巖土工程勘察階段的污染地基土調查

田素軍

(伊爾姆環境資源管理咨詢(上海)有限公司，上海 200001)

巖土工程勘察階段的污染地基土調查

田素軍?

(伊爾姆環境資源管理咨詢(上海)有限公司，上海 200001)

2009年修訂版《巖土工程勘察規范》所做的最大修訂，即為對污染地基土調查部分的修訂。新修訂給出了污染地基土調查的一般指導原則。污染地基土的環境調查涉及多學科的綜合應用，一般巖土工程勘察單位還不具備進行污染地基土調查及對調查結果評價的能力，也不具備進行修復治理方案設計和實施的能力。本文結合實際污染地基土的調查、評價及治理修復案例，結合國內國際對污染土調查治理的技術方法，簡介污染地基土的調查方法、評價方式和治理修復措施，以期能對污染地基土的調查起到借鑒作用。

巖土工程勘察；污染地基土；環境調查；治理修復；地基處理

1 引 言

隨著城市的快速發展和人們對居住環境要求的提高，很多城市中原本位于市區內的化工、醫藥、農藥以及石化企業陸續搬遷至市區外的專業園區。而這些企業位于市區內的場地，往往被改建為居住區、商業區或公共綠地等。上述各類企業在生產活動期間的污染物排放和泄漏使得土壤及地下水受到嚴重污染。在這些企業搬遷后，很少有企業會按照國家有關要求進行場地土壤和地下水的調查和治理。而如果直接在受污染地基土上進行建設，則污染物會通過口腔攝入、皮膚吸收、呼吸攝入等多種途徑引起暴露吸收并危害人體健康[1]。近期各地不斷爆出因場地地基土污染而造成的房地產開發失敗、施工期間在開挖基坑或樁基施工階段造成工人中毒以及直接在污染地基土上建造住宅小區的事件，即反應了忽略對污染地基土進行調查和治理所造成的危害[2～4]。

因為國內還沒有針對性的法規，各建設相關方包括土地、規劃、建設主管部門、開發商和勘察單位也沒有對污染地基土的健康危害性有足夠的重視，加之污染土壤和地下水的調查與治理修復會持續很長時間并花費大量金錢，目前對搬遷企業土地再開發的土壤和地下水環境調查尚沒有規劃性展開。

因為土壤和地下水的污染往往是隱性的，不進行鉆探開挖，往往不容易發現。所以在巖土工程勘察階段，經過鉆探發現了地基土有污染跡象后，應引起勘察單位和技術人員的重視，及時提出相關報告和建議給建設部門，以便開展后期調查。目前國內大多數勘察單位尚不具備污染地基土和地下水的調查評判技術，這就應由專業環境調查單位來進行調查評判并進行風險評估和治理。

本文結合實際工程案例，借鑒國外土壤地下水調查治理的方法，對《巖土工程勘察規范》2009年最新修訂版[5]中所述的污染地基土調查評價部分進行實際操作，以期能為污染地基土的勘察評價提供借鑒。

2 調查方法簡述

2.1 場地描述

該場地歷史上曾分別為水泥廠、磷肥廠、化工廠和煉油廠。在煉油廠于1998年被關停后，該地塊于2006年進行招標拍賣，被某房地產開發商拍得用于大型綜合居住區的開發建設。

建設方于2006年委托勘察單位對場地一期住宅建設區進行了巖土工程勘察。勘察單位在提交的巖土工程勘察報告中提及在幾個勘察孔的鉆探過程中發現地基土受到污染跡象，并述及污染區的地基土承載力和其他區域的承載力值無大的變化，只是建議了統一的地基承載力值，而沒有對污染地基土的進一步調查處理提出任何建議。

建設方在拆除原有建筑基礎并開挖擬建建筑基坑時，發現地基土污染著色較重(見圖1)，并有強烈刺激性氣味。考慮到潛在的健康風險，建設方尋求對污染地基土進行詳細的調查評價。

圖1 受污染的黑色土壤

2.2 樣品采集與分析

作為污染地基土的環境調查，樣品的采集與分析計劃需在全面調查場地的歷史使用情況，了解場地上曾經使用過的可能對場地土壤和地下水造成污染的各類化學物質的基礎上進行制定。作為本次污染地基土的調查，首先在踏勘場地后，查閱場地歷史文件，大致了解場地歷史使用狀況后，制定了針對性的污染地基土調查與分析計劃。經過綜合研究，確認本次調查的分析參數為13種重金屬、揮發性有機物、半揮發性有機物和總石油烴。

