浅谈山谷型垃圾填埋场的工程地质勘察与评价

摘 要山谷型填埋场的工程地质条件较为特别，地形地貌较复杂，岩土层品种较多，水文地质条件处理不当对工程质量，尤其对周边环境影响较大。本文根据多年工作经验，针对山谷型垃圾填埋场的特点，总结其工程地质勘察要点及评价内容。

关键词山谷型；垃圾填埋场；工程地质勘察

中图分类号X799文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)032-0183-02

随着社会经济的发展和国家财力的增强 ，国家对城市生活垃圾的污染问题越来越重视；据报道，去年国家四万亿元扩大内需的投资计划中，其中有四千亿元将用于环境污染的整治。从去年到现在，基本上每个县市都拿到了少则几百万多则上千万的国家专项资金，正在或准备筹建垃圾填埋场，因此这两年垃圾填埋场的工程勘察工作也变得热闹起来。

垃圾填埋场按场地地形可分为山谷型、平原型、斜坡型，我省山地资源较多，填埋场以山谷型为主，我院已经勘察的几个场地皆为此类型。

1山谷型垃圾填埋场的工程地质特点

1）第四系黏性土都为残、坡积型，其成分与工程地质特征皆与原岩关系密切。如永丰、峡江填埋场的粉质黏土，基底为千枚岩，表现为土的黏粒含量较高，其可塑性较好，干强度、韧性中等，渗透系数相对较低；而宁冈龙市填埋场的粉质黏土，基底为黑云母二长花岗岩，表现为土的石英颗粒含量较高，其可塑性较差，干强度、韧性较低，渗透系数也较大。山区黏土还有一个特点就是厚度变化大，有些地方甚至没有黏土覆盖，基岩直接裸露地表。

2）岩体地质年代相对较老，地质构造较发育。如永丰填埋场，地层为震旦系千枚岩，拟建坝下游50米有一条区域断裂通过，断层泥宽1～2米，可塑，且有承压水活动。又如吉水填埋场，库尾有一条泥盆系砾岩与震旦系千枚岩的不整合接触帶，现代风化沿袭古风化壳发展，致使接触带附近几十米范围土质松软，冲沟发育。

3）地形起伏较大，往往存在边坡稳定性问题。如宁冈龙市填埋场，坡形较陡，边坡岩体为全风化花岗岩，厚度大，且呈松散结构，颗粒间连结力弱，黏聚力小，上部残积土常沿基岩面滑塌。

4）地表分水岭和地下分水岭往往同步，能形成相对独立的水文地质单元。如峡江填埋场，周围分水岭地势较高，基底为震旦千枚岩，微风化是良好隔水层，是个较理想的独立水文地质单元。

5）地下水埋藏较浅，沿沟谷低洼处普遍有泉水出露，有些场地因地下水排泄不畅，使土壤出现不同程度的沼泽化。如宁冈龙市填埋场，地下水沿坡脚出露，因沟谷地形平坦，土体严重浸泡软化，水草丛生，谷底淤泥深度平均达3.5米。

2山谷型垃圾填埋场的工程地质勘察

在山地由于受工作条件的限制，勘探工作比平原区要困难得多，这就要求我们能根据各个场区的不同特点，抓住重点和难点，灵活运用各种勘察手段，合理布置勘探工作量，做到经济上合理，技术上可靠。

1）坚持先测绘后勘探的原则。因为我们现在做的填埋场工程，一般没有参加业主的选址工作，也未做过初勘，因此必须要对场区进行工程地质测绘，先找出堆场主要的岩土工程问题来。测绘时要重点查明：第四系地形地貌、地层岩性与厚度、软弱土分布情况，基岩的出露、产状、裂隙发育情况，断层的性质、规模、破碎程度、胶结情况，不整合接触带的风化破碎情况，地表地下水出露及流量等。测绘范围不能仅局限于堆场范围，一定要扩大到外围，特别要沿库区上游追溯，查清分水岭的封闭情况，以判断是否形成泥石流的可能性。测绘时要充分利用各种地质体的天然露头，还要灵活利用一些简单的勘察手段，如槽、井、坑探和洛阳铲等，都能收到非常好的勘察效果。测绘时最好和地形测量一起进行，以便把重要的地质点（线）能够准确的标在图上。

