淺談山谷型垃圾填埋場(chǎng)的工程地質(zhì)勘察與評(píng)價(jià)

1、淺談ft谷型垃圾填埋場(chǎng)的工程地質(zhì)勘察與評(píng)價(jià)摘要ft谷型填埋場(chǎng)的工程地質(zhì)條件較為特別，地形地貌較復(fù)雜，巖土層品種較多，水文地質(zhì)條件處理不當(dāng)對(duì)工程質(zhì)量，尤其對(duì)周邊環(huán)境影響較大。本文根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)ft谷型垃圾填埋場(chǎng)的特點(diǎn)，總結(jié)其工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)及評(píng)價(jià)內(nèi)容。關(guān)鍵詞ft谷型；垃圾填埋場(chǎng)；工程地質(zhì)勘察隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家財(cái)力的增強(qiáng) ，國(guó)家對(duì)城市生活垃圾的污染問(wèn)題越來(lái)越重視；據(jù)報(bào)道，去年國(guó)家四萬(wàn)億元擴(kuò)大內(nèi)需的投資計(jì)劃中，其中有四千億元將用于環(huán)境污染的整治。從去年到現(xiàn)在，基本上每個(gè)縣市都拿到了少則幾百萬(wàn)多則上千萬(wàn)的國(guó)家專項(xiàng)資金，正在或準(zhǔn)備籌建垃圾填埋場(chǎng)，因此這兩年垃圾填埋場(chǎng)的工程勘察工作也變得熱鬧

2、起來(lái)。垃圾填埋場(chǎng)按場(chǎng)地地形可分為ft谷型、平原型、斜坡型，我省ft地資源較多， 填埋場(chǎng)以ft谷型為主，我院已經(jīng)勘察的幾個(gè)場(chǎng)地皆為此類型。1 ft谷型垃圾填埋場(chǎng)的工程地質(zhì)特點(diǎn)第四系黏性土都為殘、坡積型，其成分與工程地質(zhì)特征皆與原巖關(guān)系密切。如永豐、峽江填埋場(chǎng)的粉質(zhì)黏土，基底為千枚巖，表現(xiàn)為土的黏粒含量較高， 其可塑性較好，干強(qiáng)度、韌性中等，滲透系數(shù)相對(duì)較低；而寧岡龍市填埋場(chǎng)的粉質(zhì)黏土，基底為黑云母二長(zhǎng)花崗巖，表現(xiàn)為土的石英顆粒含量較高，其可塑性較差，干強(qiáng)度、韌性較低，滲透系數(shù)也較大。ft區(qū)黏土還有一個(gè)特點(diǎn)就是厚度變化大，有些地方甚至沒(méi)有黏土覆蓋，基巖直接裸露地表。巖體地質(zhì)年代相對(duì)較老，地質(zhì)構(gòu)造較

3、發(fā)育。如永豐填埋場(chǎng)，地層為震旦系千枚巖，擬建壩下游50 米有一條區(qū)域斷裂通過(guò)，斷層泥寬12 米，可塑，且有承壓水活動(dòng)。又如吉水填埋場(chǎng)，庫(kù)尾有一條泥盆系礫巖與震旦系千枚巖的不整合接觸帶，現(xiàn)代風(fēng)化沿襲古風(fēng)化殼發(fā)展，致使接觸帶附近幾十米范圍土質(zhì)松軟， 沖溝發(fā)育。地形起伏較大，往往存在邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題。如寧岡龍市填埋場(chǎng)，坡形較陡，邊坡巖體為全風(fēng)化花崗巖，厚度大，且呈松散結(jié)構(gòu)，顆粒間連結(jié)力弱，黏聚力小，上部殘積土常沿基巖面滑塌。地表分水嶺和地下分水嶺往往同步，能形成相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。如峽江填埋場(chǎng)，周圍分水嶺地勢(shì)較高，基底為震旦千枚巖，微風(fēng)化是良好隔水層， 是個(gè)較理想的獨(dú)立水文地質(zhì)單元。地下水埋藏較淺

