出限的1到3倍。所以,需要根据已定的分析方法进行测定结果的预处理[8]。其次,在空白值测定完成后,利用光谱分析法进行检出限的确定同样要进行检出限计算公式的选择。根据有关规定,通常使用D.L=K Sb/a来进行检出限的计算。其中,Sb代表着空白多次测定的信号的标准偏差,a代表着分析方法的灵敏度,而K往往等于3,从而便于进行检出限D.L的计算。另外,利用光谱分析法进行检出限的确定时,需要注意空白测定的过程中的同一日期内多次测定的变动风险存在问题。而如果在不同的日期内进行多次空白测定,也同样存在着变动风险。因此,由于公式中并没有体现出对这一问题的考量,所以要进行这两种因素的全面的考量,进行每个批次的平行双样的测定,同时进行对应的标准曲线的制定,并保证测定的批次大于10次的测定在特定的时间段内完成。而这样一来,空白值的浓度的标准偏差就可以被计算出来,而这一值的3倍就是需要测定的检出限。
2.3定量测定下限
利用定量测定下限来进行检出限的确定时,可以根据有关规定将测定下限认定成10倍空白标准偏差对应的浓度值,既3.3倍的MDL,而相应的置信度则为90%。但是需要注意的是,不同的规定中的测定下限不同,而相应的置信度也不相同。在HJ/T168-2004导则中,将以4倍检出限浓度为测定下限,既4倍的MDL。而在这种情况下,相对标准偏差约为10%。此外,在实际分析的过程中,测定下限的确定还会受到仪器设备响应信号稳定状态、校准曲线标准系统各点分布等多种因素的影响[9]。而与此同时,还要使实际测定下限大于理论的测定下限,并要保证测定下限与校准曲线各点分布相对应。此外,在条件允许的情况下,还要根据测定下限的精密度进行标准偏差的测试,进而保证标准偏差小于10%。而在实验的过程中,如果低浓度样品的精密度要求较高,就可以5倍以上的MDL为测定下限。
2.4其他检出限确定方法
在水质分析过程中,还可以利用其他方法进行检出限的确定。一方面,可以使用容量法进行检出限的确定。具体来说,就是利用滴定管产生的最小液滴体积来进行检出限的计算。另一方面,还可以使用总量法进行检出限的确定。而该种确定方法主要与天平的灵敏度和监测样品的体积有关。所以,可以根据这两方面的因素进行检出限的计算。
结论
总而言之,从本文的研究来看,水质分析中的检出限可以被分成是仪器的检出限、方法检出限、定量限和应用定量限等多个种类。而目前常用来进行水质分析的检出限确定的方法则有分光光度法、光谱分析法和定量测定下限等多种方法。所以,从这里可以看出,我国对水质分析中的检出限及其确定方法已经有一定程度的研究。但是,由于水质环境仍然在不断变化,所以现有的检出限确定方法已经无法满足水质分析的工作需要。因此,相关部门还应该不断的进行检出限的确定方法的优化,进而促进水质分析工作的发展。
参考文献
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[3]王路.水质分析中仪器法的检出限的计算[J].环境与发展,2014,03(01):175-176.
[4]陈爽,徐接胜.关于检出限的定义、分类及估算方法的探讨[J].广州化工,2014,18(42):137-139.
[5]李君霞.分析检出限的实验测量和计算方法的研究[D].北京化工大学,2012.
[6]雷雯雯,雷庆,栗颜博.从多种角度分析水质化验中的检出限[J].黑龙江水利科技,2011,01(01):92.
[7]夏春,陈琨.水质分析方法中检出限的计算[J].广州化工,2014,10(42):170-171.
[8]邢飞.TMP废水有机物监测方法的研究[D].河北工程大学,2013.
[9]朱海豹,钱亚玲,唐红芳.色谱分析中的检出限和定量下限及其在职业卫生检测中的应用[J].中国卫生检验杂志,2012,09(22):234-235.
作者简介
作者一姓名:韩枫;性别:男;出生年:1980.4;籍贯:河南项城;学历:大学本科;职务:工程师;研究方向:水环境监测。
作者二姓名:张佩;性别:男;出生年:1978.12;籍贯:河南温县;学历:硕士研究生;职务:工程师;研究方向:水环境监测。
作者三姓名:崔晨;性别:女;出生年:1988.6;籍贯:河南兰考;学历:大学本科;职务:助工;研究方向:水环境监测。
关键词:实验室;信息管理系统;LIMS
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号: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 实验室信息管理系统(LIMS)简介
对于兰州石化这个大的流程制造企业来说,实验室是监测产品质量的关键部门,是企业正常运行的“眼睛”。任何原料进厂、产品出厂或生产中间过程都离不开分析化验这一环节,通过分析化验产生的大量数据正是检验产品质量的重要依据。而兰州石化公司作为石化行业中的一个老企业,长期以来一直都是沿用老的生产管理观念和生产方式,还需要大量的人工记录和统计数据,如手工记录的数据量石油化工厂约1200条/天,橡胶厂800条/天,化肥厂600条/天,这大大影响了数据的准确性和及时性。为解决以上问题,兰州石化公司决定建立实验室信息管理系统。
2 实验室信息管理系统(LIMS)构成
各行业对LIMS系统应用要求的不同,这就决定了LIMS的多样性和行业依赖性。LIMS作为实验室信息管理的应用软件系统,从流程方面来说它最重要的是LIMS的组态,为不同的实验室采样点设置质量指标、上限值、下限值、考核标志及计算公式等。在保证样品信息来源可靠的情况下,对化验数据进行统计和分析为设计最优的生产方案提供数据和信息支持,在管理层与控制层之间建立了一个桥梁,也为数据的深入开发应用提供一个可靠平台。与调度系统的集成,与实时数据库的集成都是建立在LIMS系统基础之上实现的。
2.1 系统总体结构
兰州石化公司LIMS系统自下而上可分为四个层次和两个流向。两个流向指数据流和管理流。四个层次为:1)数据采集:运行于分析仪器上;2)数据发送:运行于各实验室PC机上;3)LIMS系统:运行于服务器;4)上层查询应用系统:通过WEB方式可以查询。
上层查询分析应用系统包括以下两个部分:1)质量数据:包括查看石化各个分厂的质量数据;2)质量报表:包括查看石化各个分厂产生的质量统计报表、检验台帐和质量月报。
企业网用户通过企业局域网用浏览器查询LIMS系统。
图1是LIMS的主要结构及功能框图。
2.2 系统安全
1)LIMS数据库的安全:一方面,公司网络设有硬件防火墙,以防止非法入侵实时数据库服务器;另一方面,LIMS采用了功能强大的ORACLE数据库,ORACLE有自带的数据安全策略,保证数据的安全。
2)数据溯源:LIMS对输入的结果总是以它的原始形式储存,对现有结果的任何修改都将被自动跟踪。数据可追溯性确保了整个检测过程中数据的可靠性、安全性和唯一性,杜绝了人为捏造或擅自随意修改数据的行为。
3)数据保密:LIMS系统的基本应用,进行口令认证,并且不同用户具有不同权限,查看的内容不一样。
2.3 网络建设
其中兰州石化的橡胶厂、石化厂、化肥厂的园区网采用单模光纤、五类UTP和交换机构成园区网框架,并以五类UTP和单模光纤来连接各站点。采用星型网络拓扑结构,网络速度为100M,园区网通过设在各厂主干网交换机和12芯的单模光纤联入兰州石化公司主干网。
3 实验室信息管理系统(LIMS)实施
3.1 LIMS软件的选型
选型原则主要从以下几个方面进行考虑:1)数据-保证所有输入数据的完整性;2)公式-保证所用公式和算法都是标准和适当的;3)审-数据记录和编辑要责任到人;4)修改-提供适当的修改管理方法;5)操作-采用经过充分证实过的方法;6)灾难-遇到失败或未授权Lr提供另一套方案。
实验室信息管理体系包含了关于数据的完整性、安全性、可追溯性及数据存档、备份等一系列要求。兰州石化公司经过反复技术论证、调研,最终采用了汇博精瑞公司的LIMS作为信息平台之一。
汇博精瑞公司的LIMS作为实验室信息管理的应用软件系统,它的核心为规范样品化验分析的工作流程,对样品分析的每一个环节进行监控和管理,减少由于人为因素造成的分析误差;在提高样品分析质量和人员工作效率的同时,它还将帮助实验室建立起一套完善的质量保证体系,对影响实验室质量的要素进行有效的管理和控制,并严格规范实验室的操作规程。
3.2 LIMS的组态
兰州石化公司LIMS组态的设置和管理由各分厂的系统管理员按照样品的标准、规范或规程设定,一旦测试成功后,只要将检测到的原始数据按事先设置好的流程输入LIMS,经其自动处理,即可得到本次检测的最终结果,其中间过程无须用户插手。如石化厂对水质分析班的脱氧水烯烃s-066采样点设置了PH值,联氨,二氧化硅,总铁,总铜和溶解氧的分析项目,并依需要对各个分析项目设置了上下限,实验方法及计算公式等。组态后化验室分析员只要输入原始分析数据,LIMS自动分析和统计无须人为参与。石化各分厂组态情况如下:橡胶厂对苯乙烯化验室、ABS化验室、丁腈化验室、碳四化验室、SAN化验室、丁苯化验室的676个采样点进行了组态。石化厂对办公楼检验组、原料分析站、成品分析站、塑料1分析站、塑料2分析站、芳烃分析站、水质分析站、烯烃分析站的607个采样点进行了组态。化肥厂对化肥化验室、动力锅炉化验室、动力循环水化验室、空分化验室、检查组、水汽成品原料化验室的156个采样点进行了组态。污水处理厂对含硫、三泥污水水质分析、生活污水水质分析、催化剂污水水质分析、生产污水水质分析、原材料、生产过程控制、外线巡查样的92个采样点进行了组态。
4 实验室信息管理系统(LIMS)应用
4.1 LIMS的数据管理
实验室的工作流管理是以样品检测过程为主线,包括样品管理,数据输入、数据查询、数据处理、报表处理等方面。从管理到报表样品在LIMS中的整个生命周期全过程实时监控,图2是样品在实验室里的作业流程。
1)样品管理:样品管理完成样品信息及分析项目的设置,这里是我们所有数据基本信息的存放地点。包括对样品分类,样品来源,采样点,分析项目以及参数等信息的设置,这由石化公司各分厂的系统管理员完成。
2)数据输入:数据输入完成分析数据的人工输入,各个化验室对本化验室的样品分析数据进行录入。只有“数据输入”权限的用户才能进入该模块(根据生产过程的需要,可以跟自动化仪器进行连接)。
3)数据查询:数据查询完成分析数据的查询和特殊数据的处理。用户可通过条件查询和组合查询或按样品名称、种类、取样点、分析项目等多种方式浏览历史分析数据。不同状态的数据用不同底色来表示,设置了质量等级参数的样品LIMS系统将自动判断产品的等级状况,根据产品的质量指标LIMS系统将分析数据自动判断合格与不合格,超标的数据将采用特殊颜色进行标识,方便用户可以直观的看清数据。
4)数据处理:数据处理完成数据的相关趋势图,控制图,直方图的生成和打印。趋势图可以在同一张图中显示任意一个分析项目的变化趋势曲线,不同项目用不同的颜色来表示,可以是同一个样品的多个分析项目,也可以是不同样品中的多个分析项目。质量控制图中显示了上下限直线和数据变化曲线,从中可以看到指定时间范围内,质量数据变化情况和不合格点。直方图是对一段时间内某一项目分析次数的统计,可以把这个项目的指标分范围统计。
5)报表处理:报表处理完成统计报表、分析台帐、产品合格证等不同类型报表的设计和生成。建立报告单中的分析项目与分析结果的动态关联,只要分析数据生成了,并完成了相应的质量审核过程,自动形成定制化的分析报告或报表。
4.2 LIMS的资源管理
LIMS的资源管理包括:人员管理,材料管理,仪器管理和文件管理。
人员管理是对实验室所有工作人员信息进行综合管理,人员管理包括基本信息、人员培训、劳动合同、人员档案、加班计划、请假计划六个模块,从中可以方便查找到每个员工的个人信息,LIMS系统可以具体的统计出个人的加班时间和请假时间。
材料管理是对实验室日常消耗物品的信息进行综合管理,材料管理包括一般材料、标准物质、一般溶液、标准溶液、标准曲线、计量器具、采购计划、领用计划八个模块。该模块进行对材料的采购和领用的跟踪,以及一些材料的库存量的管理,可以方便地查找到领取材料的个人记录。
仪器管理是对实验室所有仪器设备和固定资产信息进行综合管理,仪器管理可以根据生产过程中需要,可以看出仪器现在所用的状态,以及它的一些性能方面的相关信息。相对仪器管理者可以方便地查找及做一些关于仪器统计的台帐。
文件管理是对实验室质量、程序文件、管理文件、行政文件等文档信息进行综合管理,并可保存其对应的独立的多种格式文件以及图片。文件管理包括管理文件、体系文件、方法标准、操作规程、自校规范、质量记录、其它资料、仪器档案八个模块。文件管理通过电子版的文件,可以上传到服务器,在局域网平台的支持下,根据各用户的权限控制,具有相关浏览文件的用户可以看见相关的文件,从而达到了OA无纸化办公。
4.3 WEB网页的查询
用户可通过WWW浏览器输入LIMS服务器地址、用户名和口令,就可以进行本系统的质量数据和质量报表的查询。对
于质量报表采用EXCLE表格的样式,用户可保存到本地硬盘也可直接打开查询。
5 结束语
本系统通过收集、加工处理生产过程的质量信息,实现产品质量的有效监测和分析实验室的综合管理,为标准化的产品质量管理体系在企业中得到全面实施创造条件,提高质检部门分析能力及分析数据的时效性,为生产车间及管理部门及时传送反映当前质量状况的准确信息,确保质检工作更好地为生产服务,达到严格监测产品质量的目的。
参考文献:
[1] 孟小平.检测实验室质量体系建立指南[M].北京:化学工业出版社,2004.