2）控制性钻孔必须解决主要岩土工程问题。通过测绘，整个场区的主要岩土工程问题了然于心，布置钻孔时就会有目的、有方向。如永丰填埋场经过测绘，发现的主要工程问题有两个，一是库区中部有一较大泉眼出露，四季不断，雨季流量增大；二是坝址下游50米有一断层通过，影响宽度12米，构造泥宽1～2米，呈可塑黏土状，且有微弱承压水活动，上盘岩石硅化强烈，坚硬，下盘岩石破碎，拟建坝坝肩顶部与断层交汇，断层倾向污水池部位。为了查明该泉与构造的关系，在泉眼附近布孔并做抽水试验，发现深部岩层隔水良好，非构造含水，泉水来源于风化裂隙和第四系坡积层，受大气降水补给，根据抽水试验，预测了该泉雨季最大涌水量，为设计导排该股泉水提供了依据。为了查明该断层对工程的影响，在断层附近布控制孔一个及污水池处布控制孔两个，经揭露发现深部断层以硅化为主，破碎程度不很明显，富水性不强，地下水只具弱承压，污水池底板未受构造影响，深部岩层隔水良好，因此向设计提出了坝址平行断层走向布置并适当后移，用混凝土跨越断层，污水池底可不做特别处理的建议。当然，工程重要性部位控制性钻孔也是必不可少的，如坝址，是整个工程最重要的部位，必须有控制孔查明深部地质情况及隔水层高程，邻谷分水岭也应布孔控制隔水层。总之，布置钻孔不能死搬硬套规范，而应根据场地实际情况和工作经验，布置到关键部位。

3）把水文地质工作摆在首要位置。防渗是整个填埋工程的核心，其根本任务就是要防止渗沥液进入含水层使地下水遭受污染。我省地处南方，山谷普遍有泉出露，填埋工程都要做地下水导排工程，因此查明场区水文地质条件如地下水类型、含水层厚度及埋深、含水层之间及含水层与地表水的水力联系、泉的出露及流量、库区泉水总流量、地下水的动态规律、构造的富水性等等，都是特别重要的工作，这都是地下水导排工程的设计的依据；而水文地质试验却是整个水文地质工作的核心，这不仅关系到防渗方案的选型问题，甚至能影响到整个堆场的资金规模，比如垂直防渗对山谷型填埋场来说是投资少、速度快的防渗方案，但要采取这种方案需要三个条件：一要独立的水文地质单元，二要基岩底板隔水隔水，三要分水岭不透水层位置较高，要查明这三个条件，就必须要通过压水、抽水、注水等水文地质试验来查明各岩土层的渗透性和深部岩层的透水率，才能准确地划分含（透）水层与隔水层的分界线；如果库区有断层和接触带等构造通过时也必须通过水文地质试验工作来查明其富水性、透水性，为构造的处理提供依据。另外，渗沥液调节池和坝底基坑开挖是规模较大的基坑工程，小型填埋场的调节池一般都有几百甚至几千平米，深度有四、五米，坝底基坑一般也有上千平米，开挖深度一般要到强风化以下，因此对基坑涌水量的预测、抽水设备及方案的选择、地下水对边坡岩土的不良作用及确定抗浮水位等工作也很重要。因此从某种意义上来说，水文地质工作是整个垃圾填埋场勘察工作的核心，而水文地质试验则是关键之所在。

3山谷型垃圾填埋场的工程地质评价

要对一个垃圾填埋场进行准确、全面的岩土工程评价，首先要熟悉和理解评价方面的内容，按照内容一条一条地在野外把资料收集完全。评价涉及的方面很多，但主要的也是非常重要的方面有两个：一是稳定性评价，二是渗透性评价。

下面我们以表格的形式对评价的内容和需要收集的资料归纳和总结如表1。

应该指出的是，稳定性和渗透性是密不可分的，稳定的场地也可能存在渗漏问题，而因渗漏会加剧场地的不稳定性，因此我们在评价稳定性和渗透性问题时不可截然分开，而应根据场地的工程地质和水文地质条件综合评价，才能得出完整而科学的结论。