4、，沿溝谷低洼處普遍有泉水出露，有些場(chǎng)地因地下水排泄不暢，使土壤出現(xiàn)不同程度的沼澤化。如寧岡龍市填埋場(chǎng)，地下水沿坡腳出露，因溝谷地形平坦，土體嚴(yán)重浸泡軟化，水草叢生，谷底淤泥深度平均達(dá) 3.5 米。2 ft谷型垃圾填埋場(chǎng)的工程地質(zhì)勘察在ft地由于受工作條件的限制，勘探工作比平原區(qū)要困難得多，這就要求我們能根據(jù)各個(gè)場(chǎng)區(qū)的不同特點(diǎn)，抓住重點(diǎn)和難點(diǎn)，靈活運(yùn)用各種勘察手段，合理布置勘探工作量，做到經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上可靠。堅(jiān)持先測(cè)繪后勘探的原則。因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在做的填埋場(chǎng)工程，一般沒(méi)有參加業(yè)主的選址工作，也未做過(guò)初勘，因此必須要對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪，先找出堆場(chǎng)主要的巖土工程問(wèn)題來(lái)。測(cè)繪時(shí)要重點(diǎn)查明：第四系地

5、形地貌、地層巖性與厚度、軟弱土分布情況，基巖的出露、產(chǎn)狀、裂隙發(fā)育情況，斷層的性質(zhì)、規(guī)模、破碎程度、膠結(jié)情況，不整合接觸帶的風(fēng)化破碎情況，地表地下水出露及流量等。測(cè)繪范圍不能僅局限于堆場(chǎng)范圍，一定要擴(kuò)大到外圍，特別要沿庫(kù)區(qū)上游追溯，查清分水嶺的封閉情況，以判斷是否形成泥石流的可能性。測(cè)繪時(shí)要充分利用各種地質(zhì)體的天然露頭，還要靈活利用一些簡(jiǎn)單的勘察手段，如槽、井、坑探和洛陽(yáng)鏟等，都能收到非常好的勘察效果。測(cè)繪時(shí)最好和地形測(cè)量一起進(jìn)行， 以便把重要的地質(zhì)點(diǎn)（線）能夠準(zhǔn)確的標(biāo)在圖上。控制性鉆孔必須解決主要巖土工程問(wèn)題。通過(guò)測(cè)繪，整個(gè)場(chǎng)區(qū)的主要巖土工程問(wèn)題了然于心，布置鉆孔時(shí)就會(huì)有目的、有方向。如永豐

6、填埋場(chǎng)經(jīng)過(guò)測(cè)繪， 發(fā)現(xiàn)的主要工程問(wèn)題有兩個(gè)，一是庫(kù)區(qū)中部有一較大泉眼出露，四季不斷，雨季流量增大；二是壩址下游 50 米有一斷層通過(guò)，影響寬度 12 米，構(gòu)造泥寬 12 米，呈可塑黏土狀，且有微弱承壓水活動(dòng)，上盤(pán)巖石硅化強(qiáng)烈，堅(jiān)硬，下盤(pán)巖石破碎，擬建壩壩肩頂部與斷層交匯，斷層傾向污水池部位。為了查明該泉與構(gòu)造的關(guān)系，在泉眼附近布孔并做抽水試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)深部巖層隔水良好，非構(gòu)造含水， 泉水來(lái)源于風(fēng)化裂隙和第四系坡積層，受大氣降水補(bǔ)給，根據(jù)抽水試驗(yàn)，預(yù)測(cè)了該泉雨季最大涌水量，為設(shè)計(jì)導(dǎo)排該股泉水提供了依據(jù)。為了查明該斷層對(duì)工程的影響，在斷層附近布控制孔一個(gè)及污水池處布控制孔兩個(gè)，經(jīng)揭露發(fā)現(xiàn)深部斷層以硅化

7、為主，破碎程度不很明顯，富水性不強(qiáng)，地下水只具弱承壓，污水池底板未受構(gòu)造影響，深部巖層隔水良好，因此向設(shè)計(jì)提出了壩址平行斷層走向布置并適當(dāng)后移，用混凝土跨越斷層，污水池底可不做特別處理的建議。當(dāng)然，工程重要性部位控制性鉆孔也是必不可少的，如壩址，是整個(gè)工程最重要的部位，必須有控制孔查明深部地質(zhì)情況及隔水層高程，鄰谷分水嶺也應(yīng)布孔控制隔水層?？傊贾勉@孔不能死搬硬套規(guī)范，而應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況和工作經(jīng)驗(yàn)，布置到關(guān)鍵部位。把水文地質(zhì)工作擺在首要位置。防滲是整個(gè)填埋工程的核心，其根本任務(wù)就是要防止?jié)B瀝液進(jìn)入含水層使地下水遭受污染。我省地處南方，ft谷普遍有泉出露，填埋工程都要做地下水導(dǎo)排工程，因此查