[关键词]水文地质专项勘察 隧道涌水量 渗透系数
[中图分类号] P641.72 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-8-132-2
1工程概况
汕湛高速东岭隧道地处梅州市五华县中低山地貌区,隧道左线里程ZK110+471~ZK114+719,长度4248m,最大埋深312.84m;右线隧道里程K110+576~K114+820,长度4244m,最大埋深293.53m。
为查明隧道的水文地质特征,隧道勘察采用了“资料收集与利用、工程地质调绘、钻探、水文地质试验(抽注水试验、水位观测等)、室内试验等”综合勘察方法,完成调绘面积约1.68km2,完成地质钻孔23个。并在钻孔A15SZK6中进行了注水试验,在钻孔BSZK3中进行了带观测孔(BSZK4)的多孔抽水试验,详细查明了隧址区的水文地质条件。
2工程地质条件
(1)地形地貌
隧道穿过中低山地貌,
(2)地层岩性
根据区域地质资料、地质调绘资料及勘探成果,隧道围岩主要为燕山期花岗岩。其中燕山期花岗岩分为两期侵入,前期为粗粒花岗岩,后期为细粒、中粒花岗岩,后期花岗岩穿插于前期花岗岩之中,规律不明显。
(3)断裂构造
3水文地质特征
隧道位于中低山区,隧址标高位于当地河流侵蚀基准面以上,山体沟谷中多见有小溪流,常年有水,水量受季节影响。隧址区地下水类型主要为孔隙水、块状基岩裂隙水及断层带水。孔隙水主要赋存于覆盖层的松散孔隙中,水量受季节性大气降水影响;块状基岩裂隙水主要赋存于花岗岩的风化裂隙及构造裂隙中,水量较丰富;断层带水集中分布在断裂破碎带,水量较丰富。地下水以大气降水和山谷汇水下渗补给为主,以蒸发和侧向径流排泄为主要排泄方式。
节理裂隙发育地带、构造裂隙带、断层破碎带富水性较强,多以下降泉出露,如BJH027、BJH029见断层带水以下降泉溢出,BJH021见节理裂隙水以下降泉溢出。
详勘在进洞口钻孔A15SZK1-1附近采取溪流水样一组,在A15SZK8附近采取地表沟内水样一组,根据水质分析报告,按照《公路工程地质勘察规范》(JTC20-2011)附录D环境介质对混凝土腐蚀的评价标准及《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/T B07-01-2006)环境作用等级及化学环境作用等级标准,对环境介质对混凝土腐蚀性和环境作用对钢筋混凝土结构腐蚀作用等级进行判定,进洞口地表水对砼无腐蚀性。参考邻近线位邻近工点的水质分析成果,隧址区地表水、地下水对砼无腐蚀性。
4山塘及水文地质试验
K111+000~K111+100右100m处存在一拦河而成的山塘,山塘水面宽约25m,为白沙留二级电站的蓄水山塘。勘察期间山塘满水水面标高约266m,钻孔A15SZK6测得稳定水位埋深约14m,标高约278.55m,在自然状态下该里程段隧道所在山体的地下水向山塘渗流;本隧道在该里程段通过时路面设计标高约250.8~252.0m,山塘水面高出隧道洞底约14.0~15.8m,隧道开挖时山塘水则往隧道洞室内渗流,为了查明此段围岩含水层的出水量及渗透系数,在钻孔A15SZK6中进行了注水试验,在BSZK3号钻孔进行了带观测孔(BSZK4)的抽水试验。
钻孔A15SZK6进行的变水头注水试验,水位随时间下降计算含水层混合渗透系数K值,见表1。
钻孔BSZK3进行的抽水试验,钻孔BSZK4为观测孔,抽水试验成果见图1~图3。抽水试验计算所得渗透系数K值见表2。抽水试验钻孔BSZK3测得钻孔出水量约钻孔深度内含水层渗透系数约K=0.01m/d,为弱透水层,根据抽水试验成果,隧道开挖对山塘的影响较小。但由于隧址区位于莲花山构造带影响范围,山塘一带小断裂构造发育,且基岩裂隙水分布赋存在空间上具有不均匀性,不排除山谷处存在隐伏的破碎岩层导水通道,设计时应予以注意,建议山塘段隧道开挖采取止水限排措施如预注浆处理,预防山塘被疏干。
5隧道涌水量估算
(1)稳定流理论公式法
根据隧道钻孔抽注水试验成果,结合隧址区水文地质条件、潜水类型范围,隧道涌水量预测采用裘布依稳定流理论公式进行估算。
裘布依公式:
隧道所穿越的山体为中低山,且隧道位于河流侵蚀基准面以上,地下水类型主要为第四系松散层孔隙水以及基岩裂隙水,以大气降水下渗补给为主,因此采用降水入渗法估算隧道涌水量。
降水入渗法隧道涌水量计算公式
6结语
(1)隧道勘察采用了“资料收集与利用、工程地质调绘、钻探、水文地质试验(抽注水试验、水位观测等)、室内试验等”综合勘察方法,查明了隧道的水文地质特征。
(2)隧址区断裂构造发育,断裂构造带内岩体破碎、风化不均,多为地下水的良好径流通道,开挖过程中易造成突水坍塌及涌泥现象,设计施工时应引起注意,做好预案,采取适宜的工程措施(如注浆)等。
为白沙留二级电站的蓄水山塘,分析表明隧道开挖对山塘影响较小,但由于隧址区位于莲花山构造带影响范围,山塘一带小断裂构造发育,不排除山谷处存在隐伏的破碎岩层导水通道,导致隧道开挖造成山塘疏干的可能,设计施工时应予以注意。
(4)根据稳定流理论公式法与降水入渗法计算比较,隧道涌水量较大,如隧道长期无限量疏排地下水,将导致隧址区地下水稳定水位下降,影响周边环境,因此从环境地质角度出发,建议隧道地下水排水设计应采用“限量排放,堵排结合”的原则,尽量减少地下水长期疏排对环境造成的不良影响。
(5)隧道围岩主要由坡残积粉质粘土、燕山晚期花岗岩及其风化层组成,围岩级别为Ⅱ~Ⅴ级,有多条断裂与隧道相交,隧道工程地质条件复杂,水文地质条件较复杂,设计施工时应注意断层破碎带周围围岩稳定性和地下水突水坍塌等不良地质情况,应注意加强支护。建议施工阶段采用TSP、地质雷达、掌子面[BQ]指标量测等手段,及时实施超前地质预报工作,采用信息施工法,开展动态设计。
参考文献
[1]JTG C20-2011.公路工程地质勘察规范[S].
[2]JTG D70-2004.公路隧道设计规范[S].
