蚌埠市生活垃圾填埋场工程地质勘察

霍志强

(蚌埠市勘测设计研究院，安徽蚌埠 233000)

1 工程项目及勘察概况

近十年来，国家投入到淮河水污染治理的资金有数百亿之多，淮河水质仍时好时坏，蚌埠市垃圾填埋场作为淮河水污染治理工程的重要组成部分，被市政府列为重点工程。该工程位于蚌埠东海大道南侧、平山的西南坡，该工程包括填埋库区、维修区、管理区、及调节池四部分，按Ⅱ类Ⅱ级标准设计、建造。该项工程是蚌埠市的城市基础设施，规模大，服务年限15年，日处理生活垃圾约600吨/天。

受蚌埠市城市投资发展有限公司委托，蚌埠市勘测设计研究院于2004年4月9日～2004年6月2日完成可行性研究阶段、初步设计阶段及施工图设计阶段勘察，期间还完成了进场道路勘察、料场勘察及场地断裂构造勘察。2006年8月该工程竣工，至今已运行6年多，运行正常。

2 项目关键技术和难点

垃圾填埋场场址位于平山南麓贾庵窑厂，建筑场地地形起伏较大，场地的地貌单元由西向东从剥蚀准平原逐渐过渡到剥蚀残丘。

该工程由于位于半山坡上，第四系覆盖层较薄，基岩埋藏浅，为晚太古代的花岗混合岩，由于长期遭受构造地质作用及热液蚀变作用的影响，节理裂隙很发育，岩体破碎，岩芯采取率低，勘察难度大，采用常规的钻进方法，无法保证岩芯采取率。由于垃圾填埋场堆填厚度大，堆填总荷载大，为保证勘察质量，提高岩芯采取率，勘察人员改进了常规的钻进方法，采取泥浆粉掺SM胶做循环液，单动双套的钻进方法，保证了岩芯采取率，确保了勘察质量。

3 工程勘察实例

3.1 勘察工作量完成情况

本工程严格按现行国家相关规范执行，在充分收集相关资料成果的基础上按详细勘察的步骤进行，按个阶段的要求采取相应的工作方法和手段。本次勘察共布置143个勘探孔，完成工作量如表1所示。

完成工作量一览表 表1

本次勘察的外业钻探施工、土试样和水质分析试样的采取、原位测试、室内土工试验、资料整理、报告编写等均按照相关规范进行，取得资料能满足详细勘察阶段建筑地基与基础设计(施工图设计阶段)的要求。通过仔细的勘探工作，对工程地基岩土层进行了详细划分，对个岩土层渗透性能进行了准确评价，对建筑物的地基持力层的选择、设计参数、防渗处理等提出了经济合理的结论和建议。

3.2 场地岩土工程、水文地质条件

1.场地地形、地貌

拟建场地的地面标高在36.32 m～65.03 m之间。场地的地貌单元由西向东从剥蚀准平原逐渐过渡到剥蚀残丘。地基各土层的形成时代及成因类型简述为:全新世人工填土层()、晚更新世坡、残积层()及晚太古代花岗混合岩(全风化层、强风化层、中风化层)基底。

2.地质构造及地震

本场地位于中朝准地台的南缘，蚌埠复背斜的核部，马头城－临淮关断层通过本场地，此断层为压性断层，属非活动性断层。据《建筑抗震设计规范》GB50011－2001和《中国地震动参数区划图》GB18306－2001，本场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.10 g。

3.地基土的构成及其特征

根据外业钻探揭露，拟建场地地面下20.9 m深度范围内，可分为5个工程地质层，主要土(岩)性为粘性土及花岗混合岩。地基土各层的特征按自上而下和从新到老的顺序分别描述如下:

杂色，松散状，稍湿，以粘性土为主构成，含植物根，不均匀，欠固结。层厚0.3 m～2.9 m。工程地质条件较差。

灰黄、黄褐、黄棕色，硬塑(局部坚硬状)，含铁锰结核、砂礓、岩石碎屑及砾石，上部网脉状裂隙较发育、裂隙内充填灰色次生粘土。韧性高，摇震反应无，干强度高，光滑。最大层厚10.7 m。工程地质条件一般。

③层全风化花岗混合岩:(Ar)

灰白、褐白色，组织结构基本破坏，手捏即碎呈砂砾状，主要造岩矿物成分为石英、长石、云母及暗色矿物，长石、云母等大部分已风化成粘土类矿物;最大层厚9.2 m。工程地质条件较好。

④层强风化花岗混合岩:(Ar)

灰白、褐白色，结构大部分破坏，主要矿物成分为石英、长石、云母及暗色矿物，风化裂隙很发育，岩体破碎。最大层厚1.7 m。

⑤层中风化花岗混合岩:(Ar)

灰白色，粗粒等粒结构、块状构造，矿物成分为石英、长石、云母及暗色矿物，节理及风化裂隙较发育。本层未钻穿，控制厚度0.9 m。岩石较坚硬，岩体较完整，岩体基本质量等级分类为Ⅳ类。

