石灰?guī)r地區(qū)工業(yè)廢棄物填埋場選址勘察重點問題探討—以涉縣循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范項目場地選址為例

楊 星

（河北省煤田地質(zhì)局水文地質(zhì)隊，河北 邯鄲 056001）

隨著我國工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)區(qū)的廢棄物、固體垃圾成為了環(huán)境和地下水污染的主要兇手。工業(yè)廢棄物種類多、成分復(fù)雜，污染具有潛在性和滯后性，為解決工業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的難題，工業(yè)廢棄物填埋場的建設(shè)成為解決問題的首選。石灰?guī)r地區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件很復(fù)雜，地下水保護(hù)條件更為復(fù)雜，區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育較強(qiáng)，滲濾液一旦發(fā)生泄漏對地下水、地表水的安全存在極大的風(fēng)險，極容易引起地下水的污染。本文中涉縣循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范項目位于邯鄲涉縣工業(yè)園區(qū)核心區(qū)，附近有邯長鐵路、202省道、青蘭高速，交通便利。區(qū)內(nèi)鉆孔揭露地層以石灰?guī)r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(qū)域內(nèi)已有地質(zhì)、水文地質(zhì)及鉆孔資料結(jié)合水井專項調(diào)查、電法勘探、工程鉆探和綜合分析研究成本次任務(wù)，其中瞬變電磁電法457點位，高密度電法3600m，地質(zhì)鉆探106m。對選址場地地質(zhì)條件、巖溶和溶洞發(fā)育條件、適宜性進(jìn)行了分析和評價得出了勘察結(jié)論。本文就選址勘察談一些觀點，供在石灰?guī)r地區(qū)填埋場選址的有關(guān)方面進(jìn)行參考。

1 勘察內(nèi)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(xì)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(qū)的地層、巖性、構(gòu)造、含水層分布等地質(zhì)水文條件，以及巖、土物理力學(xué)性質(zhì)和邊破穩(wěn)定性等工程地質(zhì)條件及地震烈度等資料，并編制建設(shè)項目選址勘察報告，作為進(jìn)行可行性研究選址的重要依據(jù)。填埋場選址勘察范圍包括區(qū)域、近場區(qū)、場區(qū)，區(qū)域勘察方法以收集區(qū)域地質(zhì)環(huán)境資料為主，并配合野外調(diào)查。場區(qū)及近場區(qū)勘察方法有填圖、鉆探、物探、測量、野外和室內(nèi)試驗等。

2 灰?guī)r地區(qū)工業(yè)廢棄物填埋場勘察的重點工作

石灰?guī)r山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，除了滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和一般性原則，還應(yīng)掌握場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造等工作應(yīng)側(cè)重以下方面。

2.1 場區(qū)地層結(jié)構(gòu)、巖性

勘察工作應(yīng)該明確場區(qū)內(nèi)地層層序、厚度、巖性特征等。當(dāng)場地巖層連續(xù)性良好，不存在地質(zhì)異常和新構(gòu)造，地層沉積較穩(wěn)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(guān)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(qiáng)。

2.2 場區(qū)的穩(wěn)定性

在巖溶地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，區(qū)內(nèi)容易發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流及采空塌陷、巖溶塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象，直接威脅填埋場及主壩、建筑物的安全。此外斜坡穩(wěn)定性復(fù)雜多變，地基土變化較大，水土流失嚴(yán)重同樣會給垃圾填埋場的建設(shè)和使用帶來不利影響。因此，選擇相對穩(wěn)定的場地保證填埋場的工程構(gòu)筑物避開不良地質(zhì)災(zāi)害是石灰?guī)r區(qū)填埋場選址工作的重要內(nèi)容之一。

2.3 場區(qū)巖溶、溶洞發(fā)育情況

勘察工作應(yīng)該采用多種手段查明場區(qū)巖溶裂隙發(fā)育情況，在石灰?guī)r地區(qū)普遍存在巖溶裂隙發(fā)育的情況。巖溶、節(jié)理裂隙越發(fā)育，巖土的滲透性越高，水力連通性越強(qiáng)，巖土層阻滯、防護(hù)填埋場滲濾液的污染能力也越差。然而大多數(shù)填埋場都普遍存在滲濾液滲透問題，巖溶地區(qū)的地下水安全受到極大的影響，且后期地下水污染修復(fù)過程極為困難，給人類安全也帶來極大的影響。由此石灰?guī)r地區(qū)應(yīng)著重對場區(qū)巖溶、溶洞發(fā)育情況進(jìn)行勘察，便于后期環(huán)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(huán)經(jīng)濟(jì)示范項目設(shè)計規(guī)模為年處理工業(yè)固體廢物15萬噸，分兩期建設(shè)，一期建設(shè)預(yù)計規(guī)模為7萬噸/年，建設(shè)內(nèi)容含資源化利用、焚燒、填埋、物化固化、研發(fā)中心、檢測中心、應(yīng)急中心、培訓(xùn)中心等，場區(qū)規(guī)劃面積252畝，結(jié)合廠址的走向，項目依地勢而布置。二期建設(shè)項目有待后期發(fā)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(qū)域內(nèi)已有地質(zhì)、水文地質(zhì)及鉆孔資料結(jié)合水井專項調(diào)查、電法勘探、工程鉆探和綜合分析研究成本次任務(wù)。共收集區(qū)域環(huán)境、水文地質(zhì)等報告2份，民用機(jī)井成井資料5份、航磁圖件1份、水文地質(zhì)圖件2份；調(diào)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(zhì)鉆探106m。