摘 要: 针对化学除盐水系统运行过程中出现除盐水电导率异常超标的现象,通水质查定试验分析,系统查漏等手段找出了混床出水、除盐水、给水等电导率异常的原因是水样中TOC超标,TOCi值异常,双室浮动阴床漏入阳树脂碎末,其主要来源为阳树脂有机物溶解及破碎所致。通过更换阳树脂、阴树脂、加强前级预处理系统后解决了上述问题,各指标恢复正常。
关键词: 阳树脂;电导率;漏硅;TOC;TOCi;溶出有机物
1概述
某燃煤热电厂装机容量180MW, 该项目位于某环保工业园内,环保工业园区集中供热、供水及集中污水处理,实现水资源循环利用,使漂染工业实现环保、循环、持续发展。园区供热量约1000t/h,且热户用汽量每年呈10%趋势增长,电厂化学水处理系统为UF+RO+一级除盐(阳浮动床+阴双室浮动床)+混床。
2存在问题
因阳树脂破碎率达到报废标准,通过两措技改项目于2016年6月份开始相继更换新树脂。更换树脂期间,系统运行过程于2016年7月份发现除盐水电导率超标且呈无规律上涨趋势,最高升至1.0μs/cm,正常在0.26μs/cm,除盐水PH
3原因查找
主要从试验仪器、在线表计、水源、设备、树脂(阴、阳、混)质量和有机物污染、再生药剂、再生操作、系统查漏、除盐水电导率超标对机组热力设备影响等方面来排查。通过树脂小交换柱试验、系统短接实验、各级水质、阳、阴树脂化验分析报告等手段,使用排除法来查找分析。首先从宏观来分析除盐水电导率升高原因;再从微观来细化分析,具体是什么离子引起除盐水电导率,通过除盐水水质对比试验、离子交换系统设备状态分析、树脂性能分析、各级出水水质有机物种类分析、各级水质离子色谱分析、小交换柱试验等手段来验证结论,提供有力数据支持。为考察除盐水电导率异常期间对热力设备腐蚀、结垢等影响程度,#2机组停运期间割受热面水冷壁管段检查,检查割管样品是否发生减薄和酸性腐蚀现象。
3.1实验仪器、在线表计通过比对和校核后排除其影响,再生用酸碱送检测试合格,设备查漏通过解列法兰、压力、水质化验(PH、DD)等参数排除生水泄漏和酸碱泄漏影响。检查值班人员再生操作过程,严格按照操作票执行,再生液浓度正常,排除人为因素。水源通过比对前三年原水全分析报告中各阴阳离子、COD、TDS、SS等含量未发现明显变化,排除水源水质波动影响。
3.2通过以上手段未能有效解决问题,我们积极联系电科院、西安热工研究院、树脂厂家、查阅技术资料、以及出现过除盐水电导率异常的兄弟电厂3家。重点从以下几个方面开展:
3.2.1系统各级出水TOC比对
通过我们同技术专家分析汇总分析认为,树脂有机物溶出率较高,进口树脂在
3.3阳树脂质检
阳床树脂按照国标DL519-2014三次取样化验发现新树脂含水率、破碎率虽然达标但呈上升趋势。
3.4阴树脂污染问题
关于阴树脂有机物污染问题,这里笔者分为水源有机无污染和阳树脂有机物溶解对阴树脂的污染。
3.4.1阴树脂污染检测:取样发现强阴树脂外观颜色升深棕色、阴树脂有机物含量弱阴:2011mg/L,强阴:1721mg/L(报废标准≤2500mg/L)、出水呈酸性。
3.4.2 阳树脂有机物溶解(TOC)污染阴树脂,已有权威机构和专家研究认为:阳树脂磺酸类有机物脱落,进入阴床后被阴树脂吸附,阴床通过反洗、复苏、再生等手段都不能将此类物质解析出来,进而影响阴树脂出水电导率,但在混床出水电导率的影响就很明显。
3.5阴树脂漏硅问题
除盐水电导率异常期间,阴床出水电导率由0.20μs/cm上升至0.80μs/cm,经常出现硅含量维持40-80μg/L的趋势运行,出水Na+由正常的4.0μg/L维持在20μg/L,虽通过复苏手段可以缓解,但不能彻底解决,另外阴、混床再生效果差,正洗和顺洗时间也由原来的30min延长至2h。查阅相关技术资料和咨询专家符合阴树脂混入阳树脂的现象。
3.6小交换柱试验和离子交换系统短接试验
3.6.1小交换柱实验结果
(1) 反渗透产水+混床,混床出水电导率0.08μs/cm;
(2) 反渗透产水+阴离子交换系统+混床系统试验,混床出水电导率0.08μs/cm;
(3)反渗透产水+阳离子交换系统+混床系统试验,混床出水电导0.30~0.70μs/cm;
(4) 反渗透产水+阳离子交换系统+阴离子交换系统+混床系统试验,混床出水电导率0.30~0.60μs/cm;
3.6.2离子交换系统短接试验
利用阳树脂擦洗罐和强弱阴树脂擦洗罐,抽空一台阳床和一台阴床树脂至擦洗罐,短接阳床、阴床,反渗透出水直接进混床试验。
(1) 反渗透产水+混床,混床出水电导率0.08μs/cm;
(2) 反渗透产水+阴离子交换系y+混床系统试验,混床出水电导率0.08μs/cm;
(3)反渗透产水+阳离子交换系统+混床系统试验,混床出水电导0.13~0.63μs/cm;
(4) 反渗透产水+阳离子交换系统+阴离子交换系统+混床系统试验,混床出水电导率0.18~0.51μs/cm;
综合前期数据分析阴树脂的污染是阳树脂破碎、降解、以及我司制水系统的运行方式等原因长期共同作用的结果。
4主因确定
4.1新换的阳树脂有机物溶解,造成除盐水电导率仪长超标,且影响机组氢电导超标和炉水PH频繁出现降低现象。另外检测除盐水TOCi值1120μg/L,表明水样有机物中存在卤素、硫等元素,会引起热力系统腐蚀,特别是“三管”腐蚀问题。
5处理措施
(1)更换阳树脂,采购技术协议按照《发电厂用离子交换树脂验收标准DL519-2014》中相关阳树脂标准,需要按照附录C离子交换树脂中有机物溶出测定方法,加测TOC和TOCi值,因此值无标准范围,需同国外同类型树脂作出比较。由于前级预处理不完善,以及在淡水期化学制水用工业净水作为水源直进阳床+阴床,加剧阴树脂有机物污染,阴树脂也一起更换。
(2)在除盐水电导率未恢复合格的阶段,通过水质分析得出:当炉水水质出现波动时,应减少除盐水补水量,减少对外供气量,通过加药和排污操作恢复各项指标在合格范围内。
(3)机组停运大修期间割“三管”分析化,重点测厚。检查汽机末级叶片积盐情况,垢样分析化验重点对比铁含量是否升高。
6结论和讨论
综上所述,通过水样离子光谱分析、TOC、TOCi检测、以及系统查漏, 小交换柱试验、水处理系统短接实验等方法从诸多影响因素中找出阳树脂有机物溶解是引起化学水处理系统电导率等其它指标异常的主因。笔者认为,因此类树脂为二次聚合产物,只有在使用过程中才会表现出来对除盐水电导率的影响,所以电厂化学再更换树脂过程中应该严格按照行业标准操作,多台设备更换时,应留足6-12个月的观察期,逐台更换,确保平稳,以免因除盐水电导率超标原因频繁引起“三管”泄漏造成停机处理等经济损失,以及电厂和树脂厂家在合同纠纷处理中的被动。因我司阳、阴床是浮动床在低流量运行时可考虑反渗透出水织锦混床来制备除盐水。
参考文献
[1]GB/T12145-2008,火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准.
[2]DL519-2014发电厂用离子交换树脂验收标准.
[3]孙琦,水汽系统氢电导率超标原因的研究[J].上海电力学院报,2007.23(1):8-11.
[4]王杏卿.热力设备的腐蚀与防护.水利电力出版社.1988
[5]龚云峰,吴春华,丁桓如,树脂溶出物在离子交换树脂上吸着行为的试验研究[J]《上海电力学院学报》.
关键词:新时期治水工程;水质改善;水环境;源头控制
中图分类号:TV212文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)08-0101-02
绍兴县境依山傍海,地形南高北低,呈“山―原―海”台阶式地貌特征。数千年来,绍兴人民在认识水、改造水、利用水的过程中,胼手胝足,历经艰辛、使古越大地成为集诸多美誉于一身的江南富庶之地。江南水乡是绍兴的特色,是绍兴的优势,是绍兴发展的不竭源泉。但绍兴县目前水环境问题已成为制约社会发展的瓶颈。针对全县水环境的现状,绍兴县委县政府作出了实施以改善水环境为核心的“新时期治水工程”的战略决策。“新时期治水工程”是全面落实科学发展观,加快构建和谐社会的需要,是解决人民群众最关心、最直接、最现实的利益问题的需要,是保障民生更幸福的一项实事工程。
一、全县水环境现状
(一)现状
绍兴县人均水资源量1271.7立方米,其中平原河网地区人均770立方米,是全省、全国平均的35%和32%。人均水资源少,而印染、热电等高耗水工业集中,水的重复利用率高达60%以上,这构成了水环境的基础条件。从新时期水利建设的三大任务看,随着2008年曹娥江大闸的建成投入运行和北部高标准海塘的兴建,绍兴县水工程防洪减灾能力增强;随着汤浦水库的建成投入运行和小舜江供水扩面工程的扫尾,全县生活饮用水问题基本得到解决;浙东引水工程的兴建也将使全县工业用水保证率得以提高。而水环境问题则成为我县水利未来发展的最突出的问题。绍兴属于典型的江南水乡,河网水质的好坏对人民生活居住环境、工业产品的提高以及发展江南水乡旅游业关系密切。从2005年开始,绍兴县开展以“三清一护”即(清水、清面、清底、护岸)为主要内容的“清水河道”建议,取得了一定成效。同时,通过污染控制和污水收集处理,三类污染企业的工业污水收集处理率达到90%以上。但目前河网水质不尽如人意,全县河网多数时段水质均属于V类和劣V类,连山区镇也出现总氮、总磷超标,水环境形势与经济强县的地位不相称,迫切需要采取治理对策。
(二)河道水体污染源分析
1.工业对河道水体的污染仍很严重,是影响我县水质的主要污染源。由于产业结构的原因,特别是印染业高度集中,使我县成为全省乃至全国污染源比较密集的地区之一,印染废水占全国印染业的三分之一。工业污染对我县水体的影响日积月累,造成水体质量下降。水体及河道污泥中有毒有害物质在全县大部分地区不同程度的存在,水生动植物大量消失,甚至灭绝,水环境需要很长时间才有可能得到修复。同时,由于我县企业点多面广,工业废水无法全部进入外排管道,根据审批的取水量统计,2007年我县工业用水量为3.4亿吨,而工业污水的入网量只有2.15亿吨,也就是说至少还有1.25亿吨的工业废水未经处理直接进入了河道。
