綜合物探法在軟土地區(qū)垃圾填埋調(diào)查中的應(yīng)用

王梓帆

(上海勘測設(shè)計研究院有限公司，上海 200080)

某工程地處浙江省嘉興海寧市，屬杭嘉湖東部平原區(qū)，工程實施后，汛期，杭嘉湖東部平原部分洪水將通過西連接河、改道洛塘河，以及麻涇港沿線河道等匯集，在麻涇港口門處南排錢塘江；非汛期，通過向錢塘江排水，促進平原河網(wǎng)水體有序流動，改善區(qū)域河網(wǎng)水環(huán)境。工程建設(shè)內(nèi)容主要包括麻涇港河道、麻涇港泵站及麻涇港沿線配套建筑物。麻涇港泵站位于寧袁塘河以南，往南接采用盾構(gòu)隧洞排澇方案(隧洞長約2.35km)，盾構(gòu)隧洞下穿魚鱗海塘出水，設(shè)計流量為150m3/s，采用5臺機組，單機流量為37.5m3/s。

新建麻涇港泵站主要建筑物有清污機橋、交通橋、進水池、主機間和出水箱涵等。泵站西北側(cè)分布有兩處垃圾填埋場，其中1號垃圾填埋場位于麻涇港泵站西北側(cè)約100m處，南北長約65m，寬約60m，面積約3900m2，鉆孔揭露垃圾層厚8.90m，2號垃圾填埋場位于麻涇港泵站西側(cè)約110m處，南北長約100m，寬約40m，面積約2800m2，據(jù)鉆孔揭露，填埋垃圾主要包括布條、塑料、木料及易腐垃圾等，填埋場表部有厚2.00～2.50m的覆土，并分布有少量建筑垃圾。考慮到泵站設(shè)計位置存在較大范圍的地下垃圾，垃圾總方量的評估工作直接影響后期施工開挖的投資。常規(guī)鉆探方法工作效率低，鉆孔數(shù)量過少易產(chǎn)生“一孔之見”的結(jié)論，導致勘察精度的不足。物探法[1-13]是一種高效無損的工程勘測手段，且能反映垃圾與下伏土體分界面的起伏情況，將高密度電法及地質(zhì)雷達法用于泵站附近兩處垃圾填埋場的探測，分析了地下垃圾對應(yīng)的電阻率及波形特征。

1 測區(qū)工程地質(zhì)條件

海寧市地形屬浙北平原區(qū)，地勢由西南向東北傾斜，較為平坦，東南部和東北部分布少量殘丘，與海鹽縣交界的高陽山為本市最高峰，海拔為251.6m。市內(nèi)河網(wǎng)發(fā)育，河流可分為上塘河、下河水系，上塘河水系呈狹長形，緊靠錢塘江；工程區(qū)屬下河水系，是京杭運河的一部分，主要河道有長水塘、洛塘河、麻涇港，長山河。工程區(qū)位于海寧市南面，地勢平坦，河網(wǎng)密布，地面高程為2.0～5.0m。工程區(qū)內(nèi)基巖地層主要為震旦系上統(tǒng)西峰寺組(Z3X)和白堊系下統(tǒng)朝川組(K1c)。覆蓋層為第四系(Q)松散堆積物，成因復(fù)雜，巖相多變，主要為第四系沖積、沖海積、湖海積和海積等，其厚度受基底起伏控制。地表以下50m以淺地層巖相多變，上部為全新統(tǒng)(Q4)海陸交互相堆積物，一般厚25～50m；下部以上更新統(tǒng)(Q3)沖積、沖湖積為主，夾有少量沖海積堆積物。

區(qū)內(nèi)氣候溫暖濕潤，雨量充沛，地表水系發(fā)育，各類地下水主要由大氣降水直接補給，賦存于基巖裂隙和第四系地層的孔隙中。區(qū)內(nèi)地下水類型可分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種。松散巖類孔隙水廣泛分布于工程區(qū)內(nèi)的深厚第四系松散堆積層中，淺部富水性極弱，深部呈弱承壓性，一般由大氣降水補給，向江、河、海等低洼水體排泄。基巖裂隙水主要分布于工程區(qū)東山、西山、大橫山等山丘地段，賦存于斷裂、裂隙構(gòu)造及巖體淺表層風化裂隙中。工程區(qū)沿堤防、閘站地表普遍有素填土和少量雜填土分布，松散，透水性較強；勘探深度上部土層一般為黏性土，呈微透水～極微透水性；下部土層中有黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉細砂分布，一般為弱透水～中等透水性。

