岩土工程勘察阶段的污染地基土调查

田素军

(伊尔姆环境资源管理咨询(上海)有限公司，上海 200001)

岩土工程勘察阶段的污染地基土调查

田素军∗

(伊尔姆环境资源管理咨询(上海)有限公司，上海 200001)

2009年修订版《岩土工程勘察规范》所做的最大修订，即为对污染地基土调查部分的修订。新修订给出了污染地基土调查的一般指导原则。污染地基土的环境调查涉及多学科的综合应用，一般岩土工程勘察单位还不具备进行污染地基土调查及对调查结果评价的能力，也不具备进行修复治理方案设计和实施的能力。本文结合实际污染地基土的调查、评价及治理修复案例，结合国内国际对污染土调查治理的技术方法，简介污染地基土的调查方法、评价方式和治理修复措施，以期能对污染地基土的调查起到借鉴作用。

岩土工程勘察；污染地基土；环境调查；治理修复；地基处理

1 引 言

随着城市的快速发展和人们对居住环境要求的提高，很多城市中原本位于市区内的化工、医药、农药以及石化企业陆续搬迁至市区外的专业园区。而这些企业位于市区内的场地，往往被改建为居住区、商业区或公共绿地等。上述各类企业在生产活动期间的污染物排放和泄漏使得土壤及地下水受到严重污染。在这些企业搬迁后，很少有企业会按照国家有关要求进行场地土壤和地下水的调查和治理。而如果直接在受污染地基土上进行建设，则污染物会通过口腔摄入、皮肤吸收、呼吸摄入等多种途径引起暴露吸收并危害人体健康[1]。近期各地不断爆出因场地地基土污染而造成的房地产开发失败、施工期间在开挖基坑或桩基施工阶段造成工人中毒以及直接在污染地基土上建造住宅小区的事件，即反应了忽略对污染地基土进行调查和治理所造成的危害[2～4]。

因为国内还没有针对性的法规，各建设相关方包括土地、规划、建设主管部门、开发商和勘察单位也没有对污染地基土的健康危害性有足够的重视，加之污染土壤和地下水的调查与治理修复会持续很长时间并花费大量金钱，目前对搬迁企业土地再开发的土壤和地下水环境调查尚没有规划性展开。

因为土壤和地下水的污染往往是隐性的，不进行钻探开挖，往往不容易发现。所以在岩土工程勘察阶段，经过钻探发现了地基土有污染迹象后，应引起勘察单位和技术人员的重视，及时提出相关报告和建议给建设部门，以便开展后期调查。目前国内大多数勘察单位尚不具备污染地基土和地下水的调查评判技术，这就应由专业环境调查单位来进行调查评判并进行风险评估和治理。

本文结合实际工程案例，借鉴国外土壤地下水调查治理的方法，对《岩土工程勘察规范》2009年最新修订版[5]中所述的污染地基土调查评价部分进行实际操作，以期能为污染地基土的勘察评价提供借鉴。

2 调查方法简述

2.1 场地描述

该场地历史上曾分别为水泥厂、磷肥厂、化工厂和炼油厂。在炼油厂于1998年被关停后，该地块于2006年进行招标拍卖，被某房地产开发商拍得用于大型综合居住区的开发建设。

建设方于2006年委托勘察单位对场地一期住宅建设区进行了岩土工程勘察。勘察单位在提交的岩土工程勘察报告中提及在几个勘察孔的钻探过程中发现地基土受到污染迹象，并述及污染区的地基土承载力和其他区域的承载力值无大的变化，只是建议了统一的地基承载力值，而没有对污染地基土的进一步调查处理提出任何建议。

建设方在拆除原有建筑基础并开挖拟建建筑基坑时，发现地基土污染着色较重(见图1)，并有强烈刺激性气味。考虑到潜在的健康风险，建设方寻求对污染地基土进行详细的调查评价。

图1 受污染的黑色土壤

2.2 样品采集与分析

作为污染地基土的环境调查，样品的采集与分析计划需在全面调查场地的历史使用情况，了解场地上曾经使用过的可能对场地土壤和地下水造成污染的各类化学物质的基础上进行制定。作为本次污染地基土的调查，首先在踏勘场地后，查阅场地历史文件，大致了解场地历史使用状况后，制定了针对性的污染地基土调查与分析计划。经过综合研究，确认本次调查的分析参数为13种重金属、挥发性有机物、半挥发性有机物和总石油烃。