3.3 場區(qū)地質(zhì)條件

（1）場區(qū)地層。場區(qū)地表被第四系（Q）覆蓋，根據(jù)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(zhì)泥巖，揭露地層厚度58m。

（2）場區(qū)構(gòu)造。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，整體以單斜構(gòu)造為主，無活動斷裂存在。本次勘察工作未發(fā)現(xiàn)構(gòu)造跡象存在，構(gòu)造對擬建場地沒有影響。

（3）場區(qū)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(qū)內(nèi)粉質(zhì)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(qiáng)度中等，根據(jù)土樣該層土滲透系數(shù)為5×10-4cm/s。

（4）場區(qū)地下水特征。地下水化學(xué)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(xué)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(qū)地質(zhì)條件評價

3.4.1 場地穩(wěn)定性評價

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

（2）不良地質(zhì)現(xiàn)象及地震效應(yīng) 在場地勘察范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流及采空塌陷、巖溶塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象。區(qū)域內(nèi)未發(fā)生過破壞性地震，鄰近地震也未給本區(qū)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(jìn)行了常規(guī)物理性質(zhì)試驗工作，取得了一定量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。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(dāng)工程滿足承載力特征值及壓縮模量時，可視地基承載力穩(wěn)定。

表1 承載力特征值及壓縮模量

3.4.2 巖溶發(fā)育條件評價

巖性是巖溶發(fā)育的基礎(chǔ)和內(nèi)在因素。不同巖石由于其礦物成份、化學(xué)成份不同，溶蝕的難易程度不同。根據(jù)現(xiàn)場鉆探結(jié)果分析，場區(qū)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(fā)育的基礎(chǔ)和內(nèi)在因素，所以不存在巖溶裂隙發(fā)育條件。

3.4.3 溶洞發(fā)育評價

（1）物探成果分析 根據(jù)電法成果切面圖（圖1）中未發(fā)現(xiàn)高阻值區(qū)，區(qū)域電阻率分布較均勻，說明巖層連續(xù)性良好，低阻值帶視為含水層巖組，且基本在填埋區(qū)以外。因此存在不良地質(zhì)和溶洞的可能性較小。由此，排除場區(qū)150m以淺地層發(fā)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(qū)的填埋區(qū)內(nèi)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(shù)據(jù)真實可靠。其次在鉆探深度內(nèi)可客觀的評價場地內(nèi)溶洞發(fā)育和存在的情況，鉆探巖芯顯示地層沉積穩(wěn)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(zhì)條件評價，場區(qū)構(gòu)造簡單較穩(wěn)定，巖溶及溶洞不發(fā)育。在鉆探勘察深度內(nèi)未揭露地下水,可不考慮地下水對本工程的影響，場地內(nèi)巖土種類較多，對照《城鄉(xiāng)規(guī)劃工程地質(zhì)勘察規(guī)范》CJJ 57-2012附錄C“工程建設(shè)適宜性的定性分級”規(guī)定，場區(qū)選址在地質(zhì)條件上可定為較適宜。

4 結(jié)語

石灰?guī)r區(qū)工業(yè)廢棄物填埋場的選址勘察是建設(shè)項目過程中的重要的環(huán)節(jié)，其涉及多種學(xué)科領(lǐng)域包括工程地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)、環(huán)境工程、土力學(xué)等，選址除了滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和一般性原則外，在勘察過程中，應(yīng)著重對石灰?guī)r山區(qū)巖溶裂隙發(fā)育情況、場區(qū)地層巖性和穩(wěn)定性進(jìn)行分析和評價，這將關(guān)系到后期環(huán)評階段采取的防滲漏措施的選擇。同時為了保證勘察結(jié)論的準(zhǔn)確性，勘察時應(yīng)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(jié)，也是為今后石灰?guī)r區(qū)填埋場選址勘察工作更加的科學(xué)和合理性。