2 測區(qū)物探測線布置

麻涇港泵站附近垃圾填埋場物探測線布置圖如圖1所示，在1號垃圾填埋場布置東西向高密度電法測線及地質(zhì)雷達測線各一條，編號為D1-D1′以及L1-L1′，兩條物探測線均穿越鉆孔ZKB25，2號垃圾填埋場電法測線與地質(zhì)雷達測線沿南北向布設(shè)，編號為D2-D2′以及L2-L2′，高密度電法采用溫納裝置，電極距為3m，地質(zhì)雷達設(shè)置最大時窗300ns，采用點測模式，道間距0.2m，疊加次數(shù)128次。

圖1 麻涇港泵站附近垃圾填埋場物探測線布置圖(單位：m)

3 物探成果分析

1號垃圾填埋場物探探測成果如圖2(a)所示，高密度電法剖面呈現(xiàn)的地下介質(zhì)電阻率總體偏低，多小于100Ω·m，表明成分以垃圾為主的雜填土及淤泥質(zhì)土電阻率較低，距離36～72m區(qū)域存在較大范圍的相對低阻區(qū)域，電阻率值多小于10Ω·m，為垃圾層下伏淤泥質(zhì)土的電性反應(yīng)，此外，此區(qū)域電阻率較距離大于72m區(qū)域的電阻率小，這可能由生活垃圾中的滲濾液部分滲入淤泥質(zhì)土中所致。以6～20Ω·m附近為界，繪制了垃圾層與下伏淤泥質(zhì)土層的分界線，垃圾層的厚度沿測線方向厚度基本呈先增大后減小的趨勢，在距離66m位置附近逐漸尖滅，垃圾層厚度多為6～14m，并在距離30m附近厚度達到最大。

如圖2(b)所示，地質(zhì)雷達法剖面局部出現(xiàn)斜率約45°同相軸連續(xù)的高頻強反射信號，為測試場地雜草根系造成的電磁干擾，其中距離為0～10m、時間為150～200ns以及距離為42～55m、時間為100～150ns的區(qū)域出現(xiàn)同相軸較為連續(xù)的強反射信號，且此信號頻率以中-低頻為主，為淤泥質(zhì)土層與上伏垃圾層分界面的電磁反應(yīng)，但距離為10～42m的區(qū)域僅出現(xiàn)少量斷續(xù)狀反射同相軸，表明地質(zhì)雷達劃分垃圾與淤泥質(zhì)土層效果總體較差。

2號垃圾填埋場物探探測成果如圖3(a)所示，電阻率縱向上總體呈逐漸減小的趨勢，因兩處垃圾填埋場距離較近且表部土層性質(zhì)相似，以1號垃圾填埋場劃定的8Ω·m附近為界，繪制了垃圾層與下伏淤泥質(zhì)土層的分界線，垃圾層的厚度沿測線方向基本呈逐漸增大的趨勢，在距離54m的位置附近逐漸尖滅，垃圾層厚度多為10～12m，并在距離24m附近厚度達到最大。2號垃圾填埋場地質(zhì)雷達法探測成果與圖2(b)類似，雷達剖面亦出現(xiàn)較明顯的45°傾斜強干擾信號，參考如圖3(a)所示的高密度電法探測結(jié)果，其在對應(yīng)距離及深度范圍內(nèi)并未見明顯的連續(xù)強反射信號，探測效果不甚理想。

圖2 1號垃圾填埋場物探探測成果

4 結(jié)論

文章針對軟土地區(qū)地下填埋垃圾對泵站場址選擇與后期施工的影響，采用基于溫納裝置的高密度電法以及點測模式的地質(zhì)雷達法，在局部物探異常區(qū)域采用鉆孔驗證的綜合勘察手段調(diào)查掩埋垃圾的分布特征，得出如下結(jié)論：

(1)高密度電法用于地下垃圾調(diào)查效果良好，該方法可分辨出地下介質(zhì)電性差異在幾歐姆米級別的電性異常，且能體現(xiàn)橫向上垃圾層與下伏淤泥質(zhì)的分界面起伏變化，垃圾電阻率多大于5Ω·m。

(2)50MHz非屏蔽天線的地質(zhì)雷達法在垃圾調(diào)查中易出現(xiàn)明顯的傾斜反射信號，且垃圾與淤泥交界面附近并未出現(xiàn)較明顯的同相軸連續(xù)的強反射信號，且軟土因其電導率低對雷達電磁波的吸收作用亦明顯，故不建議用于垃圾填埋場的調(diào)查。

此外，鑒于垃圾填埋場地地表雜草叢生，非屏蔽天線雷達探測效果不理想，類似工程建議考慮采用屏蔽天線。