本发明涉及用于污染场地风险管控的构筑物服役性能监测与修复，具体来说，涉及一种水平污染阻隔结构层服役状态诊断与快速低扰动修复方法。
背景技术：
1、企业生产车间内混凝土地面、道路混凝土路面是阻隔污染废液向土壤和地下水迁移以及土壤和地下水中挥发性有机污染物向大气扩散的重要构筑物，对企业工作的职工人体健康、土壤和大气环境质量影响重大。由于生产过程中设备震动、运输车辆长期往复作用，混凝土地面或者里面出现裂缝，阻隔污染物功能劣化，甚至失去阻隔污染物的功能。与民用建筑地面、市政道路裂缝发育过程相比，企业内生产车间或者道路的下覆路基或者地基在污染物长期作用下，局部区域发生力学强度和承载力降低，而引发地基的不均匀沉降，是企业内生产车间或者道路的混凝土结构层裂缝发育的重要原因。目前使用较多的治理方法是，拆除破损结构层并浇筑新的混凝土结构层。该方法需要大面积的开挖，影响企业的正常生产活动，往往企业需要停产；此外，该种修复方法通常只修复破损路面，不对软弱地基进行加固。因此，该种修复治理方法未能抑制污染地基长期持续形变的趋势，新浇筑混凝土会在短时间内出现再次破坏。因此，亟需研发在正常生产条件下，能够快速实施的低扰动路面或者地面服役状态诊断和裂缝修复方法，并同时对地基进行强化加固，减少地基不均匀沉降趋势，增加破损路面修复后阻隔效果的长期稳定性。
技术实现思路
1、技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种水平污染阻隔结构层服役状态诊断与快速低扰动修复方法，在无需中断企业生产活动的同时，完成对生产车间地面以及企业内部道路的污染地基和破损路面进行同步治理；提高地面结构层对污染液体的阻隔能力以及阻止挥发性有机物扩散迁移的能力，提高修复的效率，减少成本。
2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种水平污染阻隔结构层服役状态诊断与快速低扰动修复方法，包括以下步骤：
3、步骤10，资料收集：根据破损阻隔结构下覆土壤及地下水的污染程度，得到阻隔结构层和地基结构层的服役时间、设计服役性能数据；
4、步骤20，地基病害区识别及修复施工参数设计：采用地球物理探测技术，识别地基病害部位，绘制地基土体病害空间范围图，根据地基土体病害空间范围图，设计地基土体修复深度、面积、注浆孔分布以及注浆深度的施工参数；
5、步骤30，污染地基土体服役状态分析及性能提升需求设计：在地基病害部位，测试地基土体的工程性能指标，计算地基土体的性能提升需求；
6、步骤40，地面阻隔结构层裂缝刻画及修复施工参数设计：观测地面阻隔结构层裂隙的走向分布、长度、宽度和贯通程度，并绘制裂隙发育程度分布图；根据裂隙发育程度分布图，设计阻隔结构层修复的注浆孔间距、注浆体积和注浆范围；
7、步骤50，地面阻隔结构层服役状态分析及性能提升需求设计：在裂缝发育区，测试地面阻隔结构层的工程性能指标，计算地面阻隔结构层的性能提升需求；
8、步骤60，病害地基快速修复：通过向地基病害部位注射快速硬化材料，提升地基的力学强度，减少地基土体中挥发性有机物迁移能力；通过力学强度测试快速评估修复后地基土体的工作状态，进行修复施工质量控制；
9、步骤70，地面阻隔结构层快速修复：通过填补阻隔结构层的裂缝，将破碎离析的阻隔结构层重新粘合成整体，提升阻隔结构层的强度和阻隔性能。
10、作为优选例，所述方法还包括以下步骤：步骤80，在阻隔结构层的上表层涂设防静电层和耐磨耐腐蚀层。
11、作为优选例，所述步骤20还包括依据地基土体病害空间范围图，计算病害地基土体深度范围和空间面积；所述注浆深度的上限值为病害深度范围上限值减小0.5～1.5m；所述注浆深度的下限值为病害深度范围下限值增加0.5～1.5m；所述注浆体积为病害土体体积的0.1～0.5倍；所述注浆孔分布密度为2～6个/m2。
12、作为优选例，所述步骤30和步骤50中，根据地基土体或者地面阻隔结构层的服役时间与当前服役状态，计算两者的性能提升需求指数；依据式（1）和式（2）计算性能提升需求指数：
13、 式（1）
14、 式（2）
15、其中， id为污染地基土体或地面阻隔结构层服役状态判断关注指标的设计值； in为污染地基土体或地面阻隔结构层服役状态判断关注指标的当前测试值； td为污染地基土体或地面阻隔结构层的设计服役年限； tn为污染地基土体或地面阻隔结构层的当前服役年限； k为调整系数。
16、作为优选例，依据式（3）计算调整系数 k：
17、 式（3）
18、其中， ks表示表征土壤污染程度的分项系数； kw表示表征地下水污染程度的分项系数；表示第一调整系数，表示第二调整系数，+=1，且0<≤0.5。
19、作为优选例，所述步骤40中，对阻隔结构层裂隙刻画时，将裂隙进行分段，每段裂隙长度为2～3 m，测量每段裂隙的最大宽度；裂缝修复注浆孔走向与裂缝走向一致，沿裂缝两侧交替布设；当裂缝宽度最大值为0.1～0.5 cm，同侧注浆孔间隔为0.5～1.0 m；当裂缝宽度最大值为0.05～0.1 cm，同侧注浆孔间隔为1.0～2.0 m；当裂缝宽度最大值为小于0.05 cm，则同侧注浆孔间隔为2.0～4.0 m；注浆量为裂缝体积的1.5～2.5倍；根据式（4）得到裂缝体积：
20、 式（4）
21、其中， v为裂缝体积， l为贯通裂隙的长度， h为裂隙的深度， w为裂缝宽度。
