地质技术在城市纳污坑塘治理中的应用探讨

李 哲 刘同喆 刘振阳

山东省地矿局八〇一水文地质工程地质大队（山东省地矿工程勘察院） 山东 济南 252000

引言：

我国的环境问题突出，经济的高速发展引发大气环境质量下降、土壤和地下水污染等一系列问题。城市废弃坑塘被倾倒各类固体废物的现象极为严重，这些固体废物种类复杂，具有毒性、感染性等特征，各种有机物、重金属等有害物质严重污染土壤及地下水。文结合典型固体废物填埋场整治案例，对地质技术在城市纳污坑塘治理中的应用进行探讨。本案例涉及固体废物种类多，成分复杂，填埋深度大，具有很强代表性，该纳污坑塘填埋位于广饶某地，北侧和西侧均靠近河流，水文条件复杂，并且填有医疗垃圾具有感染性的废物，严重威胁周边村民的健康生活。

1、地球物理勘探

在纳污坑塘的勘探阶段采用高密度电法与面波法相结合的方式，了解场区固废填埋范围与大体深度，为钻探提供指导。高密度电法的基本工作原理与常规电阻率法大体相同。它是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法，根基在施加电场作用下中传导电流的分布规律，推断抵消具有不同电阻率的岩土体的赋存情况。高密度电阻率法的物理前提是地下介质间的导电性差异。根据不同深度的面波速度即可推算出不同深度的横波速度Vs，进而推断出不同介质的性质，从而达到勘探的目的。根据物探资料解译得知，固体废物填埋面积约为16200m2，填埋深度为最大为10m。

2、工程地质钻探

工程地质钻探是岩土工程勘察的基本手段，到其成果是进行工程地质评价和设计、施工的基础资料，钻探质量的高低对整个地质勘察的质量起决定性作用。工程地质钻探也可在运用到纳污坑塘前期调查工作中，钻探目的主要是为了确定场地的地层结构、土壤类别、分层厚度、均匀性、固体废物的厚度、固体废物的种类，下伏软弱地层和坚硬地层的分布，查明地下水埋藏深度，并在孔内进行采取原装或扰动试样及原位测试。为环保工程设计提供基础资料。

通过钻探绘制各类柱状图、剖面图及三维模型，精确刻画各类固废的空间分布，最大限度控制较为敏感的危险废物的边界，避免了治理过程中危废的二次混合，从而增加治理难度和成本。

图1 纳污坑塘工程地质剖面图

3、基坑支护帷幕与降排水工程

纳污坑塘北侧紧邻河流，固废开挖边线距离约为4.6m；东侧紧邻房屋建筑，基坑开挖边线距房屋最小距离约为4.1m；基坑南侧部分区域紧邻坟地，上述部位不具备放坡条件采用桩锚支护形式，并采取在支护桩间设置高压旋喷桩的方式，使支护桩、高压旋喷桩相互咬合，共同作为止水帷幕。基坑西侧及南侧（除坟地部位）具有放坡空间，采用土钉墙支护形式，止水帷幕采取造价更低的双轴搅拌桩作为止水帷幕。

在支护桩间设置一棵高压旋喷桩止水帷幕，高压旋喷桩桩径1100mm，支护桩间引导孔间距1500mm，高压旋喷桩与支护桩搭接宽度不小于200mm。高压旋喷桩采用三重管高压旋喷桩施工工艺，土钉墙及复合土钉墙部分设置双轴搅拌桩，双轴搅拌桩中心距离基坑坡顶线距离1.0m。双轴搅拌桩桩径700mm，桩间距为500mm，搭接宽度不小于200mm。

针对治理区内地下水水位浅，地下水水量丰富，以及局部存在居民建筑物，受地下水位降幅影响敏感的特点，为保证基坑及周边建筑物安全，变形值在允许阈值之内，本基坑降水采用周圈闭合止水帷幕结合大口径管径降水。坑内降排水方案采取内部采用疏干井的方法进行降水，在治理区内较深范围内布置48口疏干井。疏干井进入基底以下5m，疏干井井间距约15.00m。

图2 基坑形态及支护帷幕示意图

结论：

简而言之，从上述案例来看，地球物理勘探及工程地质钻探在调查阶段能够准确、有效的确定纳污坑塘中各类固废的确切位置和体量，固废精准清挖提供依据；在治理和修复阶段，止水帷幕工程能有效阻隔纳污坑塘与周边水土的水力联系，阻止污染物的迁移扩散；支护工程确保固废清挖时边坡稳定性，因此地质技术在纳污坑塘治理过程中起到重要作用。