蚌埠市生活垃圾填埋場(chǎng)工程地質(zhì)勘察

霍志強(qiáng)

(蚌埠市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，安徽蚌埠 233000)

1 工程項(xiàng)目及勘察概況

近十年來(lái)，國(guó)家投入到淮河水污染治理的資金有數(shù)百億之多，淮河水質(zhì)仍時(shí)好時(shí)壞，蚌埠市垃圾填埋場(chǎng)作為淮河水污染治理工程的重要組成部分，被市政府列為重點(diǎn)工程。該工程位于蚌埠東海大道南側(cè)、平山的西南坡，該工程包括填埋庫(kù)區(qū)、維修區(qū)、管理區(qū)、及調(diào)節(jié)池四部分，按Ⅱ類Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、建造。該項(xiàng)工程是蚌埠市的城市基礎(chǔ)設(shè)施，規(guī)模大，服務(wù)年限15年，日處理生活垃圾約600噸/天。

受蚌埠市城市投資發(fā)展有限公司委托，蚌埠市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院于2004年4月9日～2004年6月2日完成可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段及施工圖設(shè)計(jì)階段勘察，期間還完成了進(jìn)場(chǎng)道路勘察、料場(chǎng)勘察及場(chǎng)地?cái)嗔褬?gòu)造勘察。2006年8月該工程竣工，至今已運(yùn)行6年多，運(yùn)行正常。

2 項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)

垃圾填埋場(chǎng)場(chǎng)址位于平山南麓賈庵窯廠，建筑場(chǎng)地地形起伏較大，場(chǎng)地的地貌單元由西向東從剝蝕準(zhǔn)平原逐漸過(guò)渡到剝蝕殘丘。

該工程由于位于半山坡上，第四系覆蓋層較薄，基巖埋藏淺，為晚太古代的花崗混合巖，由于長(zhǎng)期遭受構(gòu)造地質(zhì)作用及熱液蝕變作用的影響，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體破碎，巖芯采取率低，勘察難度大，采用常規(guī)的鉆進(jìn)方法，無(wú)法保證巖芯采取率。由于垃圾填埋場(chǎng)堆填厚度大，堆填總荷載大，為保證勘察質(zhì)量，提高巖芯采取率，勘察人員改進(jìn)了常規(guī)的鉆進(jìn)方法，采取泥漿粉摻SM膠做循環(huán)液，單動(dòng)雙套的鉆進(jìn)方法，保證了巖芯采取率，確保了勘察質(zhì)量。

3 工程勘察實(shí)例

3.1 勘察工作量完成情況

本工程嚴(yán)格按現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)規(guī)范執(zhí)行，在充分收集相關(guān)資料成果的基礎(chǔ)上按詳細(xì)勘察的步驟進(jìn)行，按個(gè)階段的要求采取相應(yīng)的工作方法和手段。本次勘察共布置143個(gè)勘探孔，完成工作量如表1所示。

完成工作量一覽表 表1

本次勘察的外業(yè)鉆探施工、土試樣和水質(zhì)分析試樣的采取、原位測(cè)試、室內(nèi)土工試驗(yàn)、資料整理、報(bào)告編寫等均按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，取得資料能滿足詳細(xì)勘察階段建筑地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)(施工圖設(shè)計(jì)階段)的要求。通過(guò)仔細(xì)的勘探工作，對(duì)工程地基巖土層進(jìn)行了詳細(xì)劃分，對(duì)個(gè)巖土層滲透性能進(jìn)行了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，對(duì)建筑物的地基持力層的選擇、設(shè)計(jì)參數(shù)、防滲處理等提出了經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)論和建議。

3.2 場(chǎng)地巖土工程、水文地質(zhì)條件

1.場(chǎng)地地形、地貌

擬建場(chǎng)地的地面標(biāo)高在36.32 m～65.03 m之間。場(chǎng)地的地貌單元由西向東從剝蝕準(zhǔn)平原逐漸過(guò)渡到剝蝕殘丘。地基各土層的形成時(shí)代及成因類型簡(jiǎn)述為:全新世人工填土層()、晚更新世坡、殘積層()及晚太古代花崗混合巖(全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層)基底。

