綜合物探法在軟土地區垃圾填埋調查中的應用

王梓帆

(上海勘測設計研究院有限公司，上海 200080)

某工程地處浙江省嘉興海寧市，屬杭嘉湖東部平原區，工程實施后，汛期，杭嘉湖東部平原部分洪水將通過西連接河、改道洛塘河，以及麻涇港沿線河道等匯集，在麻涇港口門處南排錢塘江；非汛期，通過向錢塘江排水，促進平原河網水體有序流動，改善區域河網水環境。工程建設內容主要包括麻涇港河道、麻涇港泵站及麻涇港沿線配套建筑物。麻涇港泵站位于寧袁塘河以南，往南接采用盾構隧洞排澇方案(隧洞長約2.35km)，盾構隧洞下穿魚鱗海塘出水，設計流量為150m3/s，采用5臺機組，單機流量為37.5m3/s。

新建麻涇港泵站主要建筑物有清污機橋、交通橋、進水池、主機間和出水箱涵等。泵站西北側分布有兩處垃圾填埋場，其中1號垃圾填埋場位于麻涇港泵站西北側約100m處，南北長約65m，寬約60m，面積約3900m2，鉆孔揭露垃圾層厚8.90m，2號垃圾填埋場位于麻涇港泵站西側約110m處，南北長約100m，寬約40m，面積約2800m2，據鉆孔揭露，填埋垃圾主要包括布條、塑料、木料及易腐垃圾等，填埋場表部有厚2.00～2.50m的覆土，并分布有少量建筑垃圾。考慮到泵站設計位置存在較大范圍的地下垃圾，垃圾總方量的評估工作直接影響后期施工開挖的投資。常規鉆探方法工作效率低，鉆孔數量過少易產生“一孔之見”的結論，導致勘察精度的不足。物探法[1-13]是一種高效無損的工程勘測手段，且能反映垃圾與下伏土體分界面的起伏情況，將高密度電法及地質雷達法用于泵站附近兩處垃圾填埋場的探測，分析了地下垃圾對應的電阻率及波形特征。

1 測區工程地質條件

海寧市地形屬浙北平原區，地勢由西南向東北傾斜，較為平坦，東南部和東北部分布少量殘丘，與海鹽縣交界的高陽山為本市最高峰，海拔為251.6m。市內河網發育，河流可分為上塘河、下河水系，上塘河水系呈狹長形，緊靠錢塘江；工程區屬下河水系，是京杭運河的一部分，主要河道有長水塘、洛塘河、麻涇港，長山河。工程區位于海寧市南面，地勢平坦，河網密布，地面高程為2.0～5.0m。工程區內基巖地層主要為震旦系上統西峰寺組(Z3X)和白堊系下統朝川組(K1c)。覆蓋層為第四系(Q)松散堆積物，成因復雜，巖相多變，主要為第四系沖積、沖海積、湖海積和海積等，其厚度受基底起伏控制。地表以下50m以淺地層巖相多變，上部為全新統(Q4)海陸交互相堆積物，一般厚25～50m；下部以上更新統(Q3)沖積、沖湖積為主，夾有少量沖海積堆積物。

區內氣候溫暖濕潤，雨量充沛，地表水系發育，各類地下水主要由大氣降水直接補給，賦存于基巖裂隙和第四系地層的孔隙中。區內地下水類型可分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種。松散巖類孔隙水廣泛分布于工程區內的深厚第四系松散堆積層中，淺部富水性極弱，深部呈弱承壓性，一般由大氣降水補給，向江、河、海等低洼水體排泄。基巖裂隙水主要分布于工程區東山、西山、大橫山等山丘地段，賦存于斷裂、裂隙構造及巖體淺表層風化裂隙中。工程區沿堤防、閘站地表普遍有素填土和少量雜填土分布，松散，透水性較強；勘探深度上部土層一般為黏性土，呈微透水～極微透水性；下部土層中有黏質粉土、砂質粉土、粉細砂分布，一般為弱透水～中等透水性。

