综合物探法在软土地区垃圾填埋调查中的应用

王梓帆

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200080)

某工程地处浙江省嘉兴海宁市，属杭嘉湖东部平原区，工程实施后，汛期，杭嘉湖东部平原部分洪水将通过西连接河、改道洛塘河，以及麻泾港沿线河道等汇集，在麻泾港口门处南排钱塘江；非汛期，通过向钱塘江排水，促进平原河网水体有序流动，改善区域河网水环境。工程建设内容主要包括麻泾港河道、麻泾港泵站及麻泾港沿线配套建筑物。麻泾港泵站位于宁袁塘河以南，往南接采用盾构隧洞排涝方案(隧洞长约2.35km)，盾构隧洞下穿鱼鳞海塘出水，设计流量为150m3/s，采用5台机组，单机流量为37.5m3/s。

新建麻泾港泵站主要建筑物有清污机桥、交通桥、进水池、主机间和出水箱涵等。泵站西北侧分布有两处垃圾填埋场，其中1号垃圾填埋场位于麻泾港泵站西北侧约100m处，南北长约65m，宽约60m，面积约3900m2，钻孔揭露垃圾层厚8.90m，2号垃圾填埋场位于麻泾港泵站西侧约110m处，南北长约100m，宽约40m，面积约2800m2，据钻孔揭露，填埋垃圾主要包括布条、塑料、木料及易腐垃圾等，填埋场表部有厚2.00～2.50m的覆土，并分布有少量建筑垃圾。考虑到泵站设计位置存在较大范围的地下垃圾，垃圾总方量的评估工作直接影响后期施工开挖的投资。常规钻探方法工作效率低，钻孔数量过少易产生“一孔之见”的结论，导致勘察精度的不足。物探法[1-13]是一种高效无损的工程勘测手段，且能反映垃圾与下伏土体分界面的起伏情况，将高密度电法及地质雷达法用于泵站附近两处垃圾填埋场的探测，分析了地下垃圾对应的电阻率及波形特征。

1 测区工程地质条件

海宁市地形属浙北平原区，地势由西南向东北倾斜，较为平坦，东南部和东北部分布少量残丘，与海盐县交界的高阳山为本市最高峰，海拔为251.6m。市内河网发育，河流可分为上塘河、下河水系，上塘河水系呈狭长形，紧靠钱塘江；工程区属下河水系，是京杭运河的一部分，主要河道有长水塘、洛塘河、麻泾港，长山河。工程区位于海宁市南面，地势平坦，河网密布，地面高程为2.0～5.0m。工程区内基岩地层主要为震旦系上统西峰寺组(Z3X)和白垩系下统朝川组(K1c)。覆盖层为第四系(Q)松散堆积物，成因复杂，岩相多变，主要为第四系冲积、冲海积、湖海积和海积等，其厚度受基底起伏控制。地表以下50m以浅地层岩相多变，上部为全新统(Q4)海陆交互相堆积物，一般厚25～50m；下部以上更新统(Q3)冲积、冲湖积为主，夹有少量冲海积堆积物。

区内气候温暖湿润，雨量充沛，地表水系发育，各类地下水主要由大气降水直接补给，赋存于基岩裂隙和第四系地层的孔隙中。区内地下水类型可分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两种。松散岩类孔隙水广泛分布于工程区内的深厚第四系松散堆积层中，浅部富水性极弱，深部呈弱承压性，一般由大气降水补给，向江、河、海等低洼水体排泄。基岩裂隙水主要分布于工程区东山、西山、大横山等山丘地段，赋存于断裂、裂隙构造及岩体浅表层风化裂隙中。工程区沿堤防、闸站地表普遍有素填土和少量杂填土分布，松散，透水性较强；勘探深度上部土层一般为黏性土，呈微透水～极微透水性；下部土层中有黏质粉土、砂质粉土、粉细砂分布，一般为弱透水～中等透水性。