2.地質(zhì)構(gòu)造及地震

本場(chǎng)地位于中朝準(zhǔn)地臺(tái)的南緣，蚌埠復(fù)背斜的核部，馬頭城－臨淮關(guān)斷層通過(guò)本場(chǎng)地，此斷層為壓性斷層，屬非活動(dòng)性斷層。據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011－2001和《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306－2001，本場(chǎng)地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10 g。

3.地基土的構(gòu)成及其特征

根據(jù)外業(yè)鉆探揭露，擬建場(chǎng)地地面下20.9 m深度范圍內(nèi)，可分為5個(gè)工程地質(zhì)層，主要土(巖)性為粘性土及花崗混合巖。地基土各層的特征按自上而下和從新到老的順序分別描述如下:

雜色，松散狀，稍濕，以粘性土為主構(gòu)成，含植物根，不均勻，欠固結(jié)。層厚0.3 m～2.9 m。工程地質(zhì)條件較差。

灰黃、黃褐、黃棕色，硬塑(局部堅(jiān)硬狀)，含鐵錳結(jié)核、砂礓、巖石碎屑及礫石，上部網(wǎng)脈狀裂隙較發(fā)育、裂隙內(nèi)充填灰色次生粘土。韌性高，搖震反應(yīng)無(wú)，干強(qiáng)度高，光滑。最大層厚10.7 m。工程地質(zhì)條件一般。

③層全風(fēng)化花崗混合巖:(Ar)

灰白、褐白色，組織結(jié)構(gòu)基本破壞，手捏即碎呈砂礫狀，主要造巖礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母及暗色礦物，長(zhǎng)石、云母等大部分已風(fēng)化成粘土類礦物;最大層厚9.2 m。工程地質(zhì)條件較好。

④層強(qiáng)風(fēng)化花崗混合巖:(Ar)

灰白、褐白色，結(jié)構(gòu)大部分破壞，主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母及暗色礦物，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎。最大層厚1.7 m。

⑤層中風(fēng)化花崗混合巖:(Ar)

灰白色，粗粒等粒結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，礦物成分為石英、長(zhǎng)石、云母及暗色礦物，節(jié)理及風(fēng)化裂隙較發(fā)育。本層未鉆穿，控制厚度0.9 m。巖石較堅(jiān)硬，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅳ類。

4.地下水概述

(1)場(chǎng)地地下水分布及類型

根據(jù)鉆探揭露，本場(chǎng)地在深度21.0 m深度范圍內(nèi)，對(duì)工程有影響的主要存在2個(gè)地下含水層組，現(xiàn)敘述如下:

第一含水層組:地下水類型屬上層滯水，主要賦存于①層人工填土中，其水量大小受地表水控制，其水位、流量隨季節(jié)有明顯變化，以地表水的垂直滲透補(bǔ)給為主。本層地下水具有自由重力表面，埋藏淺，易蒸發(fā)。地下水的初見(jiàn)水位與穩(wěn)定水位埋深基本一致，在0.9 m ～1.3 m 之間(勘察期間水位)。

第二含水層組:地下水類型屬承壓水，主要分布在場(chǎng)地西部地勢(shì)較低的③層全風(fēng)化花崗混合巖及④層強(qiáng)風(fēng)化花崗混合巖中，以地下水的水平逕向流動(dòng)補(bǔ)給為主，屬巖層裂隙水。勘察期間承壓水初見(jiàn)水位埋深約4.0 m～11.4 m上下，承壓水頭高出③層全風(fēng)化花崗混合巖頂板約1.0 m左右。

本場(chǎng)地地下水流向受場(chǎng)地地形控制，表現(xiàn)為自東南往西北方向流動(dòng)。勘察期間地下水位與年平均水位相近，場(chǎng)地內(nèi)地下水水位豐水期與枯水期高差約相差1.2 m左右。蚌埠地區(qū)6月 ～9月份為豐水期，12月～次年3月份為枯水期。