2.生活污染量大面广,是影响我县水体的重要污染源。我县常住人口将近70万、流动人口近60万,排泄、洗涤和餐饮及三产服务企业产生的生活污水数量巨大,且绝大部分被直接排入河道,已经是我县目前水体污染,特别是水体富养化的重要污染源。
县城柯桥虽然其生活污水的收集处理主管网已经健全,但目前建成区的生活污水的集中处理率也只有70%,还有大量的生活污水流入河道。集镇生活污水的集中收集处理工作才刚刚起步,而农村的生活污水集中收集处理率更低。目前只有创建成功生态村的31个村的部分生活污水采用集中厌氧化处理,其余300多个村的绝大部分的生活污水都被直接排入河道。
垃圾填埋场存在二次污染隐患。镇级的垃圾填埋场,因范围小、围护差,如管理不善、长期积累,将变分散污染为集中污染,短期污染为长期污染。
3.农业污染也是一个不可忽视的污染源。局部地区畜禽养殖污染问题较为突出。2007年全县生猪饲养量达53.58万头,全县现有万猪场4个,千猪场29个,和大量的百猪场,存栏猪达20万头。目前只有4个万猪场、2个千猪场建了沼气处理设施,但也存在猪舍简陋,雨污不分和沼液泄漏等污染水环境的问题。沿河养鸭是我县的传统养殖方法,全县年产170多万羽鸭的粪便绝大部分直接排入河道,特别是安昌等蛋鸭养殖基地,污染更为集中。
水产养殖投喂饲料造成水体富养化,2007年全县养殖水产86476亩,其中外荡41820亩,稻田18672亩,山塘水库4955亩,温室59000平方米,外荡养殖珠蚌11270亩,养殖鱼类30550亩。外荡水产养殖特别是珍珠蚌养殖投喂饲料,直接影响水质造成水体营养化。
农业面源化肥农药残留也对水体造成一定的污染,2007年全县实际种植耕地20多万亩,使用化肥8150吨(其中氮肥3600吨,磷肥440吨,钾肥2110吨,复合肥2000吨),农药150吨,虽然种植面积不大,农药量也不多,但残留的化肥农药也不可避免地有一些进入河道。
另外,河道淤泥大量沉积污染水体,既减少河道的蓄水量,淤泥中的有毒有害物质又会长期污染水体。
二、实施以改善水质为中心的“新时期治水工程”的建议
如何做好从源头上控制治理水污染工作,确保新时期治水工程有实效,笔者认为分解落实责任是关键,源头控制是根本,科学治理是出路。
(一)建立平原河网水质监测和考核评价体系
“新时期治水工程”目标很明确,即获得“清水”。但如何做才能实现“清水”目标却是一个大难题。一方面,由于河水的流动性,我县的治水行动会受到相邻县市水环境状况的制约。另一方面,由于污染源点多面广,河网水浅流动性差,纳污能力远远跟不上污染强度,因此必须创新举措,首要就是建立全县平原河网水质监测和考核评价体系。心理学告诉我们,解决问题的前提条件是发现问题并确认问题的性质和原因,进而采取相应的对策。建立平原河网水质监测和考核体系的主要做法是对每一镇(街道)设定多个水质监测点,每月一次定点采集水样进行化验,取得水质化验数据。这些数据主要有四方面的作用:一是可全面了解各镇(街)水质状况,从中发现污染严重的黑点和新增污染源,并通过综合分析,出具每月一次水质分析报告,列出各水质污染严重的黑点,供领导决策和镇(街道)及有关部门进行集中整治;二是水质数据可作为对镇(街道)新时期治水工程建设成果的考核依据,简单明了,通过水质监测辅以考核指标来分解落实各镇(街道)治理责任;三是通过对数据的结累和分析,可以初步了解掌握平原河网主要污染物的类型及其分布,为制定科学的治理方案提供依据。
(二)加大监督力度,从源头整治工业、生活和农业污染
平原河网水质污染的根本原因是污水排放量大于河道的纳污能力,减小污染排放量是源头治理河网水质的关健性措施。对此,一是政府应建立健全平原水质管理和执法体系,通过水质监测,发挥镇(街)环保站的作用,同时充分利用河道清草专业队人员,作为水质管护的情报员和监测员;二是打防结合制止偷漏排工业污水的行为,政策上可以考虑采用排污费价格调节政策。即对企业一年内不发生偷漏排污的,其排污入网费用可降10%,由政府补贴,而当年发生偷漏排污水行为的,则其排污入管费提高10%,以后每发生一次再增加10%,直至企业不能承受而关闭,使偷漏排污水的企业在经济上得不偿失;三是要下大力气推进生活污水和垃圾治理工作。结合新农村建设和城镇拆迁改造,大力推进集镇生活污水和垃圾收集清运工作,农村采取集中和分散厌氧化处理,对现有镇一级垃圾填埋场,要采取有效措施,有条件进入县垃圾填埋场的鼓励其关闭,没有条件的也要加以焚烧处理或增深及除漏设施,减少二次污染;四是切实解决农业养殖污染的重点问题。切实抓好畜禽排泄物污染的治理,加快养殖场的沼气改造,大中型养殖场沼气处理后的污水难以就地无害化处理的,必须进外排管网,合理布局种殖、沼气和种植循环利用的模式,用生态的方法消化养殖污染和生活污染,沿河养鸭场应严格控制和监管,并鼓励池塘养殖和圈养。鼓励池塘养殖水产,以减少二次污染。外荡养殖珍珠蚌要合理规划,适度适量控制投喂。外荡养鱼应以淡放为主,并多养滤食性鱼类。切实推广应用测土配放,科学使用化肥和农药,控制农业面源污染。
(三)探索引水活水措施,改善河网水环境
引水冲污是目前治理河网水污染的有效手段。我县平原河道正常水位在黄海3.93米,警戒水位为黄海4.33米,在曹娥江大闸未建时,通过三江、马山等六座排涝闸向曹娥江排涝泄洪。曹娥江大闸建成后将带来三个问题:一是曹娥江正常水位3.90米,与我县平原河道水面基本持平,由于落差降低,水的流动性降低;二是我县六座排涝闸,在曹娥江大闸建成后都将成为内河节制闸,失去了平原河网水位调控的主动权;三是曹娥江大闸是浙东引水工程的组成部分,曹娥江大闸建成后,曹娥江将向宁波地区调水,我县河道的污水就不能通过曹娥江排放,对此提出三条具体建议:
1.在我县滨海建造一座面向钱塘江的排涝闸,其排涝规模应不小于原进入曹娥江的六座排涝闸的排量总和。既可补充平原河网通过曹娥江大闸排捞之不足,又可通过活水改善平原水环境。目前,该排涝闸正在兴建中,预计到2009年7月中旬可投入使用。
2.抓紧实施绍兴县防洪排涝河道整治一期工程。我县北部的安昌、钱清、齐贤、马鞍等镇,地势较低,污染企业较多,河网水质较差。这部分水如进入曹娥江,必然对浙东引水工程效益产生影响。通过实施绍兴县防洪排涝河道整治工程,可有效解决我县北部平原水质较差的现状。
3.拓宽思路,科学整治河道。科学砌筑河道岸坡。城区、集镇、村庄内的河道可以用石砌筑,但宜梯级和亲水、不宜勾缝。田间河岸宜种植树木和水生植物护岸为好,既能绿化美化,又可为水生动植物繁衍生息创造条件。
岸边适当种植水葫芦等水生植物和建水上浮床,用生态的办法净化重要水域,同时也为鱼类等水生动物提供饵料和繁殖环境。
一、公路工程地质勘察内容
1.路线工程地质勘察。主要查明与路线方案及路线布设有关的地质问题。选择地质条件相对良好的路线方案,在地形、地质条件复杂的地段,重点调查对路线方案与路线布设起控制作用的地质问题,确定路线的合理布设。
2.路基、路面工程地质勘察。在初勘、定测阶段,根据选定的路线位置,对中线两侧一定范围的地带,进行详细的工程地质勘察,为路基路面的设计与施工提供工程地质和水文地质资料。
3.桥涵工程地质勘察。按初勘、详勘阶段的不同深度要求,进行相应的工程地质勘察,为桥涵的基础设计提供地质资料。一是对各比较方案进行调查,配合路线、桥梁专业人员,选择地质条件比较好的桥位;二是对选定的桥位进行详细的工程地质勘察,为桥梁及其附属工程的设计和施工提供所需要的地质资料。
4.隧道工程地质勘察。隧道多是路线布设的控制点且影响路线方案的选择。通常包括两项内容:一是隧道方案与位置的选择,包括隧道与展线或明挖的比较;二是隧道洞口与洞身的勘察。
5.天然筑路材料工程地质勘察。筑路材料勘察的任务是充分发掘、改造和就近利用沿线的一切材料对分布在沿线的天然筑路材料和工业废料,按初勘和详勘阶段的不同深度进行勘察,为公路设计提供筑路材料的资料。
二、报告的编制程序
1.外业实物工作量的汇集、检查和统计。此项工作应于外业结束后即进行。首先应检查各项资料是否齐全,特别是试验资料是否出全,同时可编制测量成果表、勘察工作量统计表和勘探点(钻孔)工程地质平面图。
2.对照原位测试和土工试验资料,校正现场地质编录。这是一项很重要的工作,但往往被忽视,从而出现野外定名与试验资料相矛盾,鉴定砂土的状态与原位测试和试验资料相矛盾。
3.对整个报告进行框架结构规划。由于公路工程地质有其特殊性,属于多专业合作工程。因此,对整个报告提前进行整体框架结构规划是十分必要的。
4.编绘钻孔工程地质综合柱状图。柱状图中标明各层的地质年代、成因类型、承载力基本容许值、摩阻力标准值和地下水位及地质描述。
5.划分岩土工程地质层,编制分层统计表,进行数理统计。地基岩土的分层恰当与否,直接关系到评价的正确性和准确性。因此,此项工作必须按地质年代、成因类型、岩性、状态、风化程度、物理力学特征来综合考虑,正确地划分每一个单元的岩土层。另外应注意,工程地质层的划分,不是越细越好,当然也不是越粗越好,除了遵循一般的划分原则之外,还应结合工程对象进行划分。在正确划分出工程地质层后,编制分层统计表。最后,进行分层试验资料的数理统计,查算分层承载力。
6.编绘工程地质纵断面图和其他专门图件。公路工程地质纵断面图是公路工程地质勘察报告的重要组成部分,对公路工程的设计和施工有着重要意义。
7.编写工点工程地质勘察报告。按以上顺序进行工作可减少重复,提高效率;避免差错,保证质量。
8.编写全线工程地质总说明书。总说明书是报告的核心框架,它全面地分析了整条路线的工程特征,是设计人员掌握全线地质情况的指南。
三、全线工程地质总说明书论述的主要内容
一个完整的全线工程地质总说明书应由下面几部分组成:
1.前言:要叙述工程概况、勘察的目的和任务,勘察依据、勘察的方法和完成的工作量。本部分重点要注意的是:公路的等级,勘察所属阶段,编制报告所使用的规范、规程一定要保证是现行版本,已经废弃的规范不能作为勘察依据。
