霍志強

(蚌埠市勘測設計研究院，安徽蚌埠 233000)

1 工程項目及勘察概況

近十年來，國家投入到淮河水污染治理的資金有數百億之多，淮河水質仍時好時壞，蚌埠市垃圾填埋場作為淮河水污染治理工程的重要組成部分，被市政府列為重點工程。該工程位于蚌埠東海大道南側、平山的西南坡，該工程包括填埋庫區(qū)、維修區(qū)、管理區(qū)、及調節(jié)池四部分，按Ⅱ類Ⅱ級標準設計、建造。該項工程是蚌埠市的城市基礎設施，規(guī)模大，服務年限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，蚌埠市勘測設計研究院于2004年4月9日～2004年6月2日完成可行性研究階段、初步設計階段及施工圖設計階段勘察，期間還完成了進場道路勘察、料場勘察及場地斷裂構造勘察。2006年8月該工程竣工，至今已運行6年多，運行正常。

2 項目關鍵技術和難點

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

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，由于長期遭受構造地質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)的鉆進方法，無法保證巖芯采取率。由于垃圾填埋場堆填厚度大，堆填總荷載大，為保證勘察質量，提高巖芯采取率，勘察人員改進了常規(guī)的鉆進方法，采取泥漿粉摻SM膠做循環(huán)液，單動雙套的鉆進方法，保證了巖芯采取率，確保了勘察質量。

3 工程勘察實例

3.1 勘察工作量完成情況

本工程嚴格按現行國家相關規(guī)范執(zhí)行，在充分收集相關資料成果的基礎上按詳細勘察的步驟進行，按個階段的要求采取相應的工作方法和手段。本次勘察共布置143個勘探孔，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、土試樣和水質分析試樣的采取、原位測試、室內土工試驗、資料整理、報告編寫等均按照相關規(guī)范進行，取得資料能滿足詳細勘察階段建筑地基與基礎設計(施工圖設計階段)的要求。通過仔細的勘探工作，對工程地基巖土層進行了詳細劃分，對個巖土層滲透性能進行了準確評價，對建筑物的地基持力層的選擇、設計參數、防滲處理等提出了經濟合理的結論和建議。

3.2 場地巖土工程、水文地質條件

1.場地地形、地貌

擬建場地的地面標高在36.32 m～65.03 m之間。場地的地貌單元由西向東從剝蝕準平原逐漸過渡到剝蝕殘丘。地基各土層的形成時代及成因類型簡述為: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(全風化層、強風化層、中風化層)基底。

2.地質構造及地震

本場地位于中朝準地臺的南緣，蚌埠復背斜的核部，馬頭城－臨淮關斷層通過本場地，此斷層為壓性斷層，屬非活動性斷層。據《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011－2001和《中國地震動參數區(qū)劃圖》GB18306－2001，本場地抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度值為0.10 g。

3.地基土的構成及其特征

根據外業(yè)鉆探揭露，擬建場地地面下20.9 m深度范圍內，可分為5個工程地質層，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，以粘性土為主構成，含植物根，不均勻，欠固結。層厚0.3 m～2.9 m。工程地質條件較差。

灰黃、黃褐、黃棕色，硬塑(局部堅硬狀)，含鐵錳結核、砂礓、巖石碎屑及礫石，上部網脈狀裂隙較發(fā)育、裂隙內充填灰色次生粘土。韌性高，搖震反應無，干強度高，光滑。最大層厚10.7 m。工程地質條件一般。

③層全風化花崗混合巖:(Ar)

灰白、褐白色，組織結構基本破壞，手捏即碎呈砂礫狀，主要造巖礦物成分為石英、長石、云母及暗色礦物，長石、云母等大部分已風化成粘土類礦物;最大層厚9.2 m。工程地質條件較好。

④層強風化花崗混合巖:(Ar)

灰白、褐白色，結構大部分破壞，主要礦物成分為石英、長石、云母及暗色礦物，風化裂隙很發(fā)育，巖體破碎。最大層厚1.7 m。

⑤層中風化花崗混合巖:(Ar)

灰白色，粗粒等粒結構、塊狀構造，礦物成分為石英、長石、云母及暗色礦物，節(jié)理及風化裂隙較發(fā)育。本層未鉆穿，控制厚度0.9 m。巖石較堅硬，巖體較完整，巖體基本質量等級分類為Ⅳ類。