②地下水和土腐蝕性評(píng)價(jià)

本勘察場(chǎng)地屬濕潤(rùn)～半濕潤(rùn)區(qū)，屬Ⅱ類環(huán)境類型。根據(jù)《水質(zhì)分析報(bào)告》，對(duì)地下水的腐蝕性進(jìn)行了評(píng)價(jià)(結(jié)果如表2所示)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，判定本場(chǎng)地地下水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋無(wú)腐蝕性;對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。

地下水腐蝕性評(píng)價(jià)表 表2

(3)巖土滲透性

通過(guò)勘察，場(chǎng)地內(nèi)②層粉質(zhì)粘土具有微～弱透水性，可視為相對(duì)隔水層。為對(duì)②層粉質(zhì)粘土的滲透性作出定量評(píng)價(jià)，對(duì)其進(jìn)行了室內(nèi)滲透試驗(yàn)，測(cè)得②層粉質(zhì)粘土的垂直滲透系數(shù)為 1.29×10－8m/s～4.09×10－6m/s。結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)資料，對(duì)填埋庫(kù)區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，②層粉質(zhì)粘土的滲透系數(shù)建議采用4.09×10－6m/s。

3.3 巖土工程分析與評(píng)價(jià)

1.場(chǎng)地和地基的地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

(1)場(chǎng)地土類型及建筑場(chǎng)地類別

依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011－2001、《安徽省工程建設(shè)場(chǎng)地抗震性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB34/144－1997、《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》GB50223和《蚌埠市抗震設(shè)防區(qū)劃》，該工程抗震設(shè)防類別為丙類建筑，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度0.10 g。場(chǎng)地土類型為中硬場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類;本場(chǎng)地屬建筑抗震有利地段。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011－2001第4.1.3條和本場(chǎng)地土質(zhì)的實(shí)際情況，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，估算本場(chǎng)地土層的等效剪切波速為292 m/s。

(2)場(chǎng)地穩(wěn)定性適宜性評(píng)價(jià)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料分析認(rèn)為，本擬建場(chǎng)地內(nèi)無(wú)全新活動(dòng)斷裂通過(guò)。經(jīng)本次野外勘察結(jié)果，擬建場(chǎng)地內(nèi)無(wú)斷層通過(guò)，無(wú)滑坡、危巖、崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場(chǎng)地整體穩(wěn)定，適宜本工程建筑物的修建。

2.巖土參數(shù)及其分析與選用

本報(bào)告對(duì)各巖土層的物理力學(xué)性指標(biāo)及原位測(cè)試成果均進(jìn)行了分層統(tǒng)計(jì)工作，對(duì)承載能力極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)應(yīng)選用指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值;對(duì)正常使用極限狀態(tài)計(jì)算時(shí)宜選用指標(biāo)的平均值;評(píng)價(jià)巖土性狀的指標(biāo)應(yīng)選用指標(biāo)的平均值。

根據(jù)本次勘察完成的直剪試驗(yàn)的結(jié)果，遵照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007－2002)附錄E的規(guī)定，提供相應(yīng)地基土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)(如表3所示)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要采用。

場(chǎng)地地基土物理力學(xué)指標(biāo)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo) 表3

3.主要工程地質(zhì)問(wèn)題分析與評(píng)價(jià)

工程區(qū)存在的主要工程地質(zhì)問(wèn)題是壩基滲透破壞問(wèn)題和壩體穩(wěn)定問(wèn)題等。

(1)壩基滲透破壞問(wèn)題

本工程若采用②層粉質(zhì)粘土作為筑壩材料，分層碾壓，因其具微～弱透水性，若能嚴(yán)格按規(guī)范做好截洪溝、防滲襯層及集排系統(tǒng)，一般情況下，不會(huì)產(chǎn)生滲透和滲透變形破壞。