2.工程地质条件:自然地理、气象和水文条件、地形地貌、区域地质构造、区域地层岩性、工程地质分区。地震活动性和抗震设计主要参数、沿线不良地质和特殊性岩土问题、水文地质特征。
3.岩土的主要物理力学指标:本部分主要是把整条路线的岩土参数,按照岩土形成时间、成因及性质进行数据分类统计分析,然后依据分析结果对各类岩土进行概括性评价。
4.工程地质评价:包括勘区稳定性和适宜性的评价、重点工点工程地质评价和路线方案评价。对于路线方案的比较,主要根据各路线方案所经地区的地质情况的差异进行比较分析,最终推荐出地质情况相对较好的路线方案。
5.沿线天然筑路材料:取土场要依据有关规范的要求,根据土料强度CBR、含水率W、液限WP、塑性指数Ip等参数对料场质量进行评述。
6.结论及建议:结论是勘察报告的精华,一般包括以下几点:(1)区域地质构造单元、地震参数和建筑适宜性的评价;(2)勘区不良地质、特殊性岩土的分布及地质灾害对工程影响的大小;(3)重要构筑物的地基情况、基础形式及其他处理措施;(4)勘区内的地下水及地表水的腐蚀性评价;(5)路线方案的评选;(6)其他需要专门说明的问题。
7.附表及附图:全线工程地质总说明书的附表和附图主要包括:完成工程量一览表、地震液化判别计算表、水质评价表、水质分析报告、路基分段说明表、不良地质地段表、区域地质构造图、路线工程地质平面图、路线工程地质纵断面图、取土场工程地质柱状图、路基工程地质柱状图等。
四、工点工程地质勘察报告的内容
应根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等具体情况确定,主要包括以下内容:
1.拟建工程概述,介绍拟建构筑物的地理位置、中心里程和规模。
2.勘察方法和勘察任务布置,介绍本工点所使用的勘察手段及布设工作量的多少。
3.地质地貌概况,应从以下三个方面加以论述:(1)地质结构。主要阐述的内容是:地层(岩石)、岩性、厚度;构造形迹,路线所经地区的构造状况,构造与线路关系及影响程度;岩层中节理、裂隙发育情况和风化、破碎程度;(2)地貌。包括勘察场地的地貌部位、主要形态、次一级地貌单元划分;(3)不良地质现象。包括勘察场地及其周围有无滑坡、崩塌、塌陷、潜蚀、冲沟、地裂缝等不良地质现象。
4.地基岩土分层及其物理力学性质,这一部分是工点工程地质勘察报告着重论述的问题,为工程地质评价、基础类型和地基处理方案建议提供基础数据。下面介绍分层的原则和分层叙述的内容:
(1)分层原则。土层按地质时代、成因类型、岩性、状态和物理力学性质划分;岩层按岩性、风化程度、物理力学性质划分。厚度小、分布局限的可作夹层处理,厚度小而反复出现可作互层处理。
(2)分层编号方法。常见三种编号法:第一,从上至下连续编号,即①、②、③……层;第二,土层、岩层分别连续编号,如土层Ⅰ-1、Ⅰ-2、Ⅰ-3……岩层Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅱ-3……第三,按土、石大类和土层成因类型分别编号。如某工地填土1;冲积黏土2-1、冲积粉质黏土2-2,冲积细砂2-3;残积可塑状粉质黏土3-1、残积硬塑状粉质黏土3-2;强风化花岗岩4-1,中风化花岗岩4-2,微风花岗岩4-3。目前,大多数分层是采用第一种方法,并已逐步地加以完善。总之,地基岩土分层编号、编排方法应根据勘察的实际情况,以简单明了,叙述方便为原则。
(3)分层叙述内容。对每一层岩土,要叙述如下的内容:
分布:通常有“普遍”、“较普遍”、“广泛”、“较广泛”、“局限”、“仅见于”等用语。
埋藏条件:包括层顶埋藏深度、标高、厚度。
岩性和状态:土层,要叙述颜色、成分、饱和度、稠度、密实度、分选性等;岩层,要叙述颜色、矿物成分、结构、构造、节理裂隙发育情况、风化程度、岩心完整程度;裂隙的发育情况,要描述裂隙的产状、密度、张闭性质、充填情况;关于岩心的完整程度,除区分完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎外,还应描述岩心的形状,即区分出长柱状、短柱状、饼状、碎块状等。
取样和试验数据:应叙述取样个数、主要物理力学性质指标。对叙述的每一物理力学指标,应有最大值、最小值、平均值和经数理统计后的修正值。
原位测试情况:包括试验类别、次数和主要数据。也应叙述其最大值、最小值、平均值和经数理统计后的修正值。
承载力:据土工试验资料和原位测试资料分别查算承载力基本容许值和摩阻力标准值。
5.地下水简述:地下水是决定场地工程地质条件的重要因素。报告中一般涉及有关地下水的参数有:(1)地下水埋藏条件:是孔隙水,或是裂隙水,或是岩溶水;是承压水,或是潜水,或是滞水,或是层间水,含水岩组的岩性,渗透性大小空间分布特征。(2)地下水的动态:水位水量随年度、季节等时段的变化规律和幅度大小,水质变化情况,径流方向的变化。(3)补径排条件:补给区在哪,补给量多大,补给范围多大;径流区在哪,径流量多大,径流方向如何;排泄区在哪,排汇量多少。(4)水质特征:一般性指标,腐蚀性指标,特殊指标(如矿泉水)。
6.场地稳定性和适宜性的评价:场地稳定性评价主要是选址和初勘阶段的任务。应从以下几个方面加以论述:(1)场地所处的地质构造部位,有无活动断层通过,附近有无发震断层;(2)地震基本烈度,地震动峰值加速度;(3)场地所在地貌部位,地形平缓程度,是否临江河湖海,或临近陡崖深谷;(4)场地及其附近有无不良地质现象,其发展趋势如何;(5)地层产状,节理裂隙产状,地基土中有无软弱层或可液化砂土;(6)地下水对基础有无不良影响。报告对场地稳定性作出评价的同时,应对不良地质作用的防治,增强建筑物稳定性方面的措施提供建议。
7.其他专门要求,论述的问题对于设计部门提出的一些专门问题,报告应予以论述。
8.结论与建议。一般来说,上列概述、地基岩土分层及其物理力学性质、地下水简述和结论与建议等四项,是每个勘察报告必须叙述的内容。总之,要根据勘察项目的实际情况,尽量做到报告内容齐全、重点突出、条理通顺、文字简练、论据充实、结论明确、简明扼要、合理适用。
9.对于公路工程中的收费站及服务区的勘察及报告编写,属于工业与民用建筑范畴,要依据现行版的《岩土工程勘察规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑地震设计规范》和其他相关规范。
五、工程地质图表编制要点
1.综合工程地质平面图,在总说明中的附图,要求提纲契领,应纲要性标出各种工程地质现象,或可作专门图件,不能图省事以“路线工程地质平面图”来替代“综合工程地质平面图”。
2.勘探点平面布置图,勘探点平面布置图是在地形图上标明工程构筑物、各勘探点、各现场原位测试点以及勘探剖面线的位置,并注明各勘探点、原位测试点的坐标及高程。该图应在较大比例尺的工程地质图上进行编制,地形地貌复杂时应专门作测绘工作。
3.钻孔柱状图,反映场地的地层变化情况,在图上应标明地层代号、岩土分层序号、层底深度、层底标高、层厚、地质柱状图、钻孔结构、岩心采取率、岩土取样深度和样号、原位测试深度和相关数据。在柱状图的上方,应标明钻孔编号、里程、坐标、孔口标高、地下水静止水位埋深、施工日期等。柱状图比例尺一般采用整比例,如1∶100或1∶150。
4.工程地质剖面图,此图是作为地基基础设计的主要图件。其质量好坏的关键在于:剖面线的布设是否恰当;地基岩土分层是否正确;分层界线,尤其是透镜体层、岩性渐变线的勾连是否合理;剖面线纵横比例尺的选择是否恰当。理论上剖面比例尺的选择,应尽量使纵、横比例尺一致或相差不大,以便真实反映地层产状,但由于公路工程中的构筑物一般呈条带状,如大中桥等,致使纵、横比例尺一般相差较大,一般横比例尺采用(1∶2000),受报告篇幅影响,纵比例尺一般采用(1∶200)~(1∶500),具体比例要按钻孔的深度而定。在剖面图上,必须标上剖面线号,如6-6′或F-F′。剖面中各孔柱,应标明分层深度、钻孔孔深和岩性花纹,以及岩土取样位置及原位测试位置和相关数据。在剖面图旁侧,应用垂直线比例尺标注标高,孔口高程须与标注的标高一致。剖面上邻孔间的距离用数字写明,并附上岩性图例。
5.土工试验成果表,主要有抗剪强度曲线、压缩曲线等,一般由土工试验室提供。
6.现场原位测试图件,包括载荷试验、标准贯入试验、重型动力触探试验、十字板剪切试验等的成果图件。
7.桩基力学参数表,如果建议采用桩基础,应按选用的桩型列出分层桩周摩擦力,并考虑桩的入土深度确定桩端土承载力。除上述附表之外。有的分层复杂时,应编制地基岩土划分及其埋藏条件表。
8.其他专门图件,对于特殊地质条件及专门性工程,根据各自的特殊需要,绘制相应的专门图件等。
【关键词】岩土工程;勘察;问题;措施
一、前言
岩土工程是一项整体性的工程地质调查,调查和试验是利用各种手段和方法,对施工现场的调查,以确定地质条件下的自然地质环境各种建筑物和建筑施工的影响分析,岩土工程勘察提供地质勘探结果和岩土工程参数的设计,建设,是建设工程的重要环节。对安全的基础设计相关的岩土参数,和经济上的可行性。环节严格按照有关规范执行,同时结合地区经验,才能保证勘察结果的准确性。
二、岩土工程勘察概述
(一)岩土工程勘察的定义
岩土工程勘察是一个编制文件的勘探活动,主要是根据施工要求,在施工现场进行了分析,评价,确定其地质,和周围的环境特征的岩土工程条件。
(二)岩土工程勘察的相关分析
根据不同对象的调查分为铁路工程勘测,港口工程,桥梁工程,公路工程,工业建筑工程,民用建筑工程测量工程测量、水利水电工程、水利水电工程是指水电站和水利建设的勘察。由于铁路工程,港口工程,桥梁工程,公路工程测量的高度重视,且需要的投资成本高,所以这些工程的所有国家分别制定各自的开发标准,技术标准和法规,且这些工程测量称为工程地质勘察,所以说主要用于建造医院,学校,住宅建筑,工业建筑,地基处理,基坑,边坡,路堤工程勘察,或架空线应用于岩土工程勘察。