2 測區物探測線布置

麻涇港泵站附近垃圾填埋場物探測線布置圖如圖1所示，在1號垃圾填埋場布置東西向高密度電法測線及地質雷達測線各一條，編號為D1-D1′以及L1-L1′，兩條物探測線均穿越鉆孔ZKB25，2號垃圾填埋場電法測線與地質雷達測線沿南北向布設，編號為D2-D2′以及L2-L2′，高密度電法采用溫納裝置，電極距為3m，地質雷達設置最大時窗300ns，采用點測模式，道間距0.2m，疊加次數128次。

圖1 麻涇港泵站附近垃圾填埋場物探測線布置圖(單位：m)

3 物探成果分析

1號垃圾填埋場物探探測成果如圖2(a)所示，高密度電法剖面呈現的地下介質電阻率總體偏低，多小于100Ω·m，表明成分以垃圾為主的雜填土及淤泥質土電阻率較低，距離36～72m區域存在較大范圍的相對低阻區域，電阻率值多小于10Ω·m，為垃圾層下伏淤泥質土的電性反應，此外，此區域電阻率較距離大于72m區域的電阻率小，這可能由生活垃圾中的滲濾液部分滲入淤泥質土中所致。以6～20Ω·m附近為界，繪制了垃圾層與下伏淤泥質土層的分界線，垃圾層的厚度沿測線方向厚度基本呈先增大后減小的趨勢，在距離66m位置附近逐漸尖滅，垃圾層厚度多為6～14m，并在距離30m附近厚度達到最大。

如圖2(b)所示，地質雷達法剖面局部出現斜率約45°同相軸連續的高頻強反射信號，為測試場地雜草根系造成的電磁干擾，其中距離為0～10m、時間為150～200ns以及距離為42～55m、時間為100～150ns的區域出現同相軸較為連續的強反射信號，且此信號頻率以中-低頻為主，為淤泥質土層與上伏垃圾層分界面的電磁反應，但距離為10～42m的區域僅出現少量斷續狀反射同相軸，表明地質雷達劃分垃圾與淤泥質土層效果總體較差。

2號垃圾填埋場物探探測成果如圖3(a)所示，電阻率縱向上總體呈逐漸減小的趨勢，因兩處垃圾填埋場距離較近且表部土層性質相似，以1號垃圾填埋場劃定的8Ω·m附近為界，繪制了垃圾層與下伏淤泥質土層的分界線，垃圾層的厚度沿測線方向基本呈逐漸增大的趨勢，在距離54m的位置附近逐漸尖滅，垃圾層厚度多為10～12m，并在距離24m附近厚度達到最大。2號垃圾填埋場地質雷達法探測成果與圖2(b)類似，雷達剖面亦出現較明顯的45°傾斜強干擾信號，參考如圖3(a)所示的高密度電法探測結果，其在對應距離及深度范圍內并未見明顯的連續強反射信號，探測效果不甚理想。

圖2 1號垃圾填埋場物探探測成果

4 結論

文章針對軟土地區地下填埋垃圾對泵站場址選擇與后期施工的影響，采用基于溫納裝置的高密度電法以及點測模式的地質雷達法，在局部物探異常區域采用鉆孔驗證的綜合勘察手段調查掩埋垃圾的分布特征，得出如下結論：

(1)高密度電法用于地下垃圾調查效果良好，該方法可分辨出地下介質電性差異在幾歐姆米級別的電性異常，且能體現橫向上垃圾層與下伏淤泥質的分界面起伏變化，垃圾電阻率多大于5Ω·m。

(2)50MHz非屏蔽天線的地質雷達法在垃圾調查中易出現明顯的傾斜反射信號，且垃圾與淤泥交界面附近并未出現較明顯的同相軸連續的強反射信號，且軟土因其電導率低對雷達電磁波的吸收作用亦明顯，故不建議用于垃圾填埋場的調查。

此外，鑒于垃圾填埋場地地表雜草叢生，非屏蔽天線雷達探測效果不理想，類似工程建議考慮采用屏蔽天線。