(2)壩體穩(wěn)定問(wèn)題

本場(chǎng)地?zé)o軟弱下臥層，基礎(chǔ)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量沉降或不均勻沉降而使壩體變形破壞。

(3)垃圾散發(fā)的氣體對(duì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)

垃圾處理不及時(shí)，垃圾中物質(zhì)腐爛發(fā)出惡臭，空氣污穢，極不衛(wèi)生。對(duì)場(chǎng)地附近及下風(fēng)口地帶造成嚴(yán)重空氣污染。氣體污染物在空氣中飄散遷移，可被降雨淋溶成污染來(lái)源。因此加強(qiáng)管理，及時(shí)填埋。垃圾發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣等各種氣體易貯于裂隙孔洞中，依據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》CJJ17－2004的規(guī)定，填埋場(chǎng)應(yīng)防止填埋氣體在局部聚積，填埋庫(kù)區(qū)底部及邊坡的土層10 m深范圍內(nèi)裂隙、溶洞及其他腔型結(jié)構(gòu)均應(yīng)予以充填密實(shí)。

(4)垃圾滲濾液對(duì)地下水及地表水影響評(píng)價(jià)

垃圾在填埋過(guò)程中和填埋后，由于雨水和地表水的滲入，將在填埋體中產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的淋濾液，垃圾在淋濾液的長(zhǎng)期作用下不斷被溶解、分解，呈溶質(zhì)形式的有害和有毒產(chǎn)物進(jìn)入到淋濾液中。淋濾液的化學(xué)成分不僅包括有機(jī)污染物、無(wú)機(jī)污染物、重金屬污染物，而且還包括細(xì)菌和大腸桿菌，具很強(qiáng)的綜合污染物特征。該區(qū)位于丘陵斜坡上，庫(kù)區(qū)覆蓋層及植被發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化基巖風(fēng)化裂隙和局部構(gòu)造發(fā)育，為污染水入滲創(chuàng)造了條件。通過(guò)垃圾液直接下滲污染或垃圾液污染地表水后地表水入滲補(bǔ)給地下水兩種途徑，直接或間接污染地下水，勢(shì)必造成地表水及地下水的污染，對(duì)人畜的健康危害極大。

(5)垃圾滲濾液對(duì)巖土影響評(píng)價(jià)

垃圾滲透液中含的有機(jī)質(zhì)成分，易與巖土體的某種礦物成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變土體性質(zhì)，從而降低強(qiáng)度。庫(kù)區(qū)泥質(zhì)砂巖及砂質(zhì)泥巖具易軟化、水浸的特性，滲濾液極易軟化巖石的強(qiáng)度，浸泡周圍的邊坡，形成潛在的滑面，誘發(fā)天然邊坡失穩(wěn)，從而引發(fā)垃圾處理場(chǎng)的防滲設(shè)施的破壞。因此必須作好防滲措施。

3.4 天然建筑材料調(diào)查與評(píng)價(jià)

本次勘測(cè)按任務(wù)書對(duì)天然建筑材料進(jìn)行了調(diào)查，分別調(diào)查了土料、砂料和石料。本工程建筑材料勘察在初勘階段已進(jìn)行，施工圖階段勘察又進(jìn)行了復(fù)核，質(zhì)量較好，儲(chǔ)量滿足設(shè)計(jì)要求。

①土料

土料的調(diào)查主要就本場(chǎng)地及其周圍進(jìn)行，筑堤土料可用本場(chǎng)地②層粉質(zhì)粘土，其物理性指標(biāo)見(jiàn)表3。其數(shù)量及質(zhì)量均能滿足工程需要。