22、作为优选例，所述步骤60中，通过注射快速硬化材料对病害地基进行修复，在注射硬化材料过程中同步监测地基土体的修复关注指标的提升效果，当地基土体关注的指标提升至该指标性能提升需求指数后，停止注射硬化材料。
23、作为优选例，所述步骤60中，通过注浆管向病害区注射快速硬化材料，所述注浆管分为布设单孔盲管的注浆管和布设双孔盲管的注浆管，在修复区域边界使用布设单孔盲管的注浆管，在修复区内部使用布设双孔盲管的注浆管。
24、作为优选例，所述步骤70中，通过注射快速硬化材料对阻隔结构层进行修复，注射硬化材料过程中同步监测地面阻隔结构层的修复关注指标的提升效果，当地面阻隔结构层关注的指标提升至该指标性能提升需求指数后，停止注射硬化材料。
25、有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
26、（1）同步对深层的软弱地基和破损阻隔结构层进行修复，克服因地基长期变形引起的阻隔结构层修复的长期效果差的缺点。针对企业生产车间内部地基或企业内部道路污染导致的土体承载力降低、不均匀沉降，引发或者加剧混凝土地面或者路面等阻隔结构层裂缝发育问题，本发明的方法实现地基加固和混凝土阻隔结构层阻隔性能恢复协同治理的目的，有效增加修复路面结构的长期稳定性。本发明实施过程中分别针对软弱地基、破损地面提出修复方法，即在对破损地面进行修复的同时，兼顾软弱地基修复。
27、（2）考虑地基土壤和地下水中污染物类型、污染程度对阻隔结构层的负面影响，本发明对阻隔结构层的性能提升需求进行设计。通过使用调整系数 k，定量表征了地块污染土壤和地下水污染程度。与常规修复只考虑阻隔结构层本身的设计方法相比，本发明的方法使得阻隔结构层的耐久性显著提升。
28、（3）与常规的污染地基的开挖后与修复材料拌合的修复方式相比，本发明的原位的注浆式修复方式，能够提升修复材料的利用率。病害地基的不均质性较大，土壤孔隙空间分布差异性较大，存在污染物迁移优势通道。本发明通过注浆的方式有效填充地基软弱区，注浆材料在优势通道进行自由扩散，充分利用加固材料，填充污染物迁移优势通道，材料利用率高、污染物阻隔效果好。
29、（4）本发明的施工不涉及大范围开挖，通过注浆孔实现修复材料的注入，实施过程不需要中断企业生产活动。
30、（5）本发明的修复周期短，施工后2小时道路可以通行。常规的开挖、重新浇筑方式修复施工，施工周期在1～2个月。与之相比，本技术的方法时间效益明显。
1.一种水平污染阻隔结构层服役状态诊断与快速低扰动修复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤20还包括依据地基土体病害空间范围图，计算病害地基土体深度范围和空间面积；所述注浆深度的上限值为病害深度范围上限值减小0.5～1.5 m；所述注浆深度的下限值为病害深度范围下限值增加0.5～1.5 m；所述注浆体积为病害土体体积的0.1～0.5倍；所述注浆孔分布密度为2～6个/m2。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤30和步骤50中，根据地基土体或者地面阻隔结构层的服役时间与当前服役状态，计算两者的性能提升需求指数；依据式（1）和式（2）计算性能提升需求指数：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，依据式（3）计算调整系数k：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当修复区域地下水埋深大于2 m时，0<≤0.3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤40中，对阻隔结构层裂隙刻画时，将裂隙进行分段，每段裂隙长度为2～3 m，测量每段裂隙的最大宽度；裂缝修复注浆孔走向与裂缝走向一致，沿裂缝两侧交替布设；当裂缝宽度最大值为0.1～0.5 cm，同侧注浆孔间隔为0.5～1.0 m；当裂缝宽度最大值为0.05～0.1 cm，同侧注浆孔间隔为1.0～2.0 m；当裂缝宽度最大值为小于0.05 cm，则同侧注浆孔间隔为2.0～4.0 m；注浆量为裂缝体积的1.5～2.5倍；根据式（4）得到裂缝体积：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤60中，通过注射快速硬化材料对病害地基进行修复，在注射硬化材料过程中同步监测地基土体的修复关注指标的提升效果，当地基土体关注的指标提升至该指标性能提升需求指数后，停止注射硬化材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤60中，通过注浆管向病害区注射快速硬化材料，所述注浆管分为布设单孔盲管的注浆管和布设双孔盲管的注浆管，在修复区域边界使用布设单孔盲管的注浆管，在修复区内部使用布设双孔盲管的注浆管。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤70中，通过注射快速硬化材料对阻隔结构层进行修复，注射硬化材料过程中同步监测地面阻隔结构层的修复关注指标的提升效果，当地面阻隔结构层关注的指标提升至该指标性能提升需求指数后，停止注射硬化材料。
