石灰巖地區工業廢棄物填埋場選址勘察重點問題探討—以涉縣循環經濟示范項目場地選址為例

楊 星

（河北省煤田地質局水文地質隊，河北 邯鄲 056001）

隨著我國工業的發展，工業區的廢棄物、固體垃圾成為了環境和地下水污染的主要兇手。工業廢棄物種類多、成分復雜，污染具有潛在性和滯后性，為解決工業發展和環境保護協調發展的難題，工業廢棄物填埋場的建設成為解決問題的首選。石灰巖地區環境地質條件很復雜，地下水保護條件更為復雜，區內巖溶發育較強，滲濾液一旦發生泄漏對地下水、地表水的安全存在極大的風險，極容易引起地下水的污染。本文中涉縣循環經濟示范項目位于邯鄲涉縣工業園區核心區，附近有邯長鐵路、202省道、青蘭高速，交通便利。區內鉆孔揭露地層以石灰巖為主，在勘察的過程中針對選址工作的重點，主要是通過收集區域內已有地質、水文地質及鉆孔資料結合水井專項調查、電法勘探、工程鉆探和綜合分析研究成本次任務，其中瞬變電磁電法457點位，高密度電法3600m，地質鉆探106m。對選址場地地質條件、巖溶和溶洞發育條件、適宜性進行了分析和評價得出了勘察結論。本文就選址勘察談一些觀點，供在石灰巖地區填埋場選址的有關方面進行參考。

1 勘察內容和勘察方法的選擇

填埋場勘察工作分選址可行性研究階段勘察、初步勘察和詳細勘察[7]。填埋場的選址勘察屬于可行性研究階段勘察，主要掌握場區的地層、巖性、構造、含水層分布等地質水文條件，以及巖、土物理力學性質和邊破穩定性等工程地質條件及地震烈度等資料，并編制建設項目選址勘察報告，作為進行可行性研究選址的重要依據。填埋場選址勘察范圍包括區域、近場區、場區，區域勘察方法以收集區域地質環境資料為主，并配合野外調查。場區及近場區勘察方法有填圖、鉆探、物探、測量、野外和室內試驗等。

2 灰巖地區工業廢棄物填埋場勘察的重點工作

石灰巖山區地質條件復雜，除了滿足標準要求和一般性原則，還應掌握場地工程地質、水文地質、地質構造等工作應側重以下方面。

2.1 場區地層結構、巖性

勘察工作應該明確場區內地層層序、厚度、巖性特征等。當場地巖層連續性良好，不存在地質異常和新構造，地層沉積較穩定時，對填埋場選址更加有利。對于上部覆蓋土成因類型、顆粒組成及厚度等條件對填埋場滲濾液在土層中水力停留時間有著很大的關系。覆蓋土層孔隙率越低、厚度越大時，水力停留時間越長，阻滯滲濾液下滲和滲濾液得以凈化的能力就越強。

2.2 場區的穩定性

在巖溶地區地質條件復雜，區內容易發生滑坡、崩塌、泥石流及采空塌陷、巖溶塌陷等不良地質現象，直接威脅填埋場及主壩、建筑物的安全。此外斜坡穩定性復雜多變，地基土變化較大，水土流失嚴重同樣會給垃圾填埋場的建設和使用帶來不利影響。因此，選擇相對穩定的場地保證填埋場的工程構筑物避開不良地質災害是石灰巖區填埋場選址工作的重要內容之一。

2.3 場區巖溶、溶洞發育情況

勘察工作應該采用多種手段查明場區巖溶裂隙發育情況，在石灰巖地區普遍存在巖溶裂隙發育的情況。巖溶、節理裂隙越發育，巖土的滲透性越高，水力連通性越強，巖土層阻滯、防護填埋場滲濾液的污染能力也越差。然而大多數填埋場都普遍存在滲濾液滲透問題，巖溶地區的地下水安全受到極大的影響，且后期地下水污染修復過程極為困難，給人類安全也帶來極大的影響。由此石灰巖地區應著重對場區巖溶、溶洞發育情況進行勘察，便于后期環評階段采取必要的措施。

3 工程實例

3.1 工程概況

涉縣循環經濟示范項目設計規模為年處理工業固體廢物15萬噸，分兩期建設，一期建設預計規模為7萬噸/年，建設內容含資源化利用、焚燒、填埋、物化固化、研發中心、檢測中心、應急中心、培訓中心等，場區規劃面積252畝，結合廠址的走向，項目依地勢而布置。二期建設項目有待后期發展而定。

3.2 勘察工作及工作量

本次勘察工作主要是通過收集區域內已有地質、水文地質及鉆孔資料結合水井專項調查、電法勘探、工程鉆探和綜合分析研究成本次任務。共收集區域環境、水文地質等報告2份，民用機井成井資料5份、航磁圖件1份、水文地質圖件2份；調查共選用水井、鉆孔12眼；瞬變電磁甲級點457個；高密度電法測線3600m；地質鉆探106m。

3.3 場區地質條件

（1）場區地層。場區地表被第四系（Q）覆蓋，根據本次施工鉆孔實際揭露情況自上而下的順序分為：新生界第四系、新近系，總揭露厚度106m。

新生界第四系為河床相沉積，巖性以黃土黃土狀粉土、礫石及卵石為主，厚48m；新生界新近系巖性以粘土夾碎石巖塊為主，上部為黃褐色、灰色粘土夾深色巖石碎塊，下部暗紫紅色、紫紅色泥巖與棕色石英粉砂巖呈交互層，并有少量的灰質泥巖，揭露地層厚度58m。