②砂料

砂料的主要產(chǎn)地是定遠(yuǎn)，可供給各種粒徑的砂，以中砂為主。年產(chǎn)量約400萬(wàn)噸，陸地運(yùn)輸很方便。

③石料

石料的產(chǎn)地是鳳陽(yáng)。鳳陽(yáng)的石料是石灰?guī)r，年產(chǎn)量約60000萬(wàn)噸左右，陸地運(yùn)輸很方便。建議施工期間應(yīng)進(jìn)行大型碾壓試驗(yàn)，測(cè)定最大干密度及選定最佳鋪土厚度，碾壓遍數(shù)，碾壓機(jī)具，粘性土最優(yōu)含水量范圍，干密度等重要參數(shù)。

3.5 垃圾填埋場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作

為了確保填埋場(chǎng)的穩(wěn)定，保護(hù)填埋場(chǎng)及填埋場(chǎng)附近地區(qū)的環(huán)境，應(yīng)加強(qiáng)填埋場(chǎng)的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作。監(jiān)測(cè)工作包括:①壩基、壩體、庫(kù)岸邊坡的穩(wěn)定和變形觀測(cè);②地下水位、地表水變化觀測(cè);③壩基、壩肩及庫(kù)區(qū)滲漏觀測(cè);④對(duì)滲漏處的水土和滲出液的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè);

以上監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，若有異常現(xiàn)象出現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)報(bào)告有關(guān)主管部門并及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

3.6 建議

(1)通過(guò)本次勘察工作，①層人工填土不能作為持力層使用，施工時(shí)應(yīng)全部挖除。建議在有②層粉質(zhì)粘土存在的場(chǎng)地選擇②層粉質(zhì)粘土作為天然地基上的基礎(chǔ)持力層使用，在無(wú)②層粉質(zhì)粘土存在的場(chǎng)地選擇③層全風(fēng)化花崗混合巖作為天然地基上的基礎(chǔ)持力層使用;在滿足設(shè)計(jì)基礎(chǔ)埋深要求的前提下，擬建物基礎(chǔ)底面應(yīng)落在持力層頂面以下不少于30 cm。

(2)對(duì)建筑在不同巖土層上的壩基為防止不均勻沉降建議設(shè)計(jì)部門采用增大壩基底面積、減小壩基坡度的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3)因②層粉質(zhì)粘土具有弱膨脹潛勢(shì)，為防止暴曬產(chǎn)生龜裂后被雨水滲入破壞造成壩體滲漏，建議對(duì)壩體鋪以防滲膜或植草皮防護(hù)。

(4)蚌埠地區(qū)6月份為梅雨季節(jié)，為防止洪水浸沒(méi)庫(kù)區(qū)，應(yīng)在庫(kù)區(qū)上部設(shè)置截洪溝。

(5)建議在庫(kù)底設(shè)置防滲襯層以防止?jié)B瀝液外滲并在庫(kù)區(qū)內(nèi)設(shè)置集排系統(tǒng)把滲瀝液導(dǎo)入調(diào)節(jié)池以處理。

4 結(jié)語(yǔ)

蚌埠市生活垃圾填埋場(chǎng)工程竣工至今已運(yùn)行6年多，運(yùn)行正常。迄今的運(yùn)行情況證實(shí)，本次水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘探工作所取得的結(jié)論及建議是符合實(shí)際的，對(duì)設(shè)計(jì)單位及甲方關(guān)切的庫(kù)區(qū)、壩址地基巖土層滲透性、防滲垂直處理深度等問(wèn)題的結(jié)論和建議，已被工程實(shí)踐證明。蚌埠市生活垃圾填埋場(chǎng)工程水文地質(zhì)、工程地質(zhì)勘察提供了科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)、節(jié)省投資創(chuàng)造了條件，也為安全施工奠定了基礎(chǔ)，大大緩解了蚌埠市垃圾處理的壓力，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，同時(shí)也為今后同類項(xiàng)目在本地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下的工程建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］GB50021－2001.巖土工程勘察規(guī)范(2009版)［S］.

［2］GB50011－2001.建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(2008版)［S］.

［3］《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)第四版［m］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

［4］孫文懷.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與地基處理［m］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

［5］CJJ17－2004.生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］蚌埠市勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.蚌埠市生活垃圾填埋場(chǎng)工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］，2004.