作為需要進行污染物化學分析的土壤和地下水樣品，土孔鉆探、樣品采集程序和樣品運輸都有嚴格的要求，以避免各采樣點位的交叉污染。土孔的鉆探和樣品的采集參照美國材料測試協會(ASTM)的相關標準進行[6]。而土壤和地下水的樣品瓶，則由專業實驗室依據分析參數的不同提供各類針對性容器，有些樣品容器還需要添加保護劑。樣品的運輸保存時間及溫度，可參照國內國際上的相關分析導則要求執行[7]。

現場調查階段的關鍵，是采樣點的布置和能采集到有代表性的樣品[8]。針對本次場地歷史使用狀況，在主要關注區域按3 m間距網格狀布置勘探點，在鉆探期間首先在視覺和嗅覺上對地基土污染狀況做初步辨別，并用便攜式儀器現場測試土壤氣體中的揮發性有機物，以篩選有代表性的土樣送實驗室進一步分析。

為了評價污染地基土的工程性質，亦采集污染地基土原狀樣，送土工試驗室進行測試，以對比污染土和未污染土的工程性質。

3 調查結果評價

3.1 污染地基土對工程性質的影響

為評價污染土對工程建設的影響，本次調查的同時還采集了一定量的原狀土樣進行室內常規土工試驗。本次調查所采集的原狀土樣主要為粉質粘土和粉土，室內試驗測試結果與在本場地未污染區域所進行的詳勘期間同層土的室內試驗結果進行了對比，對比結果如表1所示。

土工試驗結果對比 表1

通過結果對比以及對土壤樣品污染物的分析，對于力學參數，受有機污染物主要為石油類污染的地基土的內摩擦角受影響而明顯減小，粘聚力則有明顯的增大，壓縮模量也稍有增大；對于地基土的物理性質，對比可知受污染物的影響不大。含石油類污染物較多的土層土樣的內摩擦角較原巖土工程勘察報告中同層土的內摩擦角約小5°左右，粘聚力增加約15 kPa～20 kPa。剪切參數變化的原因與土壤受油類浸潤有關，詳細影響機理可參見相關研究[9]。受有機污染物污染的地基土在使用樁基時，樁的側摩阻力會降低。但總體來說，受污染地基土的地基承載力并沒有明顯減小。這也導致一般勘察單位在對污染地基土進行工程性質評價時，因污染土沒有明顯的力學參數減小，而沒有進一步建議對污染土的化學性質進行調查。

3.2 場地污染表征

通過對30個土樣的試驗室分析，表明場地局部地基土受到了重金屬、石油類、苯類、酚類和多環芳烴的污染(見表2)。從場地調查結果來看，場地受到嚴重的總石油烴和苯類的污染。

土壤中污染物含量最大值(mg/kg) 表2

3.3 場地健康風險

考慮到場地將建設為住宅小區，場地周圍有商店、住宅、幼兒園和醫院，因此場地污染不僅會影響到未來住宅區居民的身體健康，還可能會影響到當前場地周圍的人體健康。一般來說，總石油烴暴露可能會導致肺部損傷(如肺炎)，影響中樞神經系統，還可能會導致心肌炎、小腦萎縮、癡呆、意識模糊、精神病等疾病的發生[10]。苯是已知的強致癌物質，會引起白血病和損害中樞神經，長期慢性的苯暴露會損傷血液和淋巴系統并進而導致貧血和抑制免疫反應[11]，因此苯導致的健康風險更值得關注。二甲苯暴露會影響中樞神經系統，并會造成肝損傷。

作為非水相液體(NAPL)，總石油烴和苯容易在地下水中遷移傳輸[12]。因此，假如對該場地不采取任何修復措施，總石油烴和苯會隨地下水遷移到場地外，造成場地外地下水環境的污染和破壞，并引發更嚴重的環境污染問題，這也會使得未來的場地修復成本大幅度的升高。

針對本場地污染狀況，參照國內有關文獻和國外依據污染物毒理性對人體健康風險的評價公式，對本場地的健康風險進行了評價。通過評價，表明在居住場景下，總石油烴會引起較高的非致癌風險，苯會通過口腔攝入和呼吸攝入導致較高的致癌風險；場地受污染地下水如被長期飲用，則苯和總石油烴會給居民帶來不可接受的非致癌風險，且苯會引起較高的致癌風險[13]。

4 污染地基土治理修復

經過調查，本場地內受污染地基土分布范圍較大，但多為淺層分布，受污染深度一般為地面下3 m左右。局部地基土受污染較深，最深至地面下近11 m，但污染較深幾處地點均較集中。通過調查，場地地下水埋藏較深，超過地面以下10 m。

在選擇治理措施時，如果對污染地基土進行全部開挖置換為清潔土壤，則需要大土方量開挖和處置，不僅工期長，開挖后地基處理復雜，且處理污染土費用高。經過豎向不同深度采樣表明，當污染嚴重土壤至一定深度(約地面下4 m)后，其下土壤的受污染程度逐漸減輕。從健康風險控制原則出發，將上部污染源土壤挖除后，如對底部污染較輕地基土做好適當防護，則不必進行全部開挖處理，即可將污染地基土的健康風險控制在可接受范圍內。