8、明場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件如地下水類型、含水層厚度及埋深、含水層之間及含水層與地表水的水力聯(lián)系、泉的出露及流量、庫(kù)區(qū)泉水總流量、地下水的動(dòng)態(tài)規(guī)律、構(gòu)造的富水性等等，都是特別重要的工作，這都是地下水導(dǎo)排工程的設(shè)計(jì)的依據(jù)；而水文地質(zhì)試驗(yàn)卻是整個(gè)水文地質(zhì)工作的核心，這不僅關(guān)系到防滲方案的選型問(wèn)題，甚至能影響到整個(gè)堆場(chǎng)的資金規(guī)模，比如垂直防滲對(duì)ft谷型填埋場(chǎng)來(lái)說(shuō)是投資少、速度快的防滲方案，但要采取這種方案需要三個(gè)條件：一要獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，二要基巖底板隔水隔水，三要分水嶺不透水層位置較高，要查明這三個(gè)條件，就必須要通過(guò)壓水、抽水、注水等水文地質(zhì)試驗(yàn)來(lái)查明各巖土層的滲透性和深部巖層的透水率，才能準(zhǔn)確地劃分含（

9、透）水層與隔水層的分界線；如果庫(kù)區(qū)有斷層和接觸帶等構(gòu)造通過(guò)時(shí)也必須通過(guò)水文地質(zhì)試驗(yàn)工作來(lái)查明其富水性、透水性，為構(gòu)造的處理提供依據(jù)。另外，滲瀝液調(diào)節(jié)池和壩底基坑開(kāi)挖是規(guī)模較大的基坑工程，小型填埋場(chǎng)的調(diào)節(jié)池一般都有幾百甚至幾千平米，深度有四、五米，壩底基坑一般也有上千平米，開(kāi)挖深度一般要到強(qiáng)風(fēng)化以下，因此對(duì)基坑涌水量的預(yù)測(cè)、抽水設(shè)備及方案的選擇、地下水對(duì)邊坡巖土的不良作用及確定抗浮水位等工作也很重要。因此從某種意義上來(lái)說(shuō)，水文地質(zhì)工作是整個(gè)垃圾填埋場(chǎng)勘察工作的核心，而水文地質(zhì)試驗(yàn)則是關(guān)鍵之所在。ft谷型垃圾填埋場(chǎng)的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)要對(duì)一個(gè)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確、全面的巖土工程評(píng)價(jià)，首先要熟悉和理解評(píng)價(jià)方

10、面的內(nèi)容，按照內(nèi)容一條一條地在野外把資料收集完全。評(píng)價(jià)涉及的方面很多，但主要的也是非常重要的方面有兩個(gè)：一是穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，二是滲透性評(píng)價(jià)。下面我們以表格的形式對(duì)評(píng)價(jià)的內(nèi)容和需要收集的資料歸納和總結(jié)如表 1。應(yīng)該指出的是，穩(wěn)定性和滲透性是密不可分的，穩(wěn)定的場(chǎng)地也可能存在滲漏問(wèn)題，而因滲漏會(huì)加劇場(chǎng)地的不穩(wěn)定性，因此我們?cè)谠u(píng)價(jià)穩(wěn)定性和滲透性問(wèn)題時(shí)不可截然分開(kāi)，而應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)，才能得出完整而科學(xué)的結(jié)論。ft谷型垃圾填埋場(chǎng)防滲方案分析垃圾填埋場(chǎng)的防滲方式有三種：一是天然防滲，就是利用場(chǎng)區(qū)的黏土自然防滲，但要求場(chǎng)區(qū)的黏土滲透系數(shù)K10-7cm/s，且厚度大于 2m；這種方式是最

11、簡(jiǎn)單、也是最廉價(jià)的，但對(duì)于ft谷型來(lái)說(shuō)由于黏土的滲透系數(shù)偏高和厚度的不均勻， 而且經(jīng)?；鶐r裸露，這顯然是不可能的。二是水平防滲，就是在填埋場(chǎng)的底部和側(cè)邊鋪設(shè)人工防滲材料和天然防滲材料，以防填埋場(chǎng)內(nèi)的污水深入地下；用天然防滲材料即黏土回填對(duì)ft谷型來(lái)說(shuō)也是不現(xiàn)實(shí)的，因?yàn)樘顖?chǎng)周圍難以找到滲透系數(shù)和儲(chǔ)量都符合要求的粘土而且還會(huì)侵占庫(kù)容；而采用人工防滲材料（目前廣泛采用的是 HDPE 復(fù)合防滲膜）雖說(shuō)防滲效率高但不僅價(jià)錢昂貴（據(jù)說(shuō)一平方需130 元左右）而且施工時(shí)與垃圾填埋工作互相干擾，一旦破裂維修也困難，特別是在基建期間庫(kù)區(qū)植被層及耕表土一旦清除，如果鋪膜工序跟不上，由于表土風(fēng)化的加劇和降雨的沖刷，