三、岩土工程勘察中存在的问题
(一)勘察依据准备阶段不足
设计意图明确,才能有的放矢地合理布置工作量,解决工程设计和施工中的岩土工程问题。《岩土工程勘察规范》(GB50021 -2001)明确规定详勘时应“搜集附有坐标和地形的建筑总平面图,建筑物的性质、规模、荷载、结构特点,基础型式、埋置深度、地基允许变形等资料”。但不少勘察报告前期资料收集不全,拟建工程的结构形式、规划地坪标高、勘探点坐标等情况不清,设计单位的勘察技术要求缺乏。对涉及公众利益方面的安全、环境环节不够重视,忽视对工程场地原有地形地貌、不良地质作用及地质灾害调查。
(二)勘探工作量及测试取样分布欠缺
实际操作中不按规范要求布设计勘察点的情况十分普遍,甚至于在建筑物周边、角点没有勘察点,孔距超规范、孔深不合要求。GB50021-2001对不同建、构筑物的勘察间距、勘探点的数量、位置及深度布置都有明确规定。如桩基勘察达不到GB50021 -2001第4.9.2和4.9.4的规定;对需要进行建筑场地和液化判别的勘探孔孔深达不到深度要求;测试、取样孔小于勘探孔的1/3;测试取样达不到强制性条文规定。一些勘察企业在承担业务时,不按《原状土取样技术标准》(JGJ89-92)进行,只求满足取样或测试6件(次)的低层次要求。根本不考虑测试、取样的代表性和均匀性。对软弱下卧层不进行取样分析,甚至于为表面上满足不少于6件(组)的要求而将应当分层的层位加以合并,这样的勘察结果的合理性自然值得推敲,对设计的影响显而易见的。
(三)勘察测试手段、方法不当
对勘探装备、勘探手段、取土器规格、取样方法的适宜性和合理性缺乏了解。如对静力触探装备不定期标定、贯入速率控制不严,甚至单纯采用静力触探来取代全部勘察工作;圆锥动力触探试验不连续、不提供综合修正结果;没有清除孔底废土就进行标准贯入试验,原位测试结果与现场鉴别及土工试验成果相悖的情况时有出现。岩层中钻进时,无岩芯取率、无法了解其钻探效果等。
(四)土工试验及岩土参数选择
土是自然历史的产物,是由固、液、气组成的三相松散性材料,土质变化错综复杂。土工试验是岩土工程勘察的重要内容。GB50007-2002实施以后,土地试验的重要性被推向了新的高度。由于岩土的不均匀性和各向异性,试验仪器和操作方法的差异性及试验人员自身的素质问题,测试结果失真难以避免。故加强土工试验问题和试验成果的综合分析必不可少,这样才可能避免相关指标间的矛盾,更好地了解岩土的差异性,客观的评价地基土的强度变形特性。对试验成果根本不进行分析评价,仅仅作为附表附在勘察报告后,甚至勘察报告提供的有关参数与试验成果南辕北辙。常见的问题有:一是:在提供岩土性状参数时一概以平均值以蔽之;二是:原位测试结果与土工试验成果确定的岩土性状、状态强度相悖的现象时有出现而不究基原因;三是:参数统计时对相关联参数如c与Φ、Es 与a1-2样本数往往不一致。四是:根据岩土参数确定的地基土强度往往与推荐的结果不符;五是:提出地基承载力指标时不了解容许承载力和极限承载力的内涵。
(五)岩土分类、描述不详细
勘察报告中岩土分类、描述与相关分析测试结果不一致的现象比较突出。文献⑴在第3.2、3.3款中增加了岩石完整性分类和对粘性土,粉土的光泽反应、摇震反应、干强度和韧性描述,弥补了其它鉴别方法的不足⑸。规范岩土描述,《土的分类标准》(GBJ145-90)⑸和国外通用技术标准⑹均有介绍。但作为勘察第一手资料,已严重影响到勘察成果的质量,甚至导致错误性结论。
(六)岩土工程分析评价不全面和深入
地下水的埋藏条件是地基基础设计和基坑设计施工十分重要的依据,地下水位的升降变化对基础影响极大。规范要求“查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度”,“判定水和土的腐蚀性”,并对地下水的勘察要求、水文地质参数的测定、地下水作用的评价作了详细规定。在施工图审查中,勘察单位对地下水的类型分析含糊,对多层地下水没有严格不分层观测地下水位,往往以混合水位替代,水样的分析数量不足,水质分析报告中不注明地下水的类型、腐蚀性评价不考虑环境类型和地层渗透性影响;对近年地下水的变化幅度,历史最高水位、最低水位更是避而不谈。对需要施工降水或隔渗工程不进行水文试验。
四、岩土工程存在问题的解决措施
(一)加大对勘察队伍的管理
有效监管为确保岩土工程勘查工作富有成果、有效,要加强对项目的勘察纲要与合同的日常审查与监管。在实际的岩土工程勘查中,如有必要,聘请祥光监理部门负责监督,避免出现不规范作业、编制虚假记录、不按相关规定布孔等行为现象的发生。同时,加强对勘察报告的审查工作,工作重点可放在对施工场地的稳定性评价、施工建议、勘察结论等。
(二)加强技术人员的专业化发展
我国的岩土工程勘察正需要大量理论与经验兼有的人才,进一步提高岩土工程勘察工作的成效。因此,加强勘查技术人员的专业技能的培训,减少勘察活动中的违规行为,提高勘察成果的科学性,为工程建设打下坚实基础。对地区勘察给予足够的重视。我国地域广阔,地质复杂,加强对现场的勘查工作显然不够。同时应做好周边环境条件的调查了解,为后续工作提供充足依据。
五、结束语
岩土工程勘察对经济的发展和人民生活水平的提高至关重要,以及建筑施工方案的选择也是如此,加强对相关人员的素质要求,制定好相应的法律法规,对做好岩土工程勘察工作意义重大,对我国的岩土工程勘察事业也有积极促进作用。
参考文献:
【关键词】 多向水泥砂浆搅拌桩地基加固复合地基处理工艺创新
中图分类号:TQ172 文献标识码: A
1 工程概况
1.1 设计情况
新建吉(林)图(门)珲(春)铁路工程JHSIII标段位于吉林省敦化市境内。其中DK139+075~DK141+853.4段路基地基处理设计为多向搅拌水泥砂浆桩复合地基加固。设计情况为:桩径500 mm,桩间距为1.30 m,桩长2.77~11.63 m,正三角形布置,单桩复合地基承载力特征值不小于180 kPa。采用Po42.5 号矿渣硅酸盐水泥,要求掺入水泥量不少于被加固湿土重量的12~20%。水泥砂浆的水灰比为0.55~0.7,灰砂比为0.4~1:0.65。
1.2 工程地质及水文情况
1.2.1 地形、地貌
该段沿线地貌主要为丛林和耕地,总体地势较为平坦,个别地段有起伏。
1.2.2 工程地质
本工区沿线地层主要有第四系全新统冲洪积粉质黏土、残坡积粉质黏土、细圆砾土、粗圆砾土,敦化盆地内有第四系上更新统马连河玄武岩、第四系下更新统白金玄武岩等地层存在,河谷及盆地范围内局部存在软弱土层。
1.2.3 水文情况
地表水:附近水塘零星分布。地下水:主要是基岩裂缝水,含水量小,勘察时地下水稳定水位埋深0.7-9.8m,根据水质分析报告,本段地表水、地下水对混凝土结构均无侵蚀性。
2 施工方法及创新点
2.1 施工方法
2.1.1室内配合比试验
在施工多向水泥砂浆搅拌桩复合地基前先做试验桩,做试验桩前先做桩体材料的配合比试验: 采集该工点土样,当存在成层土时应采集各层土土样,至少应采集最软弱层土样,进行室内配比实验,测定各水泥砂浆试块不同龄期、不同水泥、砂掺入量的抗压强度,找出满足设计要求的最佳水灰比及水泥、砂的掺量。要求水泥砂浆桩试块( 边长7.07 cm立方体) 无侧限抗压强度不小于2.5 MPa。配制的灰浆应流动性好、便于泵送、喷搅。根据工程需要取施工现场的土样在实验室做7d龄期的水泥砂浆搅拌桩配合比,共做了三组砂浆桩桩体配合比,经综合分析比较选定配合比方案。
2.1.2 成桩工艺试验
利用室内水泥土配比试验结果,选择有代表性的地段进行现场成桩工艺试验,检验成桩效果,以确定满足设计要求的施工工艺和施工参数。达到规定的龄期后,在试验桩竖向全长钻芯取样,检查桩身密实度、强度,试桩数量不少于3根。
2.1.3 施工工艺
(1)清理、整平场地。
(2)测量放设桩位。
(3)搅拌、喷浆下沉: 启动搅拌机,使其钻杆沿导向架向下搅拌切土,同时开启送浆泵向土体喷水泥浆( 水泥砂浆) ,此时内外钻杆上的叶片同时正反向旋转搅拌直到设计深度。
(4) 达到预定设计深度后,在桩端就地持续喷浆搅拌30 s 以上,使桩端水泥( 砂) 浆土充分搅拌均匀( 下沉喷浆为总浆量的80%以上) 。
(5) 搅拌、喷浆提升: 此时喷浆目的是为了避免喷浆口被堵塞,同时多向搅拌桩机钻杆上叶片正反向旋转,继续搅拌水泥土。
(6) 搅拌完毕: 搅拌、喷浆提升到地表或设计标高,完成单根多向搅拌水泥( 砂浆) 土桩的施工。桩头应原位搅拌不少于2 min,进行磨桩头。
(7)施工参数选择:
1)下钻钻进速度0. 8 m /min,转速60~130 r /min。喷浆量≥58 L /m,下钻喷浆量占总浆量的80% 以上。
2)提升速度1. 2 m /min,转速80~140 r /min。喷浆量≤20 L /m,提钻喷浆量占总浆量的20% 以下;浆喷压力为0. 4 ~ 0. 6 MPa。
3)配合比:严格按设计配合比拌制浆液,施工应根据浆液浓度、泵送情况实施调整配合比。
(8)施钻程序示意图如图1。
图1 多向搅拌水泥砂浆桩施钻流程
2.1.3 试验检测
(1)成桩7天后,按规定的检测频率,采用浅部开挖桩头,深度超过停浆面以下0.5m,目测桩身完整性,测量成桩直径。
(2)成桩28d后,按规定的检查频率,在每根检测桩桩径方向1/4处、桩长范围内垂直钻芯,观察其完整性、均匀性,拍摄取出芯样的照片。在桩体的芯样上每隔2m试件做无侧限抗压强度试验,要求不小于设计值(本工程要求不小于1.5MPa)。钻芯后的孔洞采用水泥砂浆灌注封闭。
(3)成桩28天后,按规定的检查频率,做单桩复合地基载荷试验,要求单桩复合地基承载力不小于设计值(本工程要求不小于180KPa)。
2.2 工艺创新点
2.2.1 加固效果良好
通过与普通水泥搅拌桩比较,多向搅拌水泥砂浆桩在多方面优点显著,详见表1。
表1 普通水泥搅拌桩与多向搅拌水泥砂浆桩对比表
序号 项目 普通水泥搅拌桩 多向搅拌水泥砂浆桩
1 机械 钻杆轴数 单轴 内外同心双轴