4.地下水概述

(1)場地地下水分布及類型

根據鉆探揭露，本場地在深度21.0 m深度范圍內，對工程有影響的主要存在2個地下含水層組，現敘述如下:

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，主要分布在場地西部地勢較低的③層全風化花崗混合巖及④層強風化花崗混合巖中，以地下水的水平逕向流動補給為主，屬巖層裂隙水。勘察期間承壓水初見水位埋深約4.0 m～11.4 m上下，承壓水頭高出③層全風化花崗混合巖頂板約1.0 m左右。

本場地地下水流向受場地地形控制，表現為自東南往西北方向流動?？辈炱陂g地下水位與年平均水位相近，場地內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價

本勘察場地屬濕潤～半濕潤區(qū)，屬Ⅱ類環(huán)境類型。根據《水質分析報告》，對地下水的腐蝕性進行了評價(結果如表2所示)。根據評價結果及地區(qū)經驗，判定本場地地下水和土對混凝土結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋無腐蝕性;對鋼結構有弱腐蝕性。

地下水腐蝕性評價表 表2

(3)巖土滲透性

通過勘察，場地內②層粉質粘土具有微～弱透水性，可視為相對隔水層。為對②層粉質粘土的滲透性作出定量評價，對其進行了室內滲透試驗，測得②層粉質粘土的垂直滲透系數為 1.29×10－8m/s～4.09×10－6m/s。結合區(qū)域水文地質資料，對填埋庫區(qū)進行設計時，②層粉質粘土的滲透系數建議采用4.09×10－6m/s。

3.3 巖土工程分析與評價

1.場地和地基的地震效應評價

(1)場地土類型及建筑場地類別

依據《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011－2001、《安徽省工程建設場地抗震性能評價標準》GB34/144－1997、《建筑抗震設防分類標準》GB50223和《蚌埠市抗震設防區(qū)劃》，該工程抗震設防類別為丙類建筑，抗震設防烈度為7度，設計地震分組為第一組，設計基本地震加速度0.10 g。場地土類型為中硬場地土，建筑場地類別為Ⅱ類;本場地屬建筑抗震有利地段。

根據《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011－2001第4.1.3條和本場地土質的實際情況，結合地區(qū)經驗，估算本場地土層的等效剪切波速為292 m/s。

(2)場地穩(wěn)定性適宜性評價

根據區(qū)域地質構造資料分析認為，本擬建場地內無全新活動斷裂通過。經本次野外勘察結果，擬建場地內無斷層通過，無滑坡、危巖、崩塌、滑坡等不良地質現象，場地整體穩(wěn)定，適宜本工程建筑物的修建。

2.巖土參數及其分析與選用

本報告對各巖土層的物理力學性指標及原位測試成果均進行了分層統(tǒng)計工作，對承載能力極限狀態(tài)計算時應選用指標的標準值;對正常使用極限狀態(tài)計算時宜選用指標的平均值;評價巖土性狀的指標應選用指標的平均值。

根據本次勘察完成的直剪試驗的結果，遵照《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB50007－2002)附錄E的規(guī)定，提供相應地基土的抗剪強度指標(如表3所示)，設計時可根據需要采用。

場地地基土物理力學指標及基礎設計計算指標 表3

3.主要工程地質問題分析與評價

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

(1)壩基滲透破壞問題

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

(2)壩體穩(wěn)定問題

本場地無軟弱下臥層，基礎不會產生過量沉降或不均勻沉降而使壩體變形破壞。

(3)垃圾散發(fā)的氣體對環(huán)境影響評價

垃圾處理不及時，垃圾中物質腐爛發(fā)出惡臭，空氣污穢，極不衛(wèi)生。對場地附近及下風口地帶造成嚴重空氣污染。氣體污染物在空氣中飄散遷移，可被降雨淋溶成污染來源。因此加強管理，及時填埋。垃圾發(fā)酵產生的沼氣等各種氣體易貯于裂隙孔洞中，依據《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范》CJJ17－2004的規(guī)定，填埋場應防止填埋氣體在局部聚積，填埋庫區(qū)底部及邊坡的土層10 m深范圍內裂隙、溶洞及其他腔型結構均應予以充填密實。