作为需要进行污染物化学分析的土壤和地下水样品，土孔钻探、样品采集程序和样品运输都有严格的要求，以避免各采样点位的交叉污染。土孔的钻探和样品的采集参照美国材料测试协会(ASTM)的相关标准进行[6]。而土壤和地下水的样品瓶，则由专业实验室依据分析参数的不同提供各类针对性容器，有些样品容器还需要添加保护剂。样品的运输保存时间及温度，可参照国内国际上的相关分析导则要求执行[7]。

现场调查阶段的关键，是采样点的布置和能采集到有代表性的样品[8]。针对本次场地历史使用状况，在主要关注区域按3 m间距网格状布置勘探点，在钻探期间首先在视觉和嗅觉上对地基土污染状况做初步辨别，并用便携式仪器现场测试土壤气体中的挥发性有机物，以筛选有代表性的土样送实验室进一步分析。

为了评价污染地基土的工程性质，亦采集污染地基土原状样，送土工试验室进行测试，以对比污染土和未污染土的工程性质。

3 调查结果评价

3.1 污染地基土对工程性质的影响

为评价污染土对工程建设的影响，本次调查的同时还采集了一定量的原状土样进行室内常规土工试验。本次调查所采集的原状土样主要为粉质粘土和粉土，室内试验测试结果与在本场地未污染区域所进行的详勘期间同层土的室内试验结果进行了对比，对比结果如表1所示。

土工试验结果对比 表1

通过结果对比以及对土壤样品污染物的分析，对于力学参数，受有机污染物主要为石油类污染的地基土的内摩擦角受影响而明显减小，粘聚力则有明显的增大，压缩模量也稍有增大；对于地基土的物理性质，对比可知受污染物的影响不大。含石油类污染物较多的土层土样的内摩擦角较原岩土工程勘察报告中同层土的内摩擦角约小5°左右，粘聚力增加约15 kPa～20 kPa。剪切参数变化的原因与土壤受油类浸润有关，详细影响机理可参见相关研究[9]。受有机污染物污染的地基土在使用桩基时，桩的侧摩阻力会降低。但总体来说，受污染地基土的地基承载力并没有明显减小。这也导致一般勘察单位在对污染地基土进行工程性质评价时，因污染土没有明显的力学参数减小，而没有进一步建议对污染土的化学性质进行调查。

3.2 场地污染表征

通过对30个土样的试验室分析，表明场地局部地基土受到了重金属、石油类、苯类、酚类和多环芳烃的污染(见表2)。从场地调查结果来看，场地受到严重的总石油烃和苯类的污染。

土壤中污染物含量最大值(mg/kg) 表2

3.3 场地健康风险

考虑到场地将建设为住宅小区，场地周围有商店、住宅、幼儿园和医院，因此场地污染不仅会影响到未来住宅区居民的身体健康，还可能会影响到当前场地周围的人体健康。一般来说，总石油烃暴露可能会导致肺部损伤(如肺炎)，影响中枢神经系统，还可能会导致心肌炎、小脑萎缩、痴呆、意识模糊、精神病等疾病的发生[10]。苯是已知的强致癌物质，会引起白血病和损害中枢神经，长期慢性的苯暴露会损伤血液和淋巴系统并进而导致贫血和抑制免疫反应[11]，因此苯导致的健康风险更值得关注。二甲苯暴露会影响中枢神经系统，并会造成肝损伤。

作为非水相液体(NAPL)，总石油烃和苯容易在地下水中迁移传输[12]。因此，假如对该场地不采取任何修复措施，总石油烃和苯会随地下水迁移到场地外，造成场地外地下水环境的污染和破坏，并引发更严重的环境污染问题，这也会使得未来的场地修复成本大幅度的升高。

针对本场地污染状况，参照国内有关文献和国外依据污染物毒理性对人体健康风险的评价公式，对本场地的健康风险进行了评价。通过评价，表明在居住场景下，总石油烃会引起较高的非致癌风险，苯会通过口腔摄入和呼吸摄入导致较高的致癌风险；场地受污染地下水如被长期饮用，则苯和总石油烃会给居民带来不可接受的非致癌风险，且苯会引起较高的致癌风险[13]。

4 污染地基土治理修复

经过调查，本场地内受污染地基土分布范围较大，但多为浅层分布，受污染深度一般为地面下3 m左右。局部地基土受污染较深，最深至地面下近11 m，但污染较深几处地点均较集中。通过调查，场地地下水埋藏较深，超过地面以下10 m。

在选择治理措施时，如果对污染地基土进行全部开挖置换为清洁土壤，则需要大土方量开挖和处置，不仅工期长，开挖后地基处理复杂，且处理污染土费用高。经过竖向不同深度采样表明，当污染严重土壤至一定深度(约地面下4 m)后，其下土壤的受污染程度逐渐减轻。从健康风险控制原则出发，将上部污染源土壤挖除后，如对底部污染较轻地基土做好适当防护，则不必进行全部开挖处理，即可将污染地基土的健康风险控制在可接受范围内。