钻头叶片数 4片 8片
喷嘴位置 底部第一层叶片 底部第二层叶片中间
搅拌方向 单向搅拌 正反双向搅拌
搅拌提升装置 旋转与下钻提升速度联动,速度成正比,地质土层多变需及时换挡否则容易憋钻,对桩机损害较大 采用无级调速电机,旋转与下钻提升速度分离,可以根据地质土层软硬及时调节,减少换挡次数,保护桩机设备
浆液输送设备 单缸柱塞泵喷浆压力小于1MPa,输送距离小于100米 柱塞式双缸砂浆泵,工作压力1~4MPa,输送距离400米
2 材料 使用材料、桩体强度 水泥、水,桩身强度低 水泥、水、砂、外掺剂。掺砂后桩身强度大副度提高,并可节约一部分水泥。当地下水有侵蚀作用或土壤有机质较高,可掺粉煤灰、化学添加剂、生石膏等。
3 工艺 喷浆搅拌 二喷四搅,需复搅,人为干扰多 仅二喷二搅不需复搅,人为干扰降低
搅拌均匀性 单向切土搅拌土体与水泥浆不能充分搅拌均匀 正反双向切土搅拌反复揉搅使得土体与水泥砂浆充分搅拌,均匀性较高
4 加固效果 强度、桩身连续性 桩身强度低,软硬不均,有效加固深度一般不超过12m 桩身强度较高,桩体连续性好,加固深度可达20m
5 效能 施工效率 搅拌行程桩长*4,日产量约400米 搅拌行程桩长*2,节约1倍施工时间,日产量可达700米
2.2.2 机械设备改进
多向水泥( 水泥砂浆) 土搅拌桩机是针对常规水泥土搅拌桩施工中存在的问题,选择先进的成桩设备。本工程机械设备充分利用PH-5型大扭矩成桩机械作为机架,由武汉高铁桩工科技有限公司研发的多项专利技术集于一身,并对原设备进行改进而形成的一种新产品。改进后的桩机克服了单向单轴常规搅拌不均匀、浆液上冒、桩体强度低等缺陷,桩体强度大幅度提高。该种桩机的主要特点:
(1)专利传动箱。其内部结构主要为齿轮和轴承装置,主电机传到外钻杆的扭矩通过传动箱分解到内钻杆,并形成与外钻杆旋转方向相反的扭矩实现多向搅拌。工艺巧妙,受力合理,重量轻,安装操作简单。
(2)多功能钻头。通过特制钻杆接头与内、外钻杆连接,安装方便可靠。钻头叶片倾角近水平向,有利于定心和搅拌。内钻杆叶片设有喷浆孔,分浆均匀,便于对土体和水泥浆充分搅拌。材质采用高强耐磨合金钢精铸而成,锋利耐磨,进尺快,硬土层和黏土层都能达到较好的成桩效果。
(3)专利扶正器。在施工长桩时,因塔架超高,施工时钻架和钻杆晃动很厉害,具有安全隐患,桩体垂直度也达不到设计要求,影响桩身质量。为了克服上述缺陷,扶正器结合搅拌桩施工特点,充分研究晃动原因,开发出的专利产品,经现场实践,桩机平稳性明显改善。
(4)安装单独无级调速电机,控制下钻加压与提钻。下钻提升钻杆速度从0. 3 m /min 到2. 7 m /min 之间实现无级调速,调节轻便、快捷,实现了下钻提升与钻杆旋转速度分离。
(5)大转盘主动力独立传动结构45 kW电机五档变速箱正反档变速箱传动轴大转盘外钻杆 ( 外钻头)传动箱内钻杆( 内钻头)。
(6)钻速与提速分离,确保成桩质量。较硬地层钻进、提钻和搅拌均可随意调速,大大降低了机手的劳动强度。简化了复杂传动机构的操作程序,简便、省时、省力、维修费用低、工作效率高。
2.2.3 工艺改进方向
根据不同地质情况、上部荷载大小、成桩机械特点及荷载在地基中的传递规律,采用加芯水泥土桩、长短桩、疏密桩、变截面桩、水泥土桩加塑料排水带等不同桩基共同承担荷载。可研究开发的多向水泥( 水泥砂浆) 土加芯搅拌桩,结合搅拌桩、刚性桩、长短桩、多向喷射灰砂桩等加固技术。几种工艺组合扬长避短,可实现搅拌桩与芯桩作业同步进行,施工简单,桩体受力更趋合理,桩身强度提高2~10倍,大大提高工作效率。
3 质量保证措施
(1)钻机就位必须准确,其孔位偏差≤50 mm,钻杆垂直度偏差≤1%。钻机开钻前,现场施工员必须进行检查,及时调整。
(2) 施工前应认真检查相关设备及管路系统。设备的性能应满足设计要求。管路系统的密封必须良好,管道必须畅通。
(3)制备好的浆液不得离析,泵送必须连续,水泥砂浆应采用二次搅拌工艺。搅拌顺序为:向搅拌桶里注入固定量的水,边搅拌边掺入水泥,依次加入砂子,搅拌均匀后放入二次搅拌桶内进行二次搅拌待用。使用前,用比重计或比重检测仪测定水泥砂浆的相对密度,符合要求( 一般水泥砂浆的正常相对密度为1.70~1.80) 后方可投入使用。
4) 搅拌机钻头下沉和提升速度、供浆与停浆时间、下钻深度、喷浆高程及停浆面、单桩喷浆量等均应符合施工工艺的要求,并应有专人记录。当多向搅拌水泥砂浆桩到达桩端时,应原位喷浆搅拌不少于30 s,桩底水泥砂浆与土体充分搅拌均匀,再开始提升搅拌头,确保成桩质量。
5) 成桩过程中,由于电压过低或其他原因造成停机使成桩工艺中断时,重新施工时,应将多向水泥砂浆搅拌桩机下沉至停浆点以下0. 5 m,待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。若停机超过3 h,为防止水泥砂浆在整个输浆管路中凝固,宜先拆卸输浆管路,并清洗干净。
6)施工中若发现喷浆量不足时,应按要求复喷,复喷的喷浆量不小于设计用量。
7) 现场做好各项原始记录,保留桩机的打印小票。
关键词:酒店;给排水系统;消防系统;设计;控制要求
中图分类号:TU991.02
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2014)06-0133-03
1 引言
近年来,随着国民经济的发展,国内新建的酒店不断增加。对于酒店给排水设计无论是在技术广度还是设计深度上都远远超过一般的建筑给排水。例如酒店一旦发生停水或排水管道堵塞事故,影响范围大,且竖向分区和动力设备多,火灾隐患大,因此,如何合理设计给排水工程,对酒店日常运行的经济性,以及消防时的安全性和可靠性有着重要的意义。本文结合工程实例,分享笔者对酒店给排水工程设计工作的一些体会。
2 项目概况
湖南某星级酒店,总建筑面积约30178.00m2,地上18层,总高约为68m。酒店地下室有2层,总建筑面积6000.5m2,其中B2层酒店区域主要是机电用房及工程用房;B1层酒店区域主要是后勤卸货和厨房区域及部分机电用房。酒店地上裙房部分总建筑面积15620.0m2,1~4层为酒店裙房,4层之上一层设置机电设备转换层。1层主要是酒店大堂、全日制西餐厅及其厨房、前台接待及相关办公室、消防控制室、精品商店等,酒店大堂上方挑空,延伸至2层;2层主要是特色餐厅、包房、厨房;3层主要是会见厅、宴会厅、会议厅及相关附属用房,开放式茶座、衣帽间、厨房等,宴会厅上方挑空,延伸至4层,宴会厅的机电用房设置在4层;4层主要是酒店办公室、游泳池及配套用房、健身等。5~16层是客房区,客房总数256间。屋顶层为设备机房。
3 给水排水系统
3.1 设计范围
本工程给排水设计范围包含以下系统:小市政设计:红线内室外工程机电配置、场地室外管网及管网综合(市政管线接驳等);给水系统:包括生活给水、机房补水、洗衣用水、绿化水供排水(与景观配合)等;热水系统:包括客房区生活热水、泳池淋浴、洗衣用热水等;排水系统:包括生活污水、生活废水、含油废水等;雨水系统:包括塔楼雨水排水和裙房雨水排水;游泳池系统:包括泳池的加热、循环、消毒等。
3.2 基本参数
用水定额:冷水300L/(人・d),热水150L/(人・d)。储备水量:有效容积320m3,洗衣机储备水量40m3。生活冷水最高日用水量:酒店客房区137m3;酒店功能区357m3;酒店冷却塔补水104m3;小计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,酒店塔楼屋面64.64L/s。
3.3 小市政
小市政给水:本项目小市政给水引自市政给水管线,引两路DN150进基地,在红线内成环状管网,在环状管网上布置室外消火栓,并为绿化预留DN50给水阀门井。
小市政排水:根据小市政所提供的室外管线综合图,酒店主要排水方向为东侧及南侧。酒店餐饮废水排入设置于东边绿化带内的隔油池,经隔油池出来的水可排入小市政污水管网。生活污水及废水直接排入小市政污水管网。
3.4 生活冷水系统
本项目给水水源为市政给水,供水压力0.25MPa。由项目周边小市政环网引入2条DN150给水管,供酒店生活用水。为充分利用市政水压,地下层的设备机房、后勤卫生间以及一、二层空调机房用水均由市政直供。根据当地水质分析报告,市政供水总硬度约为98mg/L(以Caco3计,下同),根据业主对水质的要求,生活供水的硬度要求为
3.5 储水设施
在酒店B2设置2个120m3的生活用水储水箱及2个20m3的洗衣房软水储水水箱。市政进水经过砂缸过滤处理后,分别进入生活水箱及洗衣房软水处理装置,软化处理后的水存入洗衣房软水储水水箱。水箱均为不锈钢材质。
酒店的B2层给水泵房另设酒店冷却给水系统,冷却水储水量15m3,水箱为不锈钢材质,另设独立变频增压机组,控制柜内设变频机组。
3.6 给水系统
给水系统根据建筑高度及使用功能进行分区,客房区用水点设计压力范0.20~0.45MPa,其他区域用水点设计压力范围0.15~0.45MPa。系统分区见表1。
低Ⅰ区采用市政压力直接供水,并在低Ⅱ区变频给水机组干管上预留常闭阀门,设防污染隔断阀及减压阀,当市政压力不足或者停水时,人工开启此阀门供低Ⅰ区用水;其他区域采用生活水箱结合变频给水机组联合供水。变频给水机组均设于B2的生活水泵房内,给水立管通过核心筒管井将水分配至各用水点。客房区变频机组水泵采用2用1备,功能区变频机组水泵采用2用1备,均配置直径不小于600mm的气压水罐。
冷却塔补水采用独立变频泵组(1用1备),控制柜内置变频器,根据管网内设定的压力进行自动控制。冷却塔补水不需软化,直接由消防水池提供,通过监测循环水的电导率确定总含盐量,人工进行泄水,保障循环水的水质。
控制要求:变频给水机组系统均自带控制柜,设置1台变频器,BAS系统只对系统设备的运行状态进行监控,水箱的高水位报警也需接入BAS系统。
3.7 生活热水系统
