摘要:提出垃圾填埋场岩土工程勘察的3个特点,指明垃圾填埋场岩土工程勘察中应特别注意的问题。
关键词:垃圾填埋场;岩土工程勘察
垃圾污染一直为人们所重视。据报道,我国城市垃圾年产量达1.5亿吨,这个问题已经引起广大公众的日益关注,生活垃圾的处置现已成为一门新兴的产业。美国和日本有关专家预测,δ来30年间将出现10大新兴技术,其中有关垃圾处理的新兴技术被列为第2λ。目前,我国填埋垃圾占垃圾处理总量的90%以上。我国垃圾填埋场的建设起步较晚,但发展迅速,2001年我国编制了《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》,2002年发布的《岩土工程勘察规范》补充了垃圾填埋场章节内容,2004年重新颁布了《生活垃圾卫生填埋技术规范》,垃圾填埋场的建设正走向规范化。
1注重视可行性研究阶段搜集资料的综合性
垃圾填埋场的勘察分为3个阶段,即可行性研究、初步勘察和详细勘察阶段。
可行性研究勘察的目的在于选址。场址的优劣直接影响到环境质量、资源利用、工程造价,也就是直接影响到工程的经济价值和社会价值。选址工作由业主组织,有城建规划专家、工程设计师、环保工程专家、地质专家、经济师参与。岩土工程勘察工作应首先了解相关行业专家的建议与构想,通过现场踏勘和调查为主,必要时辅以少量勘探手段,初步掌握拟选场址的地质环境。可行性研究阶段应搜集下列资料:
1)城市发展规划、功能分区;
2)垃圾的种类、成分和主要特性,规划的垃圾日处理量以及卫生填埋要求;
3)规划使用年限,场址容量要求;
4)水源保护带分布、水源开采情况和环保要求;
5)自然景观、文物、矿产的分布,自然景观资源、文物资源的开发情况,矿产资源的开采和矿床的采空情况;
6)生态环境、居民区分布情况;
7)土地占用面积、土地用途;
8)距离等交通条件;
9)地形地ò特征和气象条件;
10)地质构造、岩土类型及分布,洪水、滑坡、泥石流、岩溶、断裂等与场地稳定性有关的不良地质作用的发育情况;
11)建筑材料与防渗覆盖粘土的分布情况。
2把握详细勘察阶段渗透问题的关键性
根据中国环境科学研究院赵章元研究员的研究结果[3],从上世纪90年代开始,有关部门对全国100多个城市的垃圾填埋场进行调查,当时我国所有的垃圾填埋场都存在不同程度的渗透问题,通过严格的监测手段,选取多个点监测后发现,我国城市地下水已普遍受到不同程度的污染,按照地下水污染物浓度的不同来划分,受到较重污染的城市占64%,受轻污染的城市占33%。可见,渗透问题较之于工程稳定性问题发生的情况要严重得多,应该引起足够的重视。
研究渗透问题主要解决3个问题:一是渗透性,二是渗透量,三是环境容量,但归根结底是渗透性问题。承载垃圾的岩土体具有一定的防渗功能,但是不同的岩土体的渗透性差异巨大,按照渗透性结合岩土类型,大致可以分为3类场地:松散土质型场地、非易溶岩型场地、易溶岩型场地。平原地区多属松散土质型场地,山区多属非易溶岩型场地或易溶岩型场地。在松散土质场地同一层内,渗透基本上表现出各向同性,而岩石场地由于裂隙或岩溶发育,渗透表现出各向异性。从防渗的角度来看,松散土质场地的防渗工程更能取得较好的效果。巨厚的粘土层可以直接作为防渗层,根据达西定律,当渗透系数为1.0×10-7cm•s-1,厚度为2m,在1m水压差作用下,透过2m厚的粘土层,平均需要大约60年的时间。
可行性研究阶段选定的场址只作一个整体定性结论,要取得岩土工程设计、改造、整治所需的参数,需要在详细勘察阶段解决。渗透性问题就是其中最为关注的问题,为此,在详细勘察阶段对渗透性勘察应做好以下方面的工作:
(1)应充分合理地调用渗水试验、注水试验、压水试验和抽水试验等原λ测试技术,对坝基、坝肩、库区和其他部λ测取岩土的渗透系数,采用水文地质调查、钻探、物探方法探查岩土类型、岩土分布特征、地质构造类型、空间展布、性质,掌握场地的水文地质特征及地球物理特征,综合评价岩土的渗透性,为日后防污监测工作提供背景资料。
(2)调查渗透液主要来源、量测地表径流量和地下径流量、调查降水情况、垃圾含水量情况,预计工程措施可消除的径流量,为评价渗透量提出依据。
(3)通过专门试验,测定污染渗透液的运移规律,为评价环境容量提供依据。
(4)查明地基和废弃物变形特征,及导致防渗衬层、封盖层及其他设施失效的可能性。
(5)通过上述工作,评价污染物的运移对水源、农业、岩土和生态环境的影响。
3注意岩土工程评价要点和方法的阶段性
岩土工程的评价是分阶段进行的,不同阶段评价的侧重点不一样,评价的方法不同,但是评价的内容基本一致,罗国煜教授等人认为应包括三个因素:工程因素、环境因素和经济因素,垃圾填埋场选址准则见表1。
可行性研究阶段的评价的程序是先定性评价,定出量化标准,然后定量评价。垃圾填埋场选址要体现整体最优化原理,评价的方法要体现系统性,常用的评价方法有:线性规划法、多因素综合指数法、模糊数学综合评判法,在有条件的情况下可以充分利用地理信息系统进行评价。笔者认为,评价应遵循的原则是:保护环境、降低成本、节约资源、公众接受。
详细勘察阶段,场地的环境因素和经济因素一经确定,岩土工程评价的重点也就转移到工程因素中的地质因素,评价的问题是具体的岩土工程问题,提供的参数是具体的,评价的方法应体现客现性。如:一般物理力学指标的选取采用统计法,渗透量评价采用水均衡法,滑坡及断裂稳定性采用安全系数法或概率法,洪水、泥石流Σ害采用概率法。