(4)垃圾滲濾液對地下水及地表水影響評價

垃圾在填埋過程中和填埋后，由于雨水和地表水的滲入，將在填埋體中產生相當數量的淋濾液，垃圾在淋濾液的長期作用下不斷被溶解、分解，呈溶質形式的有害和有毒產物進入到淋濾液中。淋濾液的化學成分不僅包括有機污染物、無機污染物、重金屬污染物，而且還包括細菌和大腸桿菌，具很強的綜合污染物特征。該區(qū)位于丘陵斜坡上，庫區(qū)覆蓋層及植被發(fā)育，強風化基巖風化裂隙和局部構造發(fā)育，為污染水入滲創(chuàng)造了條件。通過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給地下水兩種途徑，直接或間接污染地下水，勢必造成地表水及地下水的污染，對人畜的健康危害極大。

(5)垃圾滲濾液對巖土影響評價

垃圾滲透液中含的有機質成分，易與巖土體的某種礦物成分發(fā)生化學反應，改變土體性質，從而降低強度。庫區(qū)泥質砂巖及砂質泥巖具易軟化、水浸的特性，滲濾液極易軟化巖石的強度，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)垃圾處理場的防滲設施的破壞。因此必須作好防滲措施。

3.4 天然建筑材料調查與評價

本次勘測按任務書對天然建筑材料進行了調查，分別調查了土料、砂料和石料。本工程建筑材料勘察在初勘階段已進行，施工圖階段勘察又進行了復核，質量較好，儲量滿足設計要求。

①土料

土料的調查主要就本場地及其周圍進行，筑堤土料可用本場地②層粉質粘土，其物理性指標見表3。其數量及質量均能滿足工程需要。

②砂料

砂料的主要產地是定遠，可供給各種粒徑的砂，以中砂為主。年產量約400萬噸，陸地運輸很方便。

③石料

石料的產地是鳳陽。鳳陽的石料是石灰?guī)r，年產量約60000萬噸左右，陸地運輸很方便。建議施工期間應進行大型碾壓試驗，測定最大干密度及選定最佳鋪土厚度，碾壓遍數，碾壓機具，粘性土最優(yōu)含水量范圍，干密度等重要參數。

3.5 垃圾填埋場監(jiān)測工作

為了確保填埋場的穩(wěn)定，保護填埋場及填埋場附近地區(qū)的環(huán)境，應加強填埋場的各項監(jiān)測工作。監(jiān)測工作包括:①壩基、壩體、庫岸邊坡的穩(wěn)定和變形觀測;②地下水位、地表水變化觀測;③壩基、壩肩及庫區(qū)滲漏觀測;④對滲漏處的水土和滲出液的化學性質進行監(jiān)測;

以上監(jiān)測項目，若有異常現象出現，應及時報告有關主管部門并及時采取措施進行處理。

3.6 建議

(1)通過本次勘察工作，①層人工填土不能作為持力層使用，施工時應全部挖除。建議在有②層粉質粘土存在的場地選擇②層粉質粘土作為天然地基上的基礎持力層使用，在無②層粉質粘土存在的場地選擇③層全風化花崗混合巖作為天然地基上的基礎持力層使用;在滿足設計基礎埋深要求的前提下，擬建物基礎底面應落在持力層頂面以下不少于30 cm。

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

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

(4)蚌埠地區(qū)6月份為梅雨季節(jié)，為防止洪水浸沒庫區(qū)，應在庫區(qū)上部設置截洪溝。

(5)建議在庫底設置防滲襯層以防止?jié)B瀝液外滲并在庫區(qū)內設置集排系統(tǒng)把滲瀝液導入調節(jié)池以處理。

4 結語

蚌埠市生活垃圾填埋場工程竣工至今已運行6年多，運行正常。迄今的運行情況證實，本次水文地質、工程地質勘探工作所取得的結論及建議是符合實際的，對設計單位及甲方關切的庫區(qū)、壩址地基巖土層滲透性、防滲垂直處理深度等問題的結論和建議，已被工程實踐證明。蚌埠市生活垃圾填埋場工程水文地質、工程地質勘察提供了科學準確的數據，為優(yōu)化設計、節(jié)省投資創(chuàng)造了條件，也為安全施工奠定了基礎，大大緩解了蚌埠市垃圾處理的壓力，獲得了良好的經濟效益及社會效益，同時也為今后同類項目在本地區(qū)復雜地質條件下的工程建設積累了經驗。

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

［2］GB50011－2001.建筑抗震設計規(guī)范(2008版)［S］.

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

［4］孫文懷.基礎設計與地基處理［m］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

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

［6］蚌埠市勘測設計研究院.蚌埠市生活垃圾填埋場工程地質勘察報告［R］，2004.