（2）場區構造。區內地質構造簡單，整體以單斜構造為主，無活動斷裂存在。本次勘察工作未發現構造跡象存在，構造對擬建場地沒有影響。

（3）場區主要含水層和隔水層。本次鉆探揭露地層位于地下水位以上，不含水。鉆孔揭露的卵礫石層為第四系砂礫石層孔隙含水層組，透水但不含水，該層厚度24.2m，底界埋深48m。巖性：上部為卵礫石層下部為中粗砂夾礫石層，礫石磨圓度、分選性較差。上覆薄層亞砂土、亞粘土，富水性差。

鉆孔揭露的場區內粉質粘土為第四系弱隔水層組，該層厚度2.6m，底界埋深23.8m。黃土狀粉土，夾粉狀粘土薄層，較濕，可塑～硬塑，韌性差，干強度中等，根據土樣該層土滲透系數為5×10-4cm/s。

（4）場區地下水特征。地下水化學成份陰離子含量以HCO3-為主，每升水中含量251.3mg~263.01mg，占陰離子總量的58.70%～67.90%。其次為SO42-離子，占陰離子總量的20%~23.1%。再次為Cl-和NO3-離子，占陰離子總量的10.01%~11.09%。

地下水化學成份中陽離子以Ca2+為主，每升水中含量為85.7mg~104.8mg，占陽離子總量的64.9%~73%。其次為Mg2+和Na+離子，占陽離子總量的26.6%~27.72%。地下水中含有少量的K+和NH4+離子，占陽離子總量不足1%。

3.4 場區地質條件評價

3.4.1 場地穩定性評價

（1）地層穩定性 擬建場地位于武安凹斷束Ⅳ級構造單元，本區內構造穩定，對場地影響不大。從場地來看，本區屬穩定的單斜構造。場區淺部高密度電法和深部區域地層瞬變電磁電法電阻率分布較均勻，說明巖層連續性良好，不存在地質異常和新構造，地層沉積較穩定。

（2）不良地質現象及地震效應 在場地勘察范圍內未發現滑坡、崩塌、泥石流及采空塌陷、巖溶塌陷等不良地質現象。區域內未發生過破壞性地震，鄰近地震也未給本區帶來破壞性影響。

（3）地基承載力 本次勘察共取原狀土樣10件，進行了常規物理性質試驗工作，取得了一定量的基礎數據。各層巖土的承載力特征值fak及壓縮模量ES1-2（帶*為變形模量）表-1，當工程滿足承載力特征值及壓縮模量時，可視地基承載力穩定。

表1 承載力特征值及壓縮模量

3.4.2 巖溶發育條件評價

巖性是巖溶發育的基礎和內在因素。不同巖石由于其礦物成份、化學成份不同，溶蝕的難易程度不同。根據現場鉆探結果分析，場區位于河床之上新生界厚度較大，鉆探揭露最大深度為106m，未揭穿新生界底層。不具備巖溶發育的基礎和內在因素，所以不存在巖溶裂隙發育條件。

3.4.3 溶洞發育評價

（1）物探成果分析 根據電法成果切面圖（圖1）中未發現高阻值區，區域電阻率分布較均勻，說明巖層連續性良好，低阻值帶視為含水層巖組，且基本在填埋區以外。因此存在不良地質和溶洞的可能性較小。由此，排除場區150m以淺地層發育有大型溶洞的可能。

圖1 埋深150m處切面圖

（2）鉆探成果分析 在場區的填埋區內實施了1#鉆孔，鉆探揭露最大深度為106m，未揭穿新生界底層，巖芯判斷地層情況與電法勘探成果基本一致，由此驗證了高密度電法和瞬變電磁法所測數據真實可靠。其次在鉆探深度內可客觀的評價場地內溶洞發育和存在的情況，鉆探巖芯顯示地層沉積穩定，不存在溶洞形成的先決條件，因此鉆探揭露106.00m以淺地層不存在溶洞。

3.5 場地適宜性評價

綜合場地地質條件評價，場區構造簡單較穩定，巖溶及溶洞不發育。在鉆探勘察深度內未揭露地下水,可不考慮地下水對本工程的影響，場地內巖土種類較多，對照《城鄉規劃工程地質勘察規范》CJJ 57-2012附錄C“工程建設適宜性的定性分級”規定，場區選址在地質條件上可定為較適宜。

4 結語

石灰巖區工業廢棄物填埋場的選址勘察是建設項目過程中的重要的環節，其涉及多種學科領域包括工程地質學、水文地質學、環境工程、土力學等，選址除了滿足標準要求和一般性原則外，在勘察過程中，應著重對石灰巖山區巖溶裂隙發育情況、場區地層巖性和穩定性進行分析和評價，這將關系到后期環評階段采取的防滲漏措施的選擇。同時為了保證勘察結論的準確性，勘察時應采用多種勘察手段開展工作，以便相互對比、驗證。通過實例工程的介紹，目的是對實踐工作的總結，也是為今后石灰巖區填埋場選址勘察工作更加的科學和合理性。