2 测区物探测线布置

麻泾港泵站附近垃圾填埋场物探测线布置图如图1所示，在1号垃圾填埋场布置东西向高密度电法测线及地质雷达测线各一条，编号为D1-D1′以及L1-L1′，两条物探测线均穿越钻孔ZKB25，2号垃圾填埋场电法测线与地质雷达测线沿南北向布设，编号为D2-D2′以及L2-L2′，高密度电法采用温纳装置，电极距为3m，地质雷达设置最大时窗300ns，采用点测模式，道间距0.2m，叠加次数128次。

图1 麻泾港泵站附近垃圾填埋场物探测线布置图(单位：m)

3 物探成果分析

1号垃圾填埋场物探探测成果如图2(a)所示，高密度电法剖面呈现的地下介质电阻率总体偏低，多小于100Ω·m，表明成分以垃圾为主的杂填土及淤泥质土电阻率较低，距离36～72m区域存在较大范围的相对低阻区域，电阻率值多小于10Ω·m，为垃圾层下伏淤泥质土的电性反应，此外，此区域电阻率较距离大于72m区域的电阻率小，这可能由生活垃圾中的渗滤液部分渗入淤泥质土中所致。以6～20Ω·m附近为界，绘制了垃圾层与下伏淤泥质土层的分界线，垃圾层的厚度沿测线方向厚度基本呈先增大后减小的趋势，在距离66m位置附近逐渐尖灭，垃圾层厚度多为6～14m，并在距离30m附近厚度达到最大。

如图2(b)所示，地质雷达法剖面局部出现斜率约45°同相轴连续的高频强反射信号，为测试场地杂草根系造成的电磁干扰，其中距离为0～10m、时间为150～200ns以及距离为42～55m、时间为100～150ns的区域出现同相轴较为连续的强反射信号，且此信号频率以中-低频为主，为淤泥质土层与上伏垃圾层分界面的电磁反应，但距离为10～42m的区域仅出现少量断续状反射同相轴，表明地质雷达划分垃圾与淤泥质土层效果总体较差。

2号垃圾填埋场物探探测成果如图3(a)所示，电阻率纵向上总体呈逐渐减小的趋势，因两处垃圾填埋场距离较近且表部土层性质相似，以1号垃圾填埋场划定的8Ω·m附近为界，绘制了垃圾层与下伏淤泥质土层的分界线，垃圾层的厚度沿测线方向基本呈逐渐增大的趋势，在距离54m的位置附近逐渐尖灭，垃圾层厚度多为10～12m，并在距离24m附近厚度达到最大。2号垃圾填埋场地质雷达法探测成果与图2(b)类似，雷达剖面亦出现较明显的45°倾斜强干扰信号，参考如图3(a)所示的高密度电法探测结果，其在对应距离及深度范围内并未见明显的连续强反射信号，探测效果不甚理想。

图2 1号垃圾填埋场物探探测成果

4 结论

文章针对软土地区地下填埋垃圾对泵站场址选择与后期施工的影响，采用基于温纳装置的高密度电法以及点测模式的地质雷达法，在局部物探异常区域采用钻孔验证的综合勘察手段调查掩埋垃圾的分布特征，得出如下结论：

(1)高密度电法用于地下垃圾调查效果良好，该方法可分辨出地下介质电性差异在几欧姆米级别的电性异常，且能体现横向上垃圾层与下伏淤泥质的分界面起伏变化，垃圾电阻率多大于5Ω·m。

(2)50MHz非屏蔽天线的地质雷达法在垃圾调查中易出现明显的倾斜反射信号，且垃圾与淤泥交界面附近并未出现较明显的同相轴连续的强反射信号，且软土因其电导率低对雷达电磁波的吸收作用亦明显，故不建议用于垃圾填埋场的调查。

此外，鉴于垃圾填埋场地地表杂草丛生，非屏蔽天线雷达探测效果不理想，类似工程建议考虑采用屏蔽天线。