12、將會(huì)降低上部巖土層的強(qiáng)度，次生不均勻沉降及邊坡穩(wěn)定問(wèn)題，因此這種方式對(duì)ft谷型填場(chǎng)來(lái)說(shuō)工程地質(zhì)條件不符合要求時(shí)不得以才采用。三是垂直防滲，就是對(duì)于填埋場(chǎng)有不透水巖層時(shí)而言，在這種填埋場(chǎng)的四周建防滲幕墻，幕墻深入不透水層，將填埋區(qū)的地下水與外圍地下水隔離開(kāi)，防止場(chǎng)外地下水受到污染；對(duì)于ft谷型填埋場(chǎng)，由于場(chǎng)區(qū)一般能形成一個(gè)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，如果分水嶺地下水不透水層較高，能阻擋場(chǎng)內(nèi)污水外流，就可以在ft谷下游建垂直幕墻，幕墻與兩邊f(xié)t峰相接，將整個(gè)ft谷封閉，避免場(chǎng)內(nèi)地下水外流。這種方式由于不存在庫(kù)區(qū)不均勻沉降及邊坡較陡產(chǎn)生的底膜破裂問(wèn)題，對(duì)庫(kù)底土層的承載力要求相對(duì)較低，只要清除表層植被即可，施

13、工速度快，這將可以為業(yè)主節(jié)約大批的資金，還可以大大縮短建設(shè)工期。如峽江填埋場(chǎng)，庫(kù)區(qū)分水嶺標(biāo)高126 米，分水嶺ft體厚實(shí)，封閉良好，庫(kù)內(nèi)無(wú)構(gòu)造，鉆孔揭露微風(fēng)化千枚巖相對(duì)不透水層頂高程 102 米，壓水試驗(yàn)結(jié)果微風(fēng)化千枚巖 q0.15（Lu）、k2.210-6（cm/s），大壩處鉆孔揭露標(biāo)高 68 米進(jìn)入微風(fēng)化，壓水試驗(yàn)結(jié)果 q0.30（Lu）、k2.610-6（cm/s）為微透水巖層。庫(kù)區(qū)最低標(biāo)高 85 米，設(shè)計(jì)壩頂部標(biāo)高 100 米，垃圾最大堆積高程 110 米。象這種情況能否采用垂直防滲方案呢？讓我們來(lái)簡(jiǎn)單計(jì)算一下：在地形圖上量得分水嶺 100 米高程處ft體厚最少為 120 米，假如 1

14、00 米高程處ft體中心微風(fēng)化厚度為 50 米， 水頭高度 5m， 滲透系數(shù) k2.610-6（cm/s），巖層吸水率 5%，面孔隙率 13.5%根據(jù)達(dá)西定律，計(jì)算污水要透過(guò) 50 米厚的微風(fēng)化層需 82 年！因此，只要壩基、壩肩的帷幕防滲嚴(yán)格做到位，庫(kù)內(nèi)搞好地下水和滲瀝液的排水系統(tǒng)和截洪溝，有效降低庫(kù)內(nèi)滲瀝液水位，峽江填埋場(chǎng)采用垂直防滲方案是可行的?！敖?jīng)濟(jì)合理，安全可靠”是我們工程勘察工作者應(yīng)該信守的原則，對(duì)于ft谷型垃圾填埋場(chǎng)的防滲方案而言，我們不能一概否定采取天然防滲和垂直防滲的可能性，什么場(chǎng)區(qū)都推薦水平防滲方案，這是不負(fù)責(zé)任的態(tài)度。工程技術(shù)人員應(yīng)該要有科學(xué)的精神，實(shí)事求是的態(tài)度，做到精心勘察、仔細(xì)分析，正確地反映工程地質(zhì)條件。因此對(duì)于ft谷型填埋場(chǎng)的勘察，我們的工作要做細(xì)，收集準(zhǔn)確和完整的各項(xiàng)巖土數(shù)據(jù)