酒店采用集中式热水供应系统,设计供回水温度60℃/50℃,酒店客房区供回水管路采用同程式布置,支管循环;裙房区异程式布置,支管循环,并通过干管上阀门调节热水流量。为了保证冷热水的压力匹配,热水系统分区同给水,水源是来自同区冷水给水系统,且供水管路与冷水系统保持一致。在公共区域洗手盆处集中设置恒温阀,以保障洗手盆龙头恒温出水。
酒店的容积式换热器设置在B2的生活给水泵房内。裙房设置2台4.5m3的容积式换热器;其他分区设置2台2.5m3的容积式换热器,同时使用互为备用,每台换热器的盘管换热面积须满足最大小时用水量的换热要求,当单台容积式换热器故障时,另外一台容积式换热器的热水产水量仍能满足整分区的75%的最大小时用水,以保障用水安全。系统分区表2。
本项目热源均由蒸汽锅炉房提供0.80MPa热媒供汽,减压至0.40MPa供换热罐,生活热水换热系统统一设1套冷凝水回收装置。洗衣房蒸汽亦由蒸气锅炉提供。
控制要求:根据容积式换热器上的感温组件控制热媒流量,容积式换热器上有温度报普器,报警温度设定为65℃。
根据要求,酒店需设置太阳能热水系统,由于可设置太阳能集热板的地方有限,因此本酒店太阳能产生的热水只供裙房使用,锅炉蒸汽作为补充热源。在酒店裙房屋面设置约700m2的太阳能集热板,每日年均可产生大约30m360℃的生活热水。太阳集热器采用全玻璃真空管型,集热管安装角度41.37°,正南朝向。集热器所产生的热水先进入屋顶太阳能集热水箱。水箱内的热水经专用热水变频泵组供到泵房内裙房专用的换热器内,蒸汽作为辅助热源使用,热水达到60℃后供应各用水点,回水通过电磁阀控制进入太阳能集热水箱。系统形式见图1。
当太阳能集热水箱的出水温度达到60℃时,停止生活水泵房的换热器热媒供应。另外,当太阳能集热水箱的出水温度超过60℃时,停止热水箱与太阳能换热器之间的热水循环。
除卫生间、厨房、机房等处设置用水点外,以下地方均需设置给排水点:酒店入口处设置隐蔽嵌入式龙头,采取保温伴热防冻措施;游泳池内沿长边需设置2个DN20给水点,间距不超过25m;客房层制冰机需设置给排水点;行政办公茶水问、员工餐厅需设置给排水点;卸货平台需设置嵌入式龙头,采取保温伴热防冻措施,并在地沟设置地漏,接DN100排水管。
3.8 排水系统
裙房及以上区域排水采用污废分流,污水排出室外后直接接至市政污水管网,Ⅰ层及其以上部分厨房餐饮等油污废水经二级隔油处理后排至小区污水管网。具体措施:厨房设隔油器一室外设隔油池一污水管网。
客房排水设置器具透气及专用伸顶通气管,公共卫生间采用环形通气管结合专用伸顶通气管。酒店客房区各排水立管汇于设备管道层内的排水横干管,为了满足排水高度的限制。排水横干管汇于酒店核心筒管井后排至室外。5层客房排水单独设置排水横干管,与上层排水横干管共同汇于核心筒管井立管。
地下部分采用污废合流,各类排水经集水坑收集后,由潜污泵提升排至室外排水管网。
地下1层员工餐厅及厨房排水要求设置二次隔油设施,在厨房设隔油器,在地下2层设置集中隔油池,含有油脂的废水需经过初步隔脂设施预处理后,再就近分别排入室外污水管道。
控制要求:地下排水的潜污泵根据集水坑水位控制,每套潜水泵组包含控制柜、3个浮球开关。3个浮球开关分别对应启泵水位、停泵水位和超高水位报警并同时启动2台潜水泵。酒店BAS对其运行状态和故障进行监视。
3.9 雨水系统
本项目塔楼屋面雨水采用重力排水方式,设计重现期为10年,q=5.07L/(s・100 m2),并按50年重现期校核,在屋面女儿墙处设置雨水溢流口。裙房雨水排水采用虹吸式排水,设计重现期为10年,并按50年重现期校核。
雨水斗根据建筑屋面分水线进行布置。汽车坡道处的雨水排水设置集水坑,经提升后排至室外雨水检查井,每个集水坑内设置潜水泵2台,同时使用,潜水泵由集水坑水位自动控制,并设高液位报警。
3.10 游泳池循环水处理系统
酒店4层设有室内游泳池,泳池机房设置于泳池下方(3层)。循环水处理系统包括过滤、消毒、加热及投药等处理装置。泳池采用逆流式循环,循环周期5h。池水设计温度28℃,板换设置2组,1用1备,初次加热时同时使用,由地下室锅炉房提供蒸汽热源,使得加热时间不超过36h,蒸汽换热后产生高温冷凝水排至B2换热站热回收装置。消毒采用分流量臭氧消毒,臭氧投加量0.4mg/L,并配置臭氧含量在线监测装置,以保障室内泳池的臭氧含量不超标。每日补充水量按照泳池水容积10%设计。
处理流程:循环回水至均衡水箱,经毛发过滤器去除毛发等污物,注入絮凝剂,以增强凝聚力及过滤效果,再经砂滤器过滤,滤后1/4流量转入臭氧反应罐消毒,再与另外3/4流量进行混合消毒,最后注入少量次氯酸钠溶液以维持处理后池水的消毒能力。
控制要求:泳池循环水处理系统自带控制柜,区域内群控,全自动化运行。药剂投加根据在线检测仪的检测结果进行人工调整,过滤器通过监测过滤前后的压差进行自动反洗,BAS系统对各设备运行状态进行监控。
3.11 计量装置
冷水系统中,连接至生活水箱、消防水池需设置水表计量,另外泳池补水、设备机房补水、冷却塔补水、洗衣软水箱、客房用水、美容美发、员工更衣、厨房、室外绿地灌溉及热水系统补水等均设置水表计量,暂按机械水表设计。热水系统中,洗衣房及各分区用水量通过计量冷水补水量,分区内的区域(厨房、泳池区淋浴等)用水量通过在供回水干管上同时设热水表,计量其差值。
3.12 消声与隔振
水泵隔振:>4kW的水泵基座采用惯性水泥基座+弹簧;≤4kW的水泵基座采用钢结构+橡胶垫。管道系统隔振:设置挠性接管、弹性弹簧吊架(25 mm静挠度)。消声:控制管道流速在合理范围及水泵房围护结构内衬吸音材料。
4 消防系统
4.1 设计范围
室外消火栓系统:包括室外消火栓布置;室内消火栓系统:包括室内消火栓布置及室内消火栓泵组;自动喷水灭火系统:包括报警阀组、喷淋布置及自动喷淋管网;水喷雾灭火系统:包括锅炉房、柴油发电机房的水喷雾系统。
4.2 基本参数(见表3)
4.3 消防储水设施
本项目小市政给水引自市政给水管线,供酒店消防及冷却水用水。所需消防总用水量为982.8m3,项目所在地块市政给水可以提供双路供水,消防水池需要储存658.8m3的室内消防水量。消防水池设于B2,和大商业合用消防水池。
酒店的18m3高位消防水箱设置在塔楼屋顶层,水喷雾系统与自动喷水灭火系统合用稳压装置,消火栓系统单独设稳压装置,以保证火灾前期10min的消防水量及水压。
4.4 室外消火栓系统
室外消火栓设置在室外市政压力环状管网上,沿消防环道环状设置,用水量为30L/s,各室外消火栓间距不超过120m,保护半径不大于150m,每个消火栓供水量15L/s。消火栓采用地下式消火栓处,作明显标志。
4.5 室内消火栓系统
酒店的室内消火栓系统为一个区,分别在B2、B1、裙房4层和屋顶成环,由消防水泵直接供水。在屋顶设置有效容积18m3的高位消防水箱及稳压装置。
消火栓出口水压超过0.5MPa处(9层以下)采用减压稳压型消火栓。消火栓采用栓口直径为65mm的消火栓,每个消火栓均配置消防卷盘、水带和水枪,水枪喷嘴口径为19mm,水带长度为25m。室内消火栓箱将安装于公共场所及消防电梯前室或内走道中,消火栓的安装位置将以其相邻两个消火栓之充实水柱能同时达室内任何部位为准。室内消火栓箱内均设有手动报警按钮用作启动消防水泵,并就地显示消火栓泵是否启动的讯号。
消火栓系统的水泵接合器将设置于室外便于消防车使用的地点,酒店室外设置3套室内消火栓水泵接合器,每组水泵接合器流量为15L/s。
控制要求:本系统可消火栓按钮远程启动、消防控制室远程启动及现场启动室内消火栓泵。
4.6 自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统危险等级及用水量见表4。
用水量本建筑高度为不超过100m的一类高层建筑,除面积少于5m2的卫生间、锅炉房、柴油发电机房及不宜用水扑灭火灾之机电用房、楼梯间、面积小于3m2的管道井外,均应设置喷头。
酒店的自动喷水灭火系统分为高低两个分区,B2~4F为低区,5~16F为高区。
酒店喷淋泵出水管连成环状,分别引立管与报警阀连接供高区用水;在环管上引2条管道经减压后在B2连成环状,供低区喷淋用水。
酒店裙房及地下室区域所使用的报警阀组集中设置在B2报警间内,阀前消防管道成环。客房区用的报警阀组设置在设备管道层内的报警阀间内,阀前干管引自喷淋泵出水管及屋顶消防稳压管,在报警阀组前成环。
18m3的高位消防水箱与消火栓系统合用,保证自动喷水灭火系统火灾前期10min的消防水量,利用消防增压稳压设备维持平时的系统压力。
厨房区域使用温级为93℃的喷头,其他区域均使用温级为68℃的快速响应型喷头。根据精装要求,后勤区、机房等的喷头明装,采用快速响应喷头;公共区域精装范围采用快速响应装饰蔽吊顶喷头;客房内无吊顶区采用侧墙扩展覆盖快速响应型喷头。厨房排烟管道内设置喷淋,喷头温级260℃。
喷淋系统水泵接合器将装置于室外便于消防车使用的地点,设置3套自喷水泵接合器。
控制要求:本系统可通过压力开关直接启动,消防控制室远程启动及现场启动喷淋水泵。
4.7 水喷雾灭火系统
酒店的锅炉房、柴油发电机房设置水喷雾灭火系统,和自喷系统合用消防泵,雨淋阀设在锅炉房内。
采用离心式水雾喷头,布置在设备周围,并保证设备全覆盖。其中,锅炉房的水喷雾系统用于设备的防护冷却,柴油发电机房的水喷雾系统用于灭火。
该系统包括了自动控制、远程控制和现场手动3种启动方式。设计用水量约为36L/s,水喷雾喷头的工作压力为0.35MPa,火灾延续时间30min,本系统的消防水量将叠加到消防水池当中。
水喷雾系统水泵接合器将装置于室外便于消防车使用的地点,设置3套水喷雾水泵接合器。
控制要求:锅炉房、柴油发电机房设置至少2组探测器,当收到第一个火灾信号时,报警,并将信号传至消防控制室,以便于远程确认;收到第二个火灾信号时,确认火灾,打开雨淋阀上的电磁阀排水泄压,同时自动启动水喷雾泵。自动启动如果失败,雨淋阀动作,压力开关连接直接启动或者由消防控制室远程启动水喷雾泵。