4.地下水概述

(1)场地地下水分布及类型

根据钻探揭露，本场地在深度21.0 m深度范围内，对工程有影响的主要存在2个地下含水层组，现叙述如下:

第一含水层组:地下水类型属上层滞水，主要赋存于①层人工填土中，其水量大小受地表水控制，其水位、流量随季节有明显变化，以地表水的垂直渗透补给为主。本层地下水具有自由重力表面，埋藏浅，易蒸发。地下水的初见水位与稳定水位埋深基本一致，在0.9 m ～1.3 m 之间(勘察期间水位)。

第二含水层组:地下水类型属承压水，主要分布在场地西部地势较低的③层全风化花岗混合岩及④层强风化花岗混合岩中，以地下水的水平迳向流动补给为主，属岩层裂隙水。勘察期间承压水初见水位埋深约4.0 m～11.4 m上下，承压水头高出③层全风化花岗混合岩顶板约1.0 m左右。

本场地地下水流向受场地地形控制，表现为自东南往西北方向流动。勘察期间地下水位与年平均水位相近，场地内地下水水位丰水期与枯水期高差约相差1.2 m左右。蚌埠地区6月 ～9月份为丰水期，12月～次年3月份为枯水期。

②地下水和土腐蚀性评价

本勘察场地属湿润～半湿润区，属Ⅱ类环境类型。根据《水质分析报告》，对地下水的腐蚀性进行了评价(结果如表2所示)。根据评价结果及地区经验，判定本场地地下水和土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性;对钢结构有弱腐蚀性。

地下水腐蚀性评价表 表2

(3)岩土渗透性

通过勘察，场地内②层粉质粘土具有微～弱透水性，可视为相对隔水层。为对②层粉质粘土的渗透性作出定量评价，对其进行了室内渗透试验，测得②层粉质粘土的垂直渗透系数为 1.29×10－8m/s～4.09×10－6m/s。结合区域水文地质资料，对填埋库区进行设计时，②层粉质粘土的渗透系数建议采用4.09×10－6m/s。

3.3 岩土工程分析与评价

1.场地和地基的地震效应评价

(1)场地土类型及建筑场地类别

依据《建筑抗震设计规范》GB50011－2001、《安徽省工程建设场地抗震性能评价标准》GB34/144－1997、《建筑抗震设防分类标准》GB50223和《蚌埠市抗震设防区划》，该工程抗震设防类别为丙类建筑，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度0.10 g。场地土类型为中硬场地土，建筑场地类别为Ⅱ类;本场地属建筑抗震有利地段。

根据《建筑抗震设计规范》GB50011－2001第4.1.3条和本场地土质的实际情况，结合地区经验，估算本场地土层的等效剪切波速为292 m/s。

(2)场地稳定性适宜性评价

根据区域地质构造资料分析认为，本拟建场地内无全新活动断裂通过。经本次野外勘察结果，拟建场地内无断层通过，无滑坡、危岩、崩塌、滑坡等不良地质现象，场地整体稳定，适宜本工程建筑物的修建。

2.岩土参数及其分析与选用

本报告对各岩土层的物理力学性指标及原位测试成果均进行了分层统计工作，对承载能力极限状态计算时应选用指标的标准值;对正常使用极限状态计算时宜选用指标的平均值;评价岩土性状的指标应选用指标的平均值。

根据本次勘察完成的直剪试验的结果，遵照《建筑地基基础设计规范》(GB50007－2002)附录E的规定，提供相应地基土的抗剪强度指标(如表3所示)，设计时可根据需要采用。

场地地基土物理力学指标及基础设计计算指标 表3

3.主要工程地质问题分析与评价

工程区存在的主要工程地质问题是坝基渗透破坏问题和坝体稳定问题等。

(1)坝基渗透破坏问题

本工程若采用②层粉质粘土作为筑坝材料，分层碾压，因其具微～弱透水性，若能严格按规范做好截洪沟、防渗衬层及集排系统，一般情况下，不会产生渗透和渗透变形破坏。

(2)坝体稳定问题

本场地无软弱下卧层，基础不会产生过量沉降或不均匀沉降而使坝体变形破坏。

(3)垃圾散发的气体对环境影响评价

垃圾处理不及时，垃圾中物质腐烂发出恶臭，空气污秽，极不卫生。对场地附近及下风口地带造成严重空气污染。气体污染物在空气中飘散迁移，可被降雨淋溶成污染来源。因此加强管理，及时填埋。垃圾发酵产生的沼气等各种气体易贮于裂隙孔洞中，依据《生活垃圾卫生填埋技术规范》CJJ17－2004的规定，填埋场应防止填埋气体在局部聚积，填埋库区底部及边坡的土层10 m深范围内裂隙、溶洞及其他腔型结构均应予以充填密实。