经过对比分析各种污染地基土的处理方案，并结合本拟建场地的建筑工期，经与建设方和建筑设计方探讨，在部分更改拟建建筑设计方案的基础上，采用清除部分受污染土壤和在未完全清除的污染土上加设“封闭层”这两种处理方式相结合，来处理和修复污染地基土。

采用“封闭层”的方式是将污染地基土开挖到一定深度后，在其上分层铺设0.6 m～1 m厚的灰土层。灰土有良好的防渗性，会阻隔其下污染物向上继续挥发至地表。灰土层的铺设在整个污染区连续成片，大过污染区一定范围，并保证一定深度，使施工期各种开挖和管道敷设均在“封闭层”之上，确保封闭效果。在拟建幼儿园等重点区域，在基底还铺设了塑胶防透膜如图2所示，以防潜在挥发出的污染物进入地下室聚集。

图2 在基底铺设的塑胶防透层

5 结 论

本文从污染地基土的调查、分析评价、健康风险评估到污染地基土治理修复，以完整的工程实例过程，简述了污染地基土调查所应遵循的程序。为深刻理解《岩土工程勘察规范》2009年修订版对污染土调查评价部分的规定起到示例作用。

污染地基土的调查及治理是需要多学科互相结合才能完成的工作，涉及工程地质与水文地质、环境工程、岩土工程、化学分析以及工程施工等。而勘察单位，在执行国家新规范的过程中，应加强横向研究与联合，做好污染场地的勘察，为保护环境，维护人民身体健康作出应尽的职责。

[1] Lijzen JPA，Baars AJ，Otte PF，et.al.Technical evaluation of the Intervention Values for Soil/sediment and Groundwater. Human and ecotoxicological risk assessment and derivation of risk limits for soil，aquatic sediment and groundwater[R]. RIVM report 711701023，June 2001

[2] [EB/OL].http://news.sohu.com/20101204/n278092806.shtml，2010－12－4

[3] [EB/OL].http://finance.ifeng.com/news/house/20100304/ 1883612.shtml，2010－3－4

[4] [EB/OL].http://www.xinhuanet.com/chinanews/2007－08/16/content_10874082.htm，2007－8－16

[5] GB 50021－2001.岩土工程勘察规范(2009年修订版) [S].

[6] ASTM E1903－97(2002)，Standard Guide for Environmental Site Assessments:Phase II Environmental Site Assessment Process [S].American Society for Testing and Materials，2002

[7] Robert E.Wangner，Guide to Environmental Analytical Methods)4th Edition)[M].Genium Publishing Coopration，1998

[8] 李建三，吴祖煜，陈彬等.工业废弃场地再开发的环境评估[J].环境科学与管理，2007，32(6):54～57

[9] 朱春鹏，刘汉龙.污染土的工程性质研究进展[J].岩土力学，2007，28(3):203～208

[10] ATSDR(Agency for Toxic Substances and Disease Registry).Toxicological profile for total petroleum hydrocarbons (TPH)[R].Atlanta，GA，1999

[11] ATSDR.Toxicological profile for Benzene[R].Atlanta，GA，2005

[12] 郑德凤，赵勇胜，王本德.轻非水相液体在地下环境中的运移特征与模拟预测研究[J].水科学进展，2002，13 (3):321～325

[13] 董向阳，李建三，吴祖煜等.工业废弃场地再开发的环境评估Ⅱ健康风险评估[J].环境科学与管理，2008，33 (1):187～190

The Contaminated Soil Study During the Geotechnical Investigation

Tian SuJun
(ERM Shanghai Limited，Shanghai 200001，China)

The newly version of Code for Investigation of Geotechnical Engineering was issued in 2009.The main revision was related to the contaminated soil investigation，analysis and remediation，and provided the guideline of investigation and remediation.However，the investigation work of contaminated soil is a compositive work involved much knowledge.The geotechnical investigation company at the moment can not perform the whole work individually.This article mainly focused on a practical project，to briefly introduce the methods of investigation，evaluation and remediation for a contaminated site.The methods can be used for reference for similar contaminated site investigation.

Geotechnical Investigation；Contaminated Soil；Environmental Investigation；Remediation；Foundation Treatment

1672－8262(2011)02－165－04

X820.6，P66

A

2011—02—18

田素军(1976—)，男，工程师，主要从事污染场地的调查评价、污染场地的治理与修复。

环境保护部国家环境保护公益性行业科研专项(2011467017)