經過對比分析各種污染地基土的處理方案，并結合本擬建場地的建筑工期，經與建設方和建筑設計方探討，在部分更改擬建建筑設計方案的基礎上，采用清除部分受污染土壤和在未完全清除的污染土上加設“封閉層”這兩種處理方式相結合，來處理和修復污染地基土。

采用“封閉層”的方式是將污染地基土開挖到一定深度后，在其上分層鋪設0.6 m～1 m厚的灰土層。灰土有良好的防滲性，會阻隔其下污染物向上繼續揮發至地表。灰土層的鋪設在整個污染區連續成片，大過污染區一定范圍，并保證一定深度，使施工期各種開挖和管道敷設均在“封閉層”之上，確保封閉效果。在擬建幼兒園等重點區域，在基底還鋪設了塑膠防透膜如圖2所示，以防潛在揮發出的污染物進入地下室聚集。

圖2 在基底鋪設的塑膠防透層

5 結 論

本文從污染地基土的調查、分析評價、健康風險評估到污染地基土治理修復，以完整的工程實例過程，簡述了污染地基土調查所應遵循的程序。為深刻理解《巖土工程勘察規范》2009年修訂版對污染土調查評價部分的規定起到示例作用。

污染地基土的調查及治理是需要多學科互相結合才能完成的工作，涉及工程地質與水文地質、環境工程、巖土工程、化學分析以及工程施工等。而勘察單位，在執行國家新規范的過程中，應加強橫向研究與聯合，做好污染場地的勘察，為保護環境，維護人民身體健康作出應盡的職責。

[1] Lijzen JPA，Baars AJ，Otte PF，et.al.Technical evaluation of the Intervention Values for Soil/sediment and Groundwater. Human and ecotoxicological risk assessment and derivation of risk limits for soil，aquatic sediment and groundwater[R]. RIVM report 711701023，June 2001

[2] [EB/OL].http://news.sohu.com/20101204/n278092806.shtml，2010－12－4

[3] [EB/OL].http://finance.ifeng.com/news/house/20100304/ 1883612.shtml，2010－3－4

[4] [EB/OL].http://www.xinhuanet.com/chinanews/2007－08/16/content_10874082.htm，2007－8－16

[5] GB 50021－2001.巖土工程勘察規范(2009年修訂版) [S].

[6] ASTM E1903－97(2002)，Standard Guide for Environmental Site Assessments:Phase II Environmental Site Assessment Process [S].American Society for Testing and Materials，2002

[7] Robert E.Wangner，Guide to Environmental Analytical Methods)4th Edition)[M].Genium Publishing Coopration，1998

[8] 李建三，吳祖煜，陳彬等.工業廢棄場地再開發的環境評估[J].環境科學與管理，2007，32(6):54～57

[9] 朱春鵬，劉漢龍.污染土的工程性質研究進展[J].巖土力學，2007，28(3):203～208

[10] ATSDR(Agency for Toxic Substances and Disease Registry).Toxicological profile for total petroleum hydrocarbons (TPH)[R].Atlanta，GA，1999

[11] ATSDR.Toxicological profile for Benzene[R].Atlanta，GA，2005

[12] 鄭德鳳，趙勇勝，王本德.輕非水相液體在地下環境中的運移特征與模擬預測研究[J].水科學進展，2002，13 (3):321～325

[13] 董向陽，李建三，吳祖煜等.工業廢棄場地再開發的環境評估Ⅱ健康風險評估[J].環境科學與管理，2008，33 (1):187～190

The Contaminated Soil Study During the Geotechnical Investigation

Tian SuJun
(ERM Shanghai Limited，Shanghai 200001，China)

The newly version of Code for Investigation of Geotechnical Engineering was issued in 2009.The main revision was related to the contaminated soil investigation，analysis and remediation，and provided the guideline of investigation and remediation.However，the investigation work of contaminated soil is a compositive work involved much knowledge.The geotechnical investigation company at the moment can not perform the whole work individually.This article mainly focused on a practical project，to briefly introduce the methods of investigation，evaluation and remediation for a contaminated site.The methods can be used for reference for similar contaminated site investigation.

Geotechnical Investigation；Contaminated Soil；Environmental Investigation；Remediation；Foundation Treatment

1672－8262(2011)02－165－04

X820.6，P66

A

2011—02—18

田素軍(1976—)，男，工程師，主要從事污染場地的調查評價、污染場地的治理與修復。

環境保護部國家環境保護公益性行業科研專項(2011467017)