(4)垃圾渗滤液对地下水及地表水影响评价

垃圾在填埋过程中和填埋后，由于雨水和地表水的渗入，将在填埋体中产生相当数量的淋滤液，垃圾在淋滤液的长期作用下不断被溶解、分解，呈溶质形式的有害和有毒产物进入到淋滤液中。淋滤液的化学成分不仅包括有机污染物、无机污染物、重金属污染物，而且还包括细菌和大肠杆菌，具很强的综合污染物特征。该区位于丘陵斜坡上，库区覆盖层及植被发育，强风化基岩风化裂隙和局部构造发育，为污染水入渗创造了条件。通过垃圾液直接下渗污染或垃圾液污染地表水后地表水入渗补给地下水两种途径，直接或间接污染地下水，势必造成地表水及地下水的污染，对人畜的健康危害极大。

(5)垃圾渗滤液对岩土影响评价

垃圾渗透液中含的有机质成分，易与岩土体的某种矿物成分发生化学反应，改变土体性质，从而降低强度。库区泥质砂岩及砂质泥岩具易软化、水浸的特性，渗滤液极易软化岩石的强度，浸泡周围的边坡，形成潜在的滑面，诱发天然边坡失稳，从而引发垃圾处理场的防渗设施的破坏。因此必须作好防渗措施。

3.4 天然建筑材料调查与评价

本次勘测按任务书对天然建筑材料进行了调查，分别调查了土料、砂料和石料。本工程建筑材料勘察在初勘阶段已进行，施工图阶段勘察又进行了复核，质量较好，储量满足设计要求。

①土料

土料的调查主要就本场地及其周围进行，筑堤土料可用本场地②层粉质粘土，其物理性指标见表3。其数量及质量均能满足工程需要。

②砂料

砂料的主要产地是定远，可供给各种粒径的砂，以中砂为主。年产量约400万吨，陆地运输很方便。

③石料

石料的产地是凤阳。凤阳的石料是石灰岩，年产量约60000万吨左右，陆地运输很方便。建议施工期间应进行大型碾压试验，测定最大干密度及选定最佳铺土厚度，碾压遍数，碾压机具，粘性土最优含水量范围，干密度等重要参数。

3.5 垃圾填埋场监测工作

为了确保填埋场的稳定，保护填埋场及填埋场附近地区的环境，应加强填埋场的各项监测工作。监测工作包括:①坝基、坝体、库岸边坡的稳定和变形观测;②地下水位、地表水变化观测;③坝基、坝肩及库区渗漏观测;④对渗漏处的水土和渗出液的化学性质进行监测;

以上监测项目，若有异常现象出现，应及时报告有关主管部门并及时采取措施进行处理。

3.6 建议

(1)通过本次勘察工作，①层人工填土不能作为持力层使用，施工时应全部挖除。建议在有②层粉质粘土存在的场地选择②层粉质粘土作为天然地基上的基础持力层使用，在无②层粉质粘土存在的场地选择③层全风化花岗混合岩作为天然地基上的基础持力层使用;在满足设计基础埋深要求的前提下，拟建物基础底面应落在持力层顶面以下不少于30 cm。

(2)对建筑在不同岩土层上的坝基为防止不均匀沉降建议设计部门采用增大坝基底面积、减小坝基坡度的方法进行设计。

(3)因②层粉质粘土具有弱膨胀潜势，为防止暴晒产生龟裂后被雨水渗入破坏造成坝体渗漏，建议对坝体铺以防渗膜或植草皮防护。

(4)蚌埠地区6月份为梅雨季节，为防止洪水浸没库区，应在库区上部设置截洪沟。

(5)建议在库底设置防渗衬层以防止渗沥液外渗并在库区内设置集排系统把渗沥液导入调节池以处理。

4 结语

蚌埠市生活垃圾填埋场工程竣工至今已运行6年多，运行正常。迄今的运行情况证实，本次水文地质、工程地质勘探工作所取得的结论及建议是符合实际的，对设计单位及甲方关切的库区、坝址地基岩土层渗透性、防渗垂直处理深度等问题的结论和建议，已被工程实践证明。蚌埠市生活垃圾填埋场工程水文地质、工程地质勘察提供了科学准确的数据，为优化设计、节省投资创造了条件，也为安全施工奠定了基础，大大缓解了蚌埠市垃圾处理的压力，获得了良好的经济效益及社会效益，同时也为今后同类项目在本地区复杂地质条件下的工程建设积累了经验。

［1］GB50021－2001.岩土工程勘察规范(2009版)［S］.

［2］GB50011－2001.建筑抗震设计规范(2008版)［S］.

［3］《工程地质手册》编委会.工程地质手册第四版［m］.北京:中国建筑工业出版社，2007.

［4］孙文怀.基础设计与地基处理［m］.北京:中国建筑工业出版社，1999.

［5］CJJ17－2004.生活垃圾卫生填埋技术规范［S］.

［6］蚌埠市勘测设计研究院.蚌埠市生活垃圾填埋场工程地质勘察报告［R］，2004.