4山谷型垃圾填埋场防渗方案分析

垃圾填埋场的防渗方式有三种：一是天然防渗，就是利用场区的黏土自然防渗，但要求场区的黏土渗透系数K≥10-7cm/s，且厚度大于2m；这种方式是最简单、也是最廉价的，但对于山谷型来说由于黏土的渗透系数偏高和厚度的不均匀，而且经常基岩裸露，这显然是不可能的。二是水平防渗，就是在填埋场的底部和侧边铺设人工防渗材料和天然防渗材料，以防填埋场内的污水深入地下；用天然防渗材料即黏土回填对山谷型来说也是不现实的，因为填场周围难以找到渗透系数和储量都符合要求的粘土而且还会侵占库容；而采用人工防渗材料（目前广泛采用的是HDPE复合防渗膜）虽说防渗效率高但不仅价钱昂贵（据说一平方需130元左右）而且施工时与垃圾填埋工作互相干扰，一旦破裂维修也困难，特别是在基建期间库区植被层及耕表土一旦清除，如果铺膜工序跟不上，由于表土风化的加剧和降雨的冲刷，将会降低上部岩土层的强度，次生不均匀沉降及边坡稳定问题，因此这种方式对山谷型填场来说工程地质条件不符合要求时不得以才采用。三是垂直防渗，就是对于填埋场有不透水岩层时而言，在这种填埋场的四周建防渗幕墙，幕墙深入不透水层，将填埋区的地下水与外围地下水隔离开，防止场外地下水受到污染；对于山谷型填埋场，由于场区一般能形成一个独立的水文地质单元，如果分水岭地下水不透水层较高，能阻挡场内污水外流，就可以在山谷下游建垂直幕墙，幕墙与两边山峰相接，将整个山谷封闭，避免场内地下水外流。这种方式由于不存在库区不均匀沉降及边坡较陡产生的底膜破裂问题，对库底土层的承载力要求相对较低，只要清除表层植被即可，施工速度快，这将可以为业主节约大批的资金，还可以大大缩短建设工期。

如峡江填埋场，库区分水岭标高126米，分水岭山体厚实，封闭良好，库内无构造，钻孔揭露微风化千枚岩相对不透水层顶高程102米，压水试验结果微风化千枚岩q≈0.15（Lu）、k≈2.2×10-6（cm/s），大坝处钻孔揭露标高68米进入微风化，压水试验结果 q≈0.30（Lu）、k≈2.6×10-6（cm/s）为微透水岩层。库区最低标高85米，设计坝顶部标高100米，垃圾最大堆积高程110米。象这种情况能否采用垂直防渗方案呢？让我们来简单计算一下：在地形图上量得分水岭100米高程处山体厚最少为120米，假如100米高程处山体中心微风化厚度为50米，水头高度5m， 渗透系数k≈2.6×10-6（cm/s），岩层吸水率5%，面孔隙率13.5%根据达西定律，计算污水要透过50米厚的微风化层需82年！因此，只要坝基、坝肩的帷幕防渗严格做到位，库内搞好地下水和渗沥液的排水系统和截洪沟，有效降低库内渗沥液水位，峡江填埋场采用垂直防渗方案是可行的。

“经济合理，安全可靠”是我们工程勘察工作者应该信守的原则，对于山谷型垃圾填埋场的防渗方案而言，我们不能一概否定采取天然防渗和垂直防渗的可能性，什么场区都推荐水平防渗方案，这是不负责任的态度。工程技术人员应该要有科学的精神，实事求是的态度，做到精心勘察、仔细分析，正确地反映工程地质条件。因此对于山谷型填埋场的勘察，我们的工作要做细，收集准确和完整的各项岩土数据，尽量推荐安全而又省钱的方案，为业主节约资金。

5结束语

山谷型垃圾填埋场的工程地质勘察，山高林密、条件辛苦，只要我们能把握好先测绘后勘察的原则，在测绘过程中先仔细查明场区的岩土工程关键问题，再利用各种勘察手段合理布置勘探量，就能收到事半功倍的效果。

把握山谷型垃圾填埋场工程地质评价的重点，在勘察过程中做到有的放矢，就能向业主交出一份资料完整、评价准确的勘察报告，这也是对绿色环保的负责。“经济合理、安全可靠”，为业主作想，永远是我们的服务宗旨。