石灰岩地区工业废弃物填埋场选址勘察重点问题探讨—以涉县循环经济示范项目场地选址为例

杨 星

（河北省煤田地质局水文地质队，河北 邯郸 056001）

随着我国工业的发展，工业区的废弃物、固体垃圾成为了环境和地下水污染的主要凶手。工业废弃物种类多、成分复杂，污染具有潜在性和滞后性，为解决工业发展和环境保护协调发展的难题，工业废弃物填埋场的建设成为解决问题的首选。石灰岩地区环境地质条件很复杂，地下水保护条件更为复杂，区内岩溶发育较强，渗滤液一旦发生泄漏对地下水、地表水的安全存在极大的风险，极容易引起地下水的污染。本文中涉县循环经济示范项目位于邯郸涉县工业园区核心区，附近有邯长铁路、202省道、青兰高速，交通便利。区内钻孔揭露地层以石灰岩为主，在勘察的过程中针对选址工作的重点，主要是通过收集区域内已有地质、水文地质及钻孔资料结合水井专项调查、电法勘探、工程钻探和综合分析研究成本次任务，其中瞬变电磁电法457点位，高密度电法3600m，地质钻探106m。对选址场地地质条件、岩溶和溶洞发育条件、适宜性进行了分析和评价得出了勘察结论。本文就选址勘察谈一些观点，供在石灰岩地区填埋场选址的有关方面进行参考。

1 勘察内容和勘察方法的选择

填埋场勘察工作分选址可行性研究阶段勘察、初步勘察和详细勘察[7]。填埋场的选址勘察属于可行性研究阶段勘察，主要掌握场区的地层、岩性、构造、含水层分布等地质水文条件，以及岩、土物理力学性质和边破稳定性等工程地质条件及地震烈度等资料，并编制建设项目选址勘察报告，作为进行可行性研究选址的重要依据。填埋场选址勘察范围包括区域、近场区、场区，区域勘察方法以收集区域地质环境资料为主，并配合野外调查。场区及近场区勘察方法有填图、钻探、物探、测量、野外和室内试验等。

2 灰岩地区工业废弃物填埋场勘察的重点工作

石灰岩山区地质条件复杂，除了满足标准要求和一般性原则，还应掌握场地工程地质、水文地质、地质构造等工作应侧重以下方面。

2.1 场区地层结构、岩性

勘察工作应该明确场区内地层层序、厚度、岩性特征等。当场地岩层连续性良好，不存在地质异常和新构造，地层沉积较稳定时，对填埋场选址更加有利。对于上部覆盖土成因类型、颗粒组成及厚度等条件对填埋场渗滤液在土层中水力停留时间有着很大的关系。覆盖土层孔隙率越低、厚度越大时，水力停留时间越长，阻滞渗滤液下渗和渗滤液得以净化的能力就越强。

2.2 场区的稳定性

在岩溶地区地质条件复杂，区内容易发生滑坡、崩塌、泥石流及采空塌陷、岩溶塌陷等不良地质现象，直接威胁填埋场及主坝、建筑物的安全。此外斜坡稳定性复杂多变，地基土变化较大，水土流失严重同样会给垃圾填埋场的建设和使用带来不利影响。因此，选择相对稳定的场地保证填埋场的工程构筑物避开不良地质灾害是石灰岩区填埋场选址工作的重要内容之一。

2.3 场区岩溶、溶洞发育情况

勘察工作应该采用多种手段查明场区岩溶裂隙发育情况，在石灰岩地区普遍存在岩溶裂隙发育的情况。岩溶、节理裂隙越发育，岩土的渗透性越高，水力连通性越强，岩土层阻滞、防护填埋场渗滤液的污染能力也越差。然而大多数填埋场都普遍存在渗滤液渗透问题，岩溶地区的地下水安全受到极大的影响，且后期地下水污染修复过程极为困难，给人类安全也带来极大的影响。由此石灰岩地区应着重对场区岩溶、溶洞发育情况进行勘察，便于后期环评阶段采取必要的措施。

3 工程实例

3.1 工程概况

涉县循环经济示范项目设计规模为年处理工业固体废物15万吨，分两期建设，一期建设预计规模为7万吨/年，建设内容含资源化利用、焚烧、填埋、物化固化、研发中心、检测中心、应急中心、培训中心等，场区规划面积252亩，结合厂址的走向，项目依地势而布置。二期建设项目有待后期发展而定。

3.2 勘察工作及工作量

本次勘察工作主要是通过收集区域内已有地质、水文地质及钻孔资料结合水井专项调查、电法勘探、工程钻探和综合分析研究成本次任务。共收集区域环境、水文地质等报告2份，民用机井成井资料5份、航磁图件1份、水文地质图件2份；调查共选用水井、钻孔12眼；瞬变电磁甲级点457个；高密度电法测线3600m；地质钻探106m。

3.3 场区地质条件

（1）场区地层。场区地表被第四系（Q）覆盖，根据本次施工钻孔实际揭露情况自上而下的顺序分为：新生界第四系、新近系，总揭露厚度106m。

新生界第四系为河床相沉积，岩性以黄土黄土状粉土、砾石及卵石为主，厚48m；新生界新近系岩性以粘土夹碎石岩块为主，上部为黄褐色、灰色粘土夹深色岩石碎块，下部暗紫红色、紫红色泥岩与棕色石英粉砂岩呈交互层，并有少量的灰质泥岩，揭露地层厚度58m。

（2）场区构造。区内地质构造简单，整体以单斜构造为主，无活动断裂存在。本次勘察工作未发现构造迹象存在，构造对拟建场地没有影响。

（3）场区主要含水层和隔水层。本次钻探揭露地层位于地下水位以上，不含水。钻孔揭露的卵砾石层为第四系砂砾石层孔隙含水层组，透水但不含水，该层厚度24.2m，底界埋深48m。岩性：上部为卵砾石层下部为中粗砂夹砾石层，砾石磨圆度、分选性较差。上覆薄层亚砂土、亚粘土，富水性差。

钻孔揭露的场区内粉质粘土为第四系弱隔水层组，该层厚度2.6m，底界埋深23.8m。黄土状粉土，夹粉状粘土薄层，较湿，可塑～硬塑，韧性差，干强度中等，根据土样该层土渗透系数为5×10-4cm/s。

（4）场区地下水特征。地下水化学成份阴离子含量以HCO3-为主，每升水中含量251.3mg~263.01mg，占阴离子总量的58.70%～67.90%。其次为SO42-离子，占阴离子总量的20%~23.1%。再次为Cl-和NO3-离子，占阴离子总量的10.01%~11.09%。

地下水化学成份中阳离子以Ca2+为主，每升水中含量为85.7mg~104.8mg，占阳离子总量的64.9%~73%。其次为Mg2+和Na+离子，占阳离子总量的26.6%~27.72%。地下水中含有少量的K+和NH4+离子，占阳离子总量不足1%。

3.4 场区地质条件评价

3.4.1 场地稳定性评价

（1）地层稳定性 拟建场地位于武安凹断束Ⅳ级构造单元，本区内构造稳定，对场地影响不大。从场地来看，本区属稳定的单斜构造。场区浅部高密度电法和深部区域地层瞬变电磁电法电阻率分布较均匀，说明岩层连续性良好，不存在地质异常和新构造，地层沉积较稳定。

（2）不良地质现象及地震效应 在场地勘察范围内未发现滑坡、崩塌、泥石流及采空塌陷、岩溶塌陷等不良地质现象。区域内未发生过破坏性地震，邻近地震也未给本区带来破坏性影响。

（3）地基承载力 本次勘察共取原状土样10件，进行了常规物理性质试验工作，取得了一定量的基础数据。各层岩土的承载力特征值fak及压缩模量ES1-2（带*为变形模量）表-1，当工程满足承载力特征值及压缩模量时，可视地基承载力稳定。

表1 承载力特征值及压缩模量

3.4.2 岩溶发育条件评价

岩性是岩溶发育的基础和内在因素。不同岩石由于其矿物成份、化学成份不同，溶蚀的难易程度不同。根据现场钻探结果分析，场区位于河床之上新生界厚度较大，钻探揭露最大深度为106m，未揭穿新生界底层。不具备岩溶发育的基础和内在因素，所以不存在岩溶裂隙发育条件。

3.4.3 溶洞发育评价

（1）物探成果分析 根据电法成果切面图（图1）中未发现高阻值区，区域电阻率分布较均匀，说明岩层连续性良好，低阻值带视为含水层岩组，且基本在填埋区以外。因此存在不良地质和溶洞的可能性较小。由此，排除场区150m以浅地层发育有大型溶洞的可能。

图1 埋深150m处切面图

（2）钻探成果分析 在场区的填埋区内实施了1#钻孔，钻探揭露最大深度为106m，未揭穿新生界底层，岩芯判断地层情况与电法勘探成果基本一致，由此验证了高密度电法和瞬变电磁法所测数据真实可靠。其次在钻探深度内可客观的评价场地内溶洞发育和存在的情况，钻探岩芯显示地层沉积稳定，不存在溶洞形成的先决条件，因此钻探揭露106.00m以浅地层不存在溶洞。

3.5 场地适宜性评价

综合场地地质条件评价，场区构造简单较稳定，岩溶及溶洞不发育。在钻探勘察深度内未揭露地下水,可不考虑地下水对本工程的影响，场地内岩土种类较多，对照《城乡规划工程地质勘察规范》CJJ 57-2012附录C“工程建设适宜性的定性分级”规定，场区选址在地质条件上可定为较适宜。

4 结语

石灰岩区工业废弃物填埋场的选址勘察是建设项目过程中的重要的环节，其涉及多种学科领域包括工程地质学、水文地质学、环境工程、土力学等，选址除了满足标准要求和一般性原则外，在勘察过程中，应着重对石灰岩山区岩溶裂隙发育情况、场区地层岩性和稳定性进行分析和评价，这将关系到后期环评阶段采取的防渗漏措施的选择。同时为了保证勘察结论的准确性，勘察时应采用多种勘察手段开展工作，以便相互对比、验证。通过实例工程的介绍，目的是对实践工作的总结，也是为今后石灰岩区填埋场选址勘察